Второй международный симпозиум «Безопасность и экономика водородного транспорта»
IFSSEHT-2003
ПРОМЫШЛЕННАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕЙ ТЕХНОЛОГИИ ОЧИСТКИ ВОДОРОДА ОТ ДИОКСИДА УГЛЕРОДА
И. Л. Лейтес
ООО «Химпром Сегодня», РХТУ им. Д. И. Менделеева Миусская пл, А-47, Москва, 125047, Россия Телефон: (095) 357-70-16, мобильный: 8-902-638-7924, факс: (095) 114-58-68, (095) 114-59-00, e-mail: leites@rol.ru
Стадия очистки водорода от С02 относится к наиболее энергоёмким при производстве водорода конверсией природного газа. Поэтому технология очистки от С02 в мировой практике за последние 50 лет изменялась многократно и, в первую очередь, в направлении снижения энергетических затрат. Известно, что в период 70-80-х годов 20-го века в СССР было введено в строй свыше 20 крупных агрегатов производства аммиака по отечественным проектам. Однако принципиально технология процесса отличалась от распространённой в те годы зарубежной технологии «Келлог» лишь на одной стадии — очистки синтез-газа от С02. Несмотря на то, что нами был использован «старый, как мир» абсорбент — моноэтаноламин (МЭА), затраты тепла на его регенерацию были снижены по сравнению с принятой во всё мире технологией МЭА очистки сначала в 2 раза (в агрегатах серии АМ-70, 8 агрегатов), а затем примерно в 3 раза (в агрегатах серии АМ-76, 15 агрегатов, включая 1 завод в Болгарии). Это было достигнуто только благодаря внедрению новых технологических схем и новой интенсивной и малогабаритной массообменной аппаратуры. Это доказывает, сколь мощным орудием является термодинамический анализ процесса.
Полученные результаты не воспроизведены в других странах до сих пор. 0днако во многих странах проводится модернизация очистки от С02 путём замены МЭА на метилдиэтаноламин (МДЭА), который имеет преимущества перед МЭА в конкретных условиях, в частности, и по затратам тепла. В то же время зарубежная технология этого процесса требует для получения существенного эффекта заметной реконструкции агрегатов, установки дополнительного оборудования и увеличения примерно в 3 раза затрат электроэнергии на циркуляцию абсорбента.
В России в начале 21 века на основе отечественных технических решений на одном из заводов МЭА заменён на МДЭА с экономией тепла около 30% и с сокращением, а не с увеличением циркуляции абсорбента. Готовятся к модернизации еще 3 завода. 0жидаемое сокращение удельного расхода тепла — примерно в 1,7 раза с одновременным увеличением мощности и получением чистого диоксида углерода для производства карбамида.
Теоретической основой создания энергосберегающих технологических схем абсорбционной очистки газов от С02 является одно из следствий Второ-
го закона термодинамики, а именно требование снижения движущих сил на всех стадиях процесса во всех точках аппаратов. Это требование часто понимают упрощенно и добиваются приближения к равновесию лишь на одном или двух концах аппаратов. Эта цель достигается внедрением эффективных аппаратов, увеличением их высоты, использованием всё более активных катализаторов и т. п. Однако если рабочая или равновесная линии процесса имеют криволинейную форму и в других аналогичных случаях при неравномерной движущей силе при её снижении равновесие достигается вначале лишь в одной или двух точках. При этом в других точках движущая сила, а, следовательно, термодинамическая необратимость, а, соответственно, и общие затраты энергетических ресурсов могут быть велики.
Поэтому возникает необходимость применять более сложные методы уменьшения движущих сил процесса. К ним относятся, в частности, использованные в данном случае следующие приёмы:
— применение схем с разделёнными потоками абсорбентов;
— совмещение процессов теплопередачи с процессами массопередачи;
— применение специальных массообменных устройств.
В пределе потоки тепла и вещества должны вводиться и выводиться по всей высоте аппаратов.
Ниже, в таблице 1, приведены некоторые характеристики упомянутых выше процессов.
Список литературы
1. Очистка технологических газов. Москва, Химия, 1977, изд. 2. Под редакцией Т. А. Семёновой и И. Л. Лейтеса.
2. Справочник азотчика., изд. 2, 1986, том 1.
3. А. К. Аветисов и др. Опыт модернизации отделения абсорбционной очистки агрегата синтеза аммиака АМ-70 на ОАО «Невинномысский Азот» с заменой МЭА-раствора на МДЭА-абсорбент российского производства. Химическая промышленность сегодня. № 2, 2003, стр. 22-24.
4. I. L. Leites. Some Thermodynamic Bases for Design of Energy Saving Chemical Processes. ECOS 2000. Proceedings. Universiteit Twente. The Netherland. Part3. P. 1235-1245.
Методы получения водорода
Таблица 1
Некоторые параметры промышленных процессов тонкой очистки водородосодержащего синтез-газа от С02 под давлением 2,8 МПа при содержании С02 в исходном газе 18%
№ Абсорбент Особенности схемы Удельные затраты тепла, ккал/м3 С02
1 МЭА, 20% Традиционная 1 поток насыщенного раствора (НР), 1 поток регенерованного раствора (РР) 2600-3000
2 МЭА, 20% 3 потока НР, 2 потока РР Частичное совмещение теплообмена с десорбцией С02 1250
3 МЭА, 20% Полное совмещение теплообмена с десорбцией, 2 потока РР 1000
4 МДЭА, 40% Промежуточная десорбция части С02, 2 потока НР, 1 поток РР 750
^АЕЕ Специальный выпуск (2003)
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.