2. Очистка газа от диоксида углерода метанолом

Метанол и ряд других органических растворителей являются хо- рошими поглотителями СО₂. При понижении температуры абсорбента и повышении давления в системе поглотительная способность резко повышается. На этом свойстве основан процесс “ректизол”. При тем- пературе – 60 ^оС и атмосферном давлении (0,1 МПа) растворимость со- ставляет 75 см³/г, с увеличением давления до 0,4 МПа она достигает 600 см³/г. Растворение протекает со значительным экзотермическим эффектом.

Избирательность метанола в отношении смеси СО₂-водород в 7 раз выше избирательности воды, поэтому потери водорода в процессе его очистки метанолом значительно ниже, чем при водной очистке.

Схема очистки включает охлаждение газа до –35 ^оС при прямом контакте с хладоагентом - 60 % - ным водным раствором метанола; очистку ведут в трехсекционной колонне при температуре -35 - 60 ^оС и

давлении 2 МПа, а десорбцию - путем последовательного снижения давления до 800, 130, 60 и 25 кПа. В результате очистки газа, получен- ного конверсией оксида углерода (71,5 % Н₂; 0,8 N₂, 0,9 % СН₄; 2,4 % СО; 24,4 % СО₂) образуется газ состава 92,8 % Н₂; 1,1 % СН₄; 3,1 % СО; 2,0 % СО₂. Полная регенерация метанола достигается его кипяче- нием.

Процесс “ректизол” отличается высокой экономичностью, его ос- новной недостаток заключается в громоздкости аппаратуры. Процесс наиболее целесообразно применять при очистке газа с большим содер- жанием примесей, например, коксового, а также в тех случаях, когда газ в конечном итоге должен подвергаться глубокому охлаждению.

3. Очистка газов от диоксида углерода растворами этаноламинов

Этаноламиновая очистка - наиболее распространенный метод очистки промышленных газов. В качестве поглотителей могут быть применены моно-, ди- и триэтаноламины (МЭА, ДЭА, ТЭА):

ОН-СН2-СН2-NH2	(ОН-СН2СН2)2NH	(СН2СН2ОН)3N
МЭА	ДЭА	ТЭА

Каждое из этих соединений содержит, по крайней мере, одну гид- роксильную и одну аминогруппу. Присутствие гидроксильной группы снижает давление насыщенных паров и повышает растворимость со- единений в воде, а аминогруппа придает водным растворам щелоч- ность, необходимую для абсорбции кислых газов.

Растворы этаноламинов в равной степени поглощают как СО₂, так и сероводород. При этом протекают следующие реакции:

2RNH₂ + CO₂ + H₂O = (RNH₃)₂CO₃; (RNH₃)₂CO₃ + CO₂ + H₂O = 2RNH₃HCO₃; 2RNH₂ + CO₂ = RNHCOONH₃R;

2RNH₂ + H₂S = (RNH₃)₂S; (RNH₃)₂S + H₂S = 2RNH₃HS.

Как видно из этих уравнений, процесс ведет к образованию хими- ческих соединений. Однако эти уравнения можно рассматривать лишь как суммарную схему поглощения СО₂ растворами МЭА, устанавли- вающую принципиальную возможность получения в качестве конечно- го продукта как карбоната, так и бикарбоната моноэтаноламмония. Функциональные группы МЭА определяют два пути взаимодействия МЭА с СО₂, но, как правило, МЭА вступает в реакцию, характерную для аминосоединения.

Выбор рабочего раствора

Для извлечения СО₂ и H₂S обычно применяют растворы МЭА, за исключением случаев, когда желательно применение других аминов, например, если в газе содержатся примеси, вступающие в необрати- мую реакцию с МЭА; при необходимости избирательной абсорбции одного из кислых компонентов (СО₂ или H₂S) и для снижения потерь паров.

Предпочтительность МЭА вызвана в основном его низкой стои- мостью, высокой реакционной способностью, стабильностью, легко- стью регенерации. Однако МЭА присущи два важных недостатка: от- носительно высокое давление паров и способность в условиях работы установок очистки газов вступать в необратимую реакцию с серооки- сью углерода COS и сероуглеродом СS₂ - компонентами газа крекинга. Первый из этих недостатков можно устранить простой водной про- мывкой газа для поглощения паров амина. Из-за второго недостатка применение МЭА ограничивается только очисткой природного и неко- торых других газов, не содержащих сероокиси углерода (или сероугле- рода). Для нефтезаводских газов, предпочтительно использовать ДЭА. Для избирательной абсорбции сероводорода в присутствии СО₂ можно применять один из третичных аминов.

Концентрация раствора амина может изменяться в широких пре- делах. Обычно ее выбирают на основании опыта работы и по сообра- жениям борьбы с коррозией. На установках МЭА очистки концентра- ция раствора лежит в пределах 15-20 %.

Добавление гликоля к раствору, применяемому для очистки газа, заметно изменяет характер процесса. Этот процесс, называемый обыч- но гликоль-аминовой очисткой, широко используют для очистки при- родного газа высокого давления. Для этого чаще всего применяют сме- си диэтиленгликоля (ДЭГ) и МЭА, содержащие около 5 % воды. Про- цесс имеет два важных преимущества: происходят одновременная очи- стка газа и его осушка и снижается расход водяного пара по сравнению с МЭА очисткой. К недостаткам процесса относятся повышенные по- тери амина из-за его испарения и несколько большая трудность очист- ки загрязненных растворов.