Химическая технология, ч. 1. - Гончаров А.И
Скачать (прямая ссылка):
У процесі видалення CO2 газ надходить до нижньої частини водяного скрубера — великого, вертикально розміщеного, циліндричного стального апарата діаметром 2,5—3 м і 20—22 м заввишки, повністю
заповненого насадкою з керамічних або стальних кілець. Вода подається в верхню частину скрубера під тиском трохи більшим, ніж тиск газу, поглинає CO2 і H2S, після чого (для одночасного використання тиску) вона надходить до турбіни, розміщеної на одному валі з насосом і електродвигуном.
Внаслідок зниження тиску в турбіні більшість розчинених у воді газів виділяється. Це відбувається в експанзерах (газовіддільниках), встановлених після турбіни. Газ, що збирається в експанзерах, містить 80—96% CO2 і використовується для виробництва сечовини, соди, карбонатів, твердої і рідкої вуглекислоти і т. д.
Азотоводнева суміш, очищена водою, містить ще різні домішки (об.%): CO2 — 1,5—2%, H2 — 70%, N2 — 23—23,5%, CO — 4,5— 5%, CH4 — 0,3—0,5%.
Вміст CO в азотоводневій суміші, призначеній для синтезу NH3, не повинен перевищувати 0,001—0,002%, тоді як після очищення газу водою під тиском до 28 • 105 Па його залишається ще 4,5—5%.
Для кращого очищення від CO газ промивають мідно-аміачним розчином під тиском 120 • 105 або 320 • 105 Па чи рідким N2 під тиском до 28 • 105 Па; застосовують також каталітичне очищення.
Для мідно-аміачної очистки газів використовують аміачні розчини форміату, ацетату або карбонату міді (1), що зв'язуютьCO у комплексні солі.
Процес абсорбції CO екзотермічний і відбувається за таким рівнянням реакції:
[Cu (NH3),,] ООСН + CO [Cu (NHg)n CO] ООСН.
Розчинність CO збільшується при підвищенні його парціального тиску і зниженні температури розчину.
Газ очищають під тиском (120—320) 105 Па при температурі від 0< до 20° C в скруберах заввишки 15 м, з внутрішнім діаметром 0,6 м, товщиною стінки 90 мм, заповнених насадкою з металевих кілець. Зверху скрубер зрошується мідно-аміачним розчином, який поглинає CO з газу, що надходить під тиском протитечією в нижню частину скрубера. Вміст CO в газі і після очищення становить 6—18 мг/м3.
Вуглекислий газ, що залишається в газі після промивання водоюР зв'язується також у скрубері аміачним розчином:
2NH3 + CO2 + H2O = (NH4T2 CO3.
Вміст CO2 в газі після промивання знижується до 0,003% і менше.
Для "регенерування розчин нагрівають до 80° C і знижують тиск, після чого його знову подають під тиском (120—320) 105 Па на зрошення скрубера.
Щоб використати енергію стиснутого відпрацьованого розчину, застосовують рекупераційні поршневі машини. Газ, що виділяється з розчину під час його регенерації з вмістом (в середньому) 60% СО, 28% CO2, 12% (H2 + N2), можна використати для добування H2 внаслідок конверсії СО, або в органічних синтезах (наприклад, для синтезу CH3OH).
Для остаточної очистки від залишків CO2 газову суміш промива-Юіь лугом під тиском. Для цього використовують 7%-ннй розчин
NaOH або 20%-ний розчин NH3, після чого в газі залишається ще 0,0005—0,001% CO2.
Останніми роками газ очищають від CO промиванням, рідким N2. При цьому paзoмJaiЛlFiидaл^тicя-лaкoжGH3 і Ar. Газ перед промиванням рідким N2 слід старанно очистити від CO2, щоб запобігти забиванню апаратури твердою вуглекислотою. В газі тЭкож не повинно бути більш як 2,6 • 1O-5 г/м3 оксидів азоту, які при низьких температурах оазом з ненасиченими вуглеводнями, що є в газі, утворюють вибухонебезпечні нітросполуки.
Газ очищається від CO рідким N2 у промивних колонах з тарілками. Перетікаючи з тарілки на тарілку протитечією (щодо газу), рідкий N2 поглинає CO, CH4 і Ar. З верхньої частини промивної колони виходить чиста азотоводнева суміш, а з нижньої — рідкий N2 приблизно такого складу (об.%): CO— 22; CH4— 13; H2— 7; Ar— 3; N2 — 55.
РОЗДІЛ XIII
Виробництво аміаку
§ 1. ЗВ'ЯЗАНИЙ АЗОТ TA ЙОГО ЗНАЧЕННЯ
Азот відіграє винятково важливу роль у природі і житті людини. Він входить до складу всіх живих організмів і бере участь в основних біохімічних процесах. У складі білків N2 утворює найважливіші поживні речовини для тварин і людини. Дуже велике значення має N2 в життєдіяльності рослинного і тваринного світу. Сполуки N2 широко використовуються у виробництві проміжних продуктів і барвників, для виготовлення пластичних мас, хімічних волокон, медикаментів, фотокіноматеріалів та ін. Сполуки N2 мають велике значення у виробництві вибухових речовин і запалювальних засобів. У земній корі міститься порівняно велика кількість N2 (0,04%), який входить до складу кам'яного і бурого вугілля, торфу та інших речовин.
Над одним гектаром землі в повітрі знаходять близько 80 ООО т N2, що в мільйон разів більше тієї кількості, яка виноситься з грунту врожаєм з 1 га за рік. Проте N2 дуже стійка речовина, в синтезі білків у рослинних і тваринних організмах бере участь не елементарний N2, а зв'язаний, тобто його хімічні сполуки. Доступні для промислового використання поклади азотних сполук (натрієвої селітри) знайдено тільки на узбережжі Чілі та в Південній Африці. Порівняно невеликі кількості зв'язаного N2 добувають при коксуванні вугілля. Природні поклади N2 не можуть задовольнити безперервно зростаючі потреби в азотних добривах та інших азотовмісних сполуках.
