Спосіб очищення коксового газу від сірководню
Номер патенту: 34095
Опубліковано: 25.07.2008
Автори: Березницький Віктор Семенович, Жигайло Борис Данилович
Формула / Реферат
Спосіб очищення коксового газу від сірководню (H2S), що включає стадію поглинання H2S і діоксиду вуглецю (СО2) розчином етаноламіну в масообмінному абсорбційному апараті, каплевловлювач, теплообмінну апаратуру, відгінну колону (регенератор) для вилучення H2S із насиченого ним розчину етаноламіну, стадію охолодження циркулюючого регенерованого розчину етаноламіну з наступним його поверненням на стадію поглинання H2S із коксового газу, стадію конденсації водяної пари і пари етаноламіну з парогазової суміші після регенератора з відправленням утвореного конденсату (флегми) в верхню частину регенератора, а газової суміші, збагаченої на H2S, на переробку, а також стадію відновлення спрацьованого розчину етаноламіну за допомогою лугу (NaOH) з наступним поверненням відновленої частини згаданого розчину на стадію регенерації і невідновленої його частини в вигляді кубового залишку на знешкодження, який відрізняється тим, що як масообмінний абсорбційний апарат використовують вихровий апарат - масообмінний пристрій, забезпечуючий при вибраних режимних параметрах експлуатації максимальну поверхню контактування рідини з газом; тиск розчину етаноламіну в трубопроводі перед регенератором підтримують на рівні до 8 атм регулюючим клапаном "до себе" з подальшим зниженням згаданого тиску після клапана до рівня 1,7 атм і одночасним виділенням зі згаданого розчину рідинної фази, яку подають в верхню частину регенератора, і газової фази, яку подають під таку тарілку регенератора, де склад газової суміші наближається до складу згаданої газової фази; обробку парогазової суміші після регенератора проводять в абсорбційній колоні шляхом зрошення парогазової суміші флегмою, що утворилася внаслідок конденсації парової фази із згаданої парогазової суміші.
Текст
Спосіб очищення коксового газу від сірководню (H2S), що включає стадію поглинання H2S і діоксиду вуглецю (СО2) розчином етаноламіну в масообмінному абсорбційному апараті, каплевловлювач, теплообмінну апаратуру, відгінну колону (регенератор) для вилучення H2S із насиченого ним розчину етаноламіну, стадію о холодження циркулюючого регенерованого розчину етаноламіну з наступним його поверненням на стадію поглинання H2S із коксового газу, стадію конденсації водяної пари і пари етаноламіну з парогазової суміші після регенератора з відправленням утвореного конденсату (флегми) в вер хню частину регенератора, а газової суміші, збагаченої на H2S, на переробку, а також стадію відновлення спрацьованого розчину етаноламіну за допомогою U 2 (19) 1 3 34095 - підвищений вміст газової фази в розчині етаноламіну, який надходить на стадію регенерації. Відомий також спосіб очищення коксового газу від сірководню – прототип, включаючий стадію поглинання із газу сірководню (H2S) і діоксиду вуглецю (СО2) розчином етаноламіну в послідовно встановлених по ходу коксового газу масообмінних абсорбційних апаратах першого та другого ступенів, що працюють паралельно по ходу розчину етаноламіну, каплевловлювач, теплообмінну апаратуру, відгінну колону (регенератор) для вилучення H2S із насиченого ним розчину етаноламіну з наступним відправленням газової суміші, збагаченої на H2S, на переробку, а також стадію охолодження циркулюючого регенерованого розчину етаноламіну з наступним його поверненням на стадію поглинання сірководню із коксового газу і стадію відновлення спрацьованого розчину етаноламіну з допомогою лугу (NaOH) з наступним поверненням відновленої частини згаданого розчину на стадію регенерації і невідновленої його частини в вигляді кубового залишку на знешкодження [Кокс і хімія, 7, 2002, с.16-18]. Недоліком цього способу є громіздкість технологічної схеми і надмірна її насиченість технологічними апаратами. Крім того, йому притаманні всі ті недоліки, які належать попередньому способу. Суть корисної моделі досягається тим, що в відомому способі очищення коксового газу від сірководню, включаючому стадію поглинання із газу сірководню (H2S) і діоксиду вуглецю (СО2) розчином етаноламіну в масообмінному абсорбційному апараті, каплевловлювач, теплообмінну апаратуру, відгінну колону (регенератор) для вилучення H2S із насиченого ним розчину етаноламіну, стадію охолодження згаданого розчину етаноламіну з наступним його поверненням на стадію поглинання H2S із коксового газу і стадію конденсації водяної пари і пари етаноламіну з парогазової суміші після регенератора з відправленням утвореного конденсату (флегми) в верхню частину регенератора, а газової суміші, збагаченої на H2S, на переробку, а також стадію відновлення спрацьованого розчину етаноламіну з допомогою лугу (NaOH) з наступним поверненням відновленої частини згаданого розчину на стадію регенерації і невідновленої його частини в вигляді кубового залишку на знешкодження, по-перше, в якості масообмінного абсорбційного апарату використовують вихровий апарат - масообмінний пристрій, забезпечуючий при вибраних режимних параметрах експлуатації максимальну поверхню контактування рідини з газом, по-друге, тиск розчину етаноламіну в трубопроводі перед регенератором підтримують на рівні до 8атм регулюючим клапаном «до себе» з одночасним виділенням зі згаданого розчину рідинної фази, яку подають в верхню частину регенератора, і газової фази, яку подають під таку тарілку регенератора, де склад газової суміші наближається до складу згаданої газової фази, потретє, обробку парогазової суміші після регенератора проводять в абсорбційній колоні шляхом зрошення парогазової суміші флегмою, що утво 4 рилася внаслідок конденсації парової фази із згаданої парогазової суміші. Сукупність суттєвих ознак заявленої корисної моделі має наступний причинно-наслідковий зв'язок: - завдяки використанню вихрового ефекту в вихрови х тр уба х абсорбційного апарату досягнуто непередбачуване спрямовування процесу абсорбції в напрямі переважного поглинання H2S в порівнянні з поглинанням СО2; - підвищення показника очищення коксового газу від сірководню до його вмісту в очищеному газі на рівні 0,3÷0,5г/м 3 досягнуто завдяки використанню вихрового ефекту в пакеті вихрових тр уб, що привело до дрібнодисперсного розпилу розчину етаноламіну і утворення за рахунок цього високоефективної зони контактування рідини з газом; - підвищення показника регенерації насиченого розчину етаноламіну з90 до 95% досягнуто за рахунок видалення з розчину, що надходить на регенерацію, більшої частини парової фази етаноламіну, а також розчинених в ньому газоподібних сірководню (H2S) і вуглекислоти (СО2); такого ефекту досягнуто за рахунок знайденої експериментально величини зменшення тиску в лінії зрошуючого розчину з 8атм до 1,7атм з наступним розширенням його об'єму в сепараційному пристрої і, як наслідок, зменшенням парціального тиску газоподібних компонентів, що сприяє їх видаленню з розчину; - збільшення концентрації сірководню (H2S) в парогазовій суміші, що вийшла зі стадії регенерації, досягнуто за рахунок забезпечення експериментально знайденого режиму в абсорбційній колоні, де проходить зрошення парогазової суміші флегмою, що утворилася внаслідок конденсації водяної пари і пари етаноламіну із згаданої парогазової суміші. Експериментальне випробування запропонованого способу провели на промисловій установці, зображеній на Фіг.1. З цією метою в існуючій промисловій установці було змонтовано 3 вузли: - вихровий апарат для вловлювання сірководню із коксового газу 1; - вузол з регулюючим клапаном 2 і сепаратором 4; - вузол обробки парогазової суміші в промивній колоні 8. Умовні позначки на Фіг.1: КГН - коксовий газ неочищений; КГО - коксовий газ очищений; РЕН розчин етаноламіну насичений; ГФС - газова фаза після сепаратора; РФС - рідинна фаза після сепаратора; ГНС - газ насичений сірководнем; PEP розчин етаноламіну регенерований; Ф - флегма; ГНСК - газ насичений сірководнем концентрований; ПВ - пара водяна; К - конденсат; ВЦ - вода циркулююча свіжа; ВЦС - вода циркулююча спрацьована; Л - луг (NaOH); РЕВ - розчин етаноламіну відновлений; КЗ - кубовий залишок. Коксовий газ в кількості 50000м 3/год подавали на вихровий апарат 1 і далі після видалення з нього сірководню спрямовували споживачу. Насичений сірководнем розчин етаноламіну насосом 9 перекачували на теплообмінники 3, де його підігрівали регенерованим розчином після регенератора 5 34095 5, потім на сепаратор 4, де з нього вилучили парогазову складову, і далі на регенератор 5. В регенераторі з допомогою виносного термосифонного нагрівача 7 розчин етаноламіну підігрівали до температури 105-110°С, в результаті чого парогазова суміш підіймалась вгору і на тарілках при контактуванні з розчином проходив процес його регенерації, тобто видалення сірководню. Парогазова суміш після регенератора 5 надходила на холодильники-конденсатори 6 для видалення із парогазової суміші більшої частини водяної пари і далі на колону відмивки 8, де проходило подальше концентрування парогазової суміші перед спрямуванням її споживачеві. Спрацьовану флегму після відмивної колони 8 спрямовували в верхню частину регенератора 5. Частину спрацьованого розчину етаноламіну з регенератора 5 спрямовують в апарат відновлення розчину 10, де за рахунок тепла водяної пари 6 відбувається його відновлення. Для здійснення процесу відновлення в апарат 10 дозують розчин лугу (NaOH) з розрахунку моль лугу на моль етаноламіну. Відновлену частину розчину спрямовують на регенератор 5, а не відновлювану його частину (кубовий залишок) спрямовують в накопичувач 11 і далі на знешкодження або утилізацію. Однією з найсуттєвіши х переваг запропонованого способу є використання вихрового апарату на стадії абсорбції сірководню із коксового газу. Завдяки газодинамічному режиму в вихрових тр убах процес абсорбції газової суміші вдалось спрямувати в цільовому напрямі, тобто в напрямі переважного поглинання H2S в порівнянні з присутнім в газовій суміші СО2. Результати, отримані при проведенні дослідно-промислових випробувань на установці, зображеній на Фіг.1, наведені в таблиці 1. Таблиця 1 Порів няльні в ипробув ання процесу в лов лювання H2S і СО2 на тарільчатому абсорбційному апараті (апарат по прототипу) і в ихровому абсорбційному апараті (запропонований апарат). Компонент СО2 H2S Вміст H2S і СО2 в газов ій Вміст H2S і СО2 в газов ій суміші після абсорбційних апаратів , % об. суміші перед стадією абсо- Тарільчатий апарат (по прототиВихров ий апарат (запропонований) рбції, % об. пу) 2,5 0,125 1,55 0,922 0,033 (0,5г/м 3) 0,019 (0,3г/м 3) Із наведених в таблиці 1 результатів можна зробити висновок, що використання на стадії абсорбції вихрового апарату привело до більш цільового використання розчину етаноламіну, оскільки поглинання СО2 на вихровому апараті зменшилось на 32,8%. Це означає, що для отримання заданих результатів по вмісту токсичного сірководню в очищеному коксовому газі витрата розчину етаноламіну зменшиться якраз на ту кількість, яка в способі про прототипу витрачалась на нецільове вловлювання СО2. Експериментально установлено, що при режимних параметрах, наведених в таблиці 1. Це зменшення складає біля 15т/год. Із цих же результатів видно, що ефективність вловлювання сірководню на вихровому апараті також збільшилась – його вміст в очищеному коксовому газі зменшився з 0,5г/м 3 до 0,3г/м 3. Результати експериментів по визначенню впливу вузла з регулюючим клапаном 2 і сепаратором 4 наведені в таблиці 2. Таблиця 2. Склад розчину етаноламіну перед регенератором. Компонент Етаноламін Н2S СО2 HCN+CS2 Вода Всього Пара в одяна в газов ій фазі Од. в иміру % мас. % мас. % мас. % мас. % мас. % мас. % мас. Як видно з таблиці 2, завдяки включенню в роботу регулятора 2 і сепаратора 4 відбувається конденсація водяної пари з газової фази, кількість якої зменшується з 3,0 до 0,3% об. Мінімізація концентрації водяної пари сприяє зменшенню корозійного впливу циркулюючого розчину на метал. Крім того, за рахунок вибраного співвідношення параметрів технологічного режиму відбувається /дегазація компонентів, розчинених в розчині етаноламіну, і перехід їх в газову фазу з подальшою До сепаратора 12,0 1,9 4,7 0,2 81,2 100,0 3,0 Після сепаратора 13,11 1,0 3,8 0,09 82,0 100,0 0,3 передачею в відповідну зону регенератора. Завдяки цьому концентрації ряду компонентів в розчині зменшилася (див. табл. 2): - H2S з 1,9% мас. до 1,0% мас. - СО2 з 4,7% мас. до 3,8% мас. - HCN+CS2 з 0,2% мас. до 0,09% мас. Це сприяє більш глибокій регенерації розчину етаноламіну в регенераторі 5 з відповідним забезпеченням більшого показника вловлювання сірководню в абсорбері 1. 7 34095 Парогазову суміш, що утворилася в процесі регенерації насиченого розчину в регенераторі 5, спрямовують на переробку споживачеві. В зв'язку з цим дуже важливим показником роботи установки являється концентрація сірководню в згаданій 8 парогазовій суміші. Експериментально було встановлено, що поелементний склад цієї суміші можна значно покращити шляхом її промивки розчином флегми в апараті тарільчатого типу. Результати відмивки наведені в таблиці 3. Таблиця 3. Склад парогазов ої суміші до і після промивної колони. Компонент СО2 H2S О2 HCN СS2 Етаноламін (пара) H2O Од. в иміру % об. % об. % об. % об. % об. % об. % об. Як видно з таблиці 3, промивка газової суміші в тарільчатій абсорбційній колоні 8 сприяє збільшенню концентрації сірководню в цільовій газовій суміші, яку спрямовують на переробку, з 41,37 до 47,00% об., що в свою чергу сприяє збільшенню кількості продукції, яку отримують в процесі згаданої переробки. Це може бути або сірчана кислота або сірка. Другим не менш важливим фактором є повна відмивка в колоні 8 пари етаноламіну, що приводить до зменшення його безповоротних втрат зі спрацьованою газовою сумішшю. Впровадження запропонованого способу в виробництво сприятиме зменшенню безповоротних втрат розчину етаноламіну, що за рахунок цього фактора дозволить отримати щорічний економічний ефект біля 90000 доларів США в розрахунку Комп’ютерна в ерстка Н. Лисенко До промив ної колони 50,0 41,37 0,8 1,50 0,08 0,25 6,0 Після промив ної колони 51,85 47,0 0,8 0,13 0,02 0,00 0,2 на установку потужністю 50000м 3/год коксового газу. Крім того, за рахунок селективного спрямування процесу поглинання сірководню в порівнянні з СО2 зменшилась кількість циркулюючого в системі поглинального розчину етаноламіну на 15т/год. За рахунок цього фактора поряд зі зменшенням витрати етаноламіну будуть зменшені витрати водяної пари, води, електроенергії, що при коштовності енергоресурсів на січень 2008р. дозволить отримати щорічний економічний ефект на рівні 500000 доларів США в розрахунку на установку потужністю 50000м 3/год коксового газу. Сумарний річний економічний ефект буде на рівні 600000 доларів США. Це впровадження дозволить також зменшити викид в атмосферу сірчаних сполук на 300÷400т/рік в порівнянні з прототипом. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюMethod of removal of hydrogen sulfide from coke gas
Автори англійськоюZhyhailo Borys Danylovych, Bereznytskyi Viktor Semenovych
Назва патенту російськоюСпособ очистки коксового газа от сероводорода
Автори російськоюЖигайло Борис Данилович, Березницкий Виктор Семенович
МПК / Мітки
МПК: B01D 53/74
Мітки: очищення, газу, коксового, спосіб, сірководню
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/4-34095-sposib-ochishhennya-koksovogo-gazu-vid-sirkovodnyu.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб очищення коксового газу від сірководню</a>
Попередній патент: Автономна система освітлення на основі сонячної батареї та світлодіодних джерел світла
Наступний патент: Спосіб ранньої діагностики некротизуючого ентероколіту у недоношених новонароджених
Випадковий патент: Штам вірусу західного нілу (virus nili occidentalis) № 3266 для виготовлення специфічних імунобіологічних препаратів