• 5

3,6. ОЧИСТКА ГАЗОВ ОТ ОКСИДА УГЛЕРОДА

Оксид углерода является высокотоксичным газом. Предельно допустимые концентрации его: в рабочей зоне — 20 мг/м3, в атмосфере (максимально разовая) — 3 мг/м3, среднесуточ­ная 1 мг/м3.

Оксид углерода образуется при неполном сгорании веществ, содержащих углерод. Он входит в состав газов, выделяющихся в процессах выплавки и переработки черных и цветных метал­лов, выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания, газов, образующихся при взрывных работах, и т. д.

Для очистки газов от оксида углерода используют абсорб­цию или промывку газа жидким азотом. Абсорбцию проводят также водно-аммиачными растворами закисных солей ацетата, формиата или карбоната меди.

Медно-аммиачная очистка. В случае применения медно-ам- миачиых растворов (табл. 1,5) образуются комплексные медно- аммиачиые соединения оксида углерода:

[Cu(NHs),n(H»0)„] ++*NHS+(/СО ч= [Си(МН3)тм(СО)„(Н,0)„]++<?•

(1.200)

Показано, что наиболее вероятной формой существования одновалентной меди является ион [Cu(NH3)2-2H20]+, образую­щий с СО ион [ С и (N Н з) 2С О • Н 20]+ с выделением одного моля воды.

Раствор имеет слабощелочной характер, поэтому одновре­менно поглощается и диоксид углерода:

2NH.,0H+C02- (NH4)aC03+H2Q;  (1.201)

(НН<)8+С0а+С02+Н20=2НН4НС0з.        (1.202)

Абсорбционная способность раствора увеличивается с по­вышением концентрации одновалентной меди, давления СО и уменьшением температуры абсорбции. Соотношение свободных

Таблица 1,5. Состав медно-аммиачных растворов (в г/л)

 

Раствор

Компонент

карбонатный

формиаткмй

ацетатный

Си+

Си2+

Си (общ.)

NH,

Кислоты: муравьиная угольная уксусная

77—90 16—18 93—108 90—114

120—140

125 19 145 150

128—137 17—19 148—154 153—164

55—75 90—И0

110—125 135—170

аммиака и диоксида углерода в растворе также влияет на по­глотительную способность раствора.

Поглотительную способность раствора VCo (в мл/м3) опре­деляют по формуле

Fco- [Cu+]/l/22,4+ft(C'/=/pco),         (1.203)

где [Cu+] — содержание одновалентной меди в растворе, моль/л; К—• коэф­фициент, зависящий от соотношения свободных аммиака и диоксида угле­рода в растворе; С — коэффициент, зависящий от температуры процесса очистки; р<\о — парциальное давление СО.

Для обеспечения глубокой очистки абсорбцию проводят при давлении 11,8--31,4 МП а и температуре раствора 0—20 °С. Схема установки представлена на рис. 1-35, а. Регенерацию

 

 

 

Рис. 1-35. Схемы установок очистки газов от диоксида углерода:

ч - медио-аммначным растворим; / абсорбер; 2 — насос: Лподкний холодильник; Vаммиачный холодильник; Л — емкость; 6 —■ десорбер;

б — медь-алотмшшП-хлоридпмм раствором: I—блок осушки гада; 2 — абсорбер; Я, Н —»

блоки выделения паров толуола; 4 — промежуточный десорбср; .5-         • вакуум-насос; (-

регенератор; 7. / / - - холодильники; Я, 10 ■ . теплообменники; 12. 14 — иасосм; IS — ем­кость дли раствора; 15 ~ уаел приготовления раствора

раствора проводят нагреванием его паром до температуры-. 80 °С. Регенерированный раствор возвращается в абсорбер, а газы на переработку.

Добавление к раствору метанола, этанола, этиленгликоля или глицерина увеличивает его абсорбционную способность, понижает парциальное давление оксида и диоксида углерода над раствором, что позволяет вести процесс очистки под мень­шим давлением.

Абсорбция оксида углерода медь-алюминий-хлоридными растворами. Этот метод применяют при наличии в газе кисло­рода и больших количеств диоксида углерода. Процесс основан на химической абсорбции оксида углерода раствором смешан­ной соли тетрахлорида меди и алюминия в различных арома­тических углеводородах с образованием комплекса с оксидом углерода. Рекомендуется раствор, содержащий 20—50% СиА1С14 и 80—50% толуола.

Процесс абсорбции можно представить следующим образом.. Сначала идет образование комплекса:

CuCI+AICI,+2C.HjCH, ^ qt >- (СиЛ1С14) (CfiH5CH3)=, (1.204)

который затем абсорбирует СО:

(СиЛ1СЦ)(СвН5СН3)3+2СО-^[Г (CuAICl,).2CO+2C6H5CH, (1.205),

Другие газы —- С02, 02, N2, Н2, СО — не реагируют с комп­лексом, однако вода разрушает комплекс с выделением НС1:.

2CuA1CI4+H30 ■—HCI+CuCl+CuAICU-AlOCl,  (1.206)

поэтому перед абсорбцией газ должен быть осушен, что явля­ется недостатком процесса. Схема процесса представлена на рис. 1-35,5.

Предварительно осушенный газ подают в абсорбер, который орошается регенерированным раствором. Насыщенный оксидом углерода раствор, вы­ходящий из абсорбера, подогревают до 100 °С и направляют в промежуточ­ный десорбер, где поддерживают давление 0,25 МПа. Десорбер орошают регенерированным раствором для поглощения СО, выделяющегося при де­сорбции. Частично регенерированный раствор после теплообменника посту­пает в регенератор, где регенерируется при 135—180 "С. Затем раствор охлаждают и подают в отстойник, из которого направляют в абсорбер и де­сорбер. Выделенный из газовых потоков растворитель (толуол) возвращают- я систему приготовления раствора.

Очистка промывкой жидким азотом. Этот процесс представ­ляет собой физическую абсорбцию. В нем наряду с оксидом углерода одновременно поглощаются и другие компоненты га­зовой смеси. Процесс очистки, применяемый в азотной промыш­ленности, состоит из трех стадий: предварительного охлажде­ния и сушки исходного газа; глубокого охлаждения газа и час­тичной конденсации компонентов; отмывки газов от оксида1 углерода, кислорода, метана и др.

ill

Таблица 1,6. Минимальный расход жидкого азота (в м*), необходимый для. промывки 150 ж3 газа, содержащего 6% СО

Давление, 10" Па

Температу­ра, К

19,6

90 83 78

26

15

16

24 < ■)

13

3

23 14 12

27 17 13

25 18 16

Абсорбцию оксида углерода обычно ведут в колоннах та­рельчатого типа. Холод, необходимый для создания, в установ­ке низких температур, обеспечивается холодильными машина­ми. Расход жидкого азота на абсорбцию оксида углерода при прочих равных условиях зависит не только от концентрации СО в газе, но и от содержания примесей других газов, а также от температуры и давления. Увеличение концентрации оксида углерода в исходном газе (при постоянном давлении) незначи­тельно повышает расход жидкого азота, так как растворимость СО возрастает почти пропорционально парциальному давлению. С увеличением давления расход жидкого азота уменьшается» особенно резко при давлении выше 1 МП а. Повышение темпе­ратуры приводит к значительному увеличению расхода жидко­го азота на промывку. Минимальный расход жидкого азота» необходимый для промывки, указан в табл. 1,6.

Число теоретических тарелок п, необходимое для отмывки азотоводородной смеси, устанавливают из зависимости

где А —• абсорбционный фактор (А -—L/K,, V, L        количество поглотителя.

моль, К,, — константа равновесия, У — количество нерастворнншихся галоп, моль); i| — степень извлечения оксида углерода.

Для промывки газов жидким азотом в промышленности ис­пользуют агрегаты производительностью по газу 20 и 32 тыс.. м;,/ч.

 

(1.207}

Авторы: 1379 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Книги: 1908 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я