Proiect - Desorbtia CO2

DOWNLOAD REFERAT

Preview referat: Proiect - Desorbtia CO2

CAPITOLUL 2-2
PROCEDEUL DE ELIMINARE A CO2-ului CU LESIE DE K2CO3 , ACTIVATA CU DEA .

Procedeul este folosit la fabrici de amoniac de mare capacitate. Solutia absorbanta uzata este regenerata partial si total , rezultand , in consecinta solutii pentru absorbtie semiregenerata , repectiv regenerate. Concentratia solutiei de spalare (tip Carsol) : K2CO3 – 28% ; DEA – 1,8-1,9% ; V2O5- 0,4-0,5% .

Gazul convertit , cu 17%CO2 si 27 ata cedeaza caldura in fierbatoarele 11 , trece prin separatorul de condens 1 , iar de aici , cu 700C , intra in coloana de absorbtie 2 la partea inferioara a acesteia . Coloana este umpluta cu sei ceramice , asezate pe mai multe straturi , stropite la varf cu lesie Carsol regenerate , iar la mijloc cu lesie semiregenerata . Cu 0,1- 0,15 CO2 si avand 700C ,gazul spalat trece prin separatorul de picaturi 3 si de aici la metanator . Lesia uzata (saturata cu CO2) din absorberul 2 este distribuita uniform spre cele doua coloane de regenerare 4 , la partea superioara a acestora . Coloanele
4 sunt umplute tot cu sei ceramice .

O mare parte din lesie , circa 80% , este extrasa din coloanele de desorbtie 4 inainte de a ajunge sa fie complet regenerata si , cu pompele 12 ,este trecuta la racitoarele 13 unde temperatura coboara de la 114 la 1050C , temperatura cu care intra la mijlocul coloanei de absorbtie 2 . Restul de lesie din desorberele 4 ajunge in blazul acestor coloane , este incalzita in fierbatoarele cu gaz 11 si cu cele cu abur 10 , la 118-1200C , definitivandu-se astfel desorbtia si obtinandu-se lesia regenerate . Pompa 14 aspira lesia regenerata cu 1180C , o trece prin racitorul 15 si , cu 700C , o trimite la varful coloanei de absorbtie .

Solutia regenerata are gradul de conversie al K2CO3 in KHCO3 de 22-24% , pe cand solutia semiregenerata are acest grad de conversie de 45% .
Bioxidul de carbon din desorberele 4 trece prin racitorul 5 separatorul 6 , racitorul 8 , separatorul 7 , iar de aici la consumatori avand puritatea de 98% CO2 . Condensul separate din CO2 este trimis sub forma de reflux , cu ajutorul pompei 9 , in desorberele 4 . Condensul de process separate in 1 , contine pana la 1500-1600 mg NH3/l si este trimis la o coloana de stripare , spre a elimina amoniacul , ajungandu-se la un continut de 3-5 mg NH3/l dupa stripare .
Filtrele 21 si 22 permit separarea suspensiilor mecanice si adsorbtia unor compusi de natura organica nedoriti in solutia de spalare .

K2CO3 sau KOH folositi la prepararea solutiei de spalare Carsol trebuie sa aiba un continut foarte coborat de clor , astfel incat lesia de spalare san u depaseasca maximum 30 ppm Cl- , spre a se evita fenomenul de coroziune a otelurilor inoxidabile folosite in cantitate mare in instalatie . Sunt afectate in mod deosebit tevile fierbatoarelor 11 . Continutul de fier in lesie trebuie sa fie maximum 0,01% . De- erminarea exacta a continutului de fier in lesie este mai putin importanta , foarte importanta fiind sesizarea la timp a inceperii cresterii continutului de fier , semn al inceperii coroziunii in instalatia de spalare , care impune luarea urgenta de masuri .

CAPITOLUL 3
REGIM OPTIM DE FUNCTIONARE

Gazul convertit la iesirea din conversia de joasa temperatura are urmatorii parametri :

Debit 19.959 Nm3/h
Temperatura 2540C
Presiunea 28 kg/cm2
Compozitia N - 19,87%
Ar - 0,25%
H2 - 61,42%
CO - 0,5%
CO2 – 17,65%
CH4 - 0,31%
Total gaz uscat : - 100%

Racirea gazului de la 2540C pana la 820C se face in trei trepte:

- prin stropire cu condens de process de 800C din separatorul de picaturi de dupa C.J.T. sau cu apa de alimentare cazan de 1200C . In aceasta faza gazul se satureaza cu vapori de apa si se raceste pana la 1760C .
- prin reboilerele de solutie Carsol unde gazul se raceste de la 1760C la cca . 1270C . Gazul circula in spatial tubular in forma de “U” al reboilerelor .
- prin preancalzitorul de apa demi + condens de abur unde gazul se raceste de la 1270C pana la 800C .

Condensul din gaz (rezultat in urma racirii) se separa intr-un separator de picaturi . Condensul de process din separator se trimite printr-o pompa la stropirea gazului de la iesirea din C.J.T. si printr-un ventil de executie intr-o coloana de stripare . Retinerea CO2-lui se realizeaza intr-o coloana de absorbtie cu solutie de K2CO3 + D.E.A. +V2O5 . Gazul se introduce la baza absorberului si circula in contracurent cu lesia Carsol introdusa la varful si la mijlocul coloanei . Umplutura ceramica asigura o suprafata mare de contact intre lesia Carsol si gazul din care se retine CO2-ul .

Reducerea la minim posibil a continutului de CO2 din gazul de sinteza se impune , deoarece orice compus cu continut de O2 constituie o otrava pentru catalizatorul din coloana de sinteza. In solutia Carsol retinerea CO2-ului are loc prin absorbtie fizica si prin chemosorbtie (reactie chimica intre K2CO3 + D.E.A si CO2) . Reactiile chimice de retinere a CO2-ului in lesie Carsol sunt :
1) K2CO3 +CO2 + H2O = 2KHCO3
2) (HO-CH2-CH2)2NH+CO2+H2O = (HO-CH2-CH2)2-NH2-HCO3

Deoarece constanta de echilibru a reactiei nr.2 este mai mare decat constanta de echilibru a reactiei nr.1 prin intermediul adaosului de D.E.A. se mareste gradul de retinere a CO2-ului din gaz . Numai cu solutia de K2CO3 nu se ooate reduce continutul de CO2 – la iesirea din desorber pana la sau sub 0,1% .

Parametri gazului la intrarea si la iesirea din absorber sunt :
Parametrii intrare iesire
-presiune 28kg/cm3 27,9kg/cm3
-temperatura 800C 700C
-debit 143849Nm3/h 117684Nm3/h
-compozitie(gaz uscat)
N2 - 19,83% 24,10%
Ar - 0,25% 0,31%
H2 - 61,42% 74,51%
CO - 0,54% 0,61%
CO2 - 17,65% 0,1%
CH4 - 0,31% 0,37%
Total gaz uscat : 100% 100%

Debitul total de lesie ce trece prin absorber este de cca. 1.528.000 kg/h din care cca. 20% intra la varful coloanei de absorbtie de lesie regenerata (70-750C) , iar restul de 80%(1.220.000kg/h) intra la mijlocul coloanei ca lesie semiregenerata . Compozitia lesiei Carsol la intrarile in absorber este :

Componenti : Sol . regenerata Sol.semiregenerata
K2CO3 28% 25%

Gradul de conversie :
K2CO3 in KHCO3 22% 42%
D.E.A. cca.1,8% cca.1,8%
V2O5 peste 4000 ppm

Lesia regenerata distribuita uniform pe stratul superior de umplutura ceramica , coboara prin cele 3 straturi de umplutura din sectiunea din sectiunea superioara a coloanei si definitiveaza procesul de retinere a CO2-ului din gaz . Continutul de CO2 in gaz la baza sectiunii superioare a coloanei este de 0,6-0,8% CO2 , iar la varful coloanei de absorbtie este de 0,1% . Lesia semiregenerata distribuita uniform pe stratul superior de umplutura al sectiunii inferioare a coloanei – impreuna cu lesia regenerata , coboara prin cele 4 straturi de umplutura a sectiunii inferioare a coloanei si ajunge la baza absorberului .
La baza absorberului se mentine 75-85% . Gazul la intrare in coloana barboteaza in lesie si deja la baza absorberului se retine o parte din CO2 .
Dupa ce a fost retinut CO2-ul din gaz in solutia Carsol are loc regenerarea acesteia (desorbtia CO2-ului din lesie) . Reactiile de desorbtie a CO2-ului din solutia Carsol sunt inversele reactiilor de absorbtie (si au loc la temperaturi mai ridicate si la presiuni mai scazute decat la absorbtie) .

1) KHCO3 = K2CO3 + CO2 + H2O
2) (HO-CH2-CH2)2-NH2-HCO3 = (HO-CH2-CH2)2NH + CO2 + H2O

Regenerarea lesiei Carsol are loc in doua coloane de desorbtie (stripere ) identice , prevazute cu cate patru straturi de umplutura ceramica . Lesia uzata de la baza absorberului inainte de a intra la varful striperului se destinde de la 26 kg/cm3 la cca . 0,5 kg/cm3 . In urma destinderii o mare parte din CO2 se desoarbe din lesie. Lesia uzata introdusa la varful striperului , cca 778.000 Nm3/h (distribuita uniform pe primul strat de umplutura ceramica , printr-un taler de distributie) parcurge cele trei straturi de umplutura a sectiunii superioare a striperului . Venind in contact cu vaporii calzi de apa si CO2 (care urca de jos in sus prin straturile de umplutura ceramica) , lesia se regenereaza partial (o mare parte din CO2 este desorbit din lesie) .

Temperatura lesiei uzate la intrarea in varful striperului este de 1060C , iar temperature amestecului de CO2 + bapori de apa care iese la varful striperului este de 1020C . Lesia semiregenerata se aduna in fundul inferior al sectiunii superioare a striperului , cu temperatura de 1140C . In urma contactului ci vaporii calzi de apa + CO2 lesia s-a incalzit de la 1060C la 1140C . Aproximativ 80% din lesiea semiregenerata se scoate din fundul sectiunii superioare si se trimite catre mijlocul absorberului , iar restul de 20% de solutie semiregenerata prin preaplinurile fundului sectiunii superioare ajunge in sectiunea inferioara a striperului unde prin intermediul unui taler se distribuie uniform pe stratul de umplutura ceramica din sectiunea inferioara a striperului . Deasupra talerului se mai introduce si refluxul de condens , (ca reflux se foloseste condensul separat dupa racirea CO2-ului) .

Prin stratul de umplutura ceramica a sectiunii inferioare , a striperului se continua procesul de desorbtie a CO2-ului . Condensul de reflux de 600C , in contact cu vaporii calzi de apa + CO2 se evapora asigurand agent de incalzire pentru straturile de umplutura ceramica din sectiunea superioara a striperului . Dup ace parcurge stratul de umplutura ceramica , lesia se aduna in fundul superior al sectiunii inferioare a stri –perului de unde prin cadere libera ajunge la fierbatoarele de lesie . Temperatura de fierbere a lesiei la presiunea de cca . 0,7 kg/cm2 si la un continut de 28% K2CO3 este de 1190C .

In urma fierberii se continua desorbtia CO2-ului si evaporarea apei din lesie . Vaporii de apa si CO2 desorbiti impreuna cu lesia in fierbere formeaza o emulsie cu densitate mai redusa decat cea a solutiei de la intrarea in fierbatoare . Emulsia de lesie prin termosifonare reintra in fundul inferior al sectiunii inferioare a striperului . Aici are loc separarea vaporilor de apa si CO2 din emulsia din lesie .Vaporii de apa + CO2 trec prin cosurile fundului superior al sectiunii inferioare si continua drumul prin straturile de umplutura pana ce ajung la varful striperului .

Lesia regenerata , adunata in fundul inferior al striperului se trimite catre varful absorberului .Reglarea temperaturii lesiei la baza striperelor se face prin intermediul modificarii debitului de abur admis in reboilere . Continutul de V2O5 din lesia Carsol se mentine intre 4000-5000 ppm. Se urmareste prin analiza de laborator continutul lesiei in V2O5 , respectiv in fier . Continutul normal de fier in solutie Carsol variaza intre 30-50 ppm . O crestere a continutului de fier in solutie denota existenta coroziunii in instalatie .

Amestecul de CO2 si vapori de apa calzi (plus picaturile de lesie antrenate cu CO2) la iesirea din stripere are temperatura de 1020C , presiunea de cca . 0,5 kg/cm2 si debit de 54.054 Nm3/h . Bioxidul de carbon la iesirea din stripere este saturat in vapori de apa . Racirea si separarea condensului din amestecul de apa + CO2 + picaturi de lesie Carsol se produce in doua trepte . Dupa racire se separa condensul intr-un separator , iar CO2-ul rezultat se trimite catre consumatori (uree , N.P.K) . « mai multe referate din Chimie