ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Вспенивание раствора и меры борьбы с ним из "Очистка технологических газов" При очистке газа от двуокиси углерода протекает ряд побочных процессов, в которых принимают участие двуокись углерода, кислород, сернистые соединения, материалы аппаратуры и др. Скорость этих побочных реакций обычно невелика по сравнению со скоростью основных реакций. Однако при длительной циркуляции раствора в системе накапливаются побочные продукты. Это приводит к забиванию и коррозии оборудования, ухудшает очистку, увеличивает расход тепла (вследствие уменьшения коэффициентов массо- и теплопередачи) и потери МЭА. [c.204] Термическая устойчивость водных растворов алканоламинов. В отсутствие двуокиси углерода МЭА в водном растворе термически устойчив. Так, нри нагревании до 200 °С 20%-ного раствора МЭА в течение 120 ч и 58%-ного раствора МЭА в течение 70 ч его концентрация не изменялась [пределы точности анализа 0,2% (масс.)]. [c.204] ДЭА и ТЭА менее термически устойчивы. При повышенных температурах (ДЭА выше 180 °С, ТЭА выше 170 °С) происходит их поликонденсация [133] с образованием смол. Таким образом, при наличии в раств0ре ЖЭ1А примесей ДЭА и ТЭА (что возможно при использовании некоторых сортов технического МЭА) скорость накопления примесей в растворе может увеличиваться. Целесообразно использовать МЭА, не содержаш,ий ДЭА и ТЭА. [c.204] Механизм побочных реакций МЭА с СО 2 изучен не полностью. Известно, в частности, что оксазолидон-2 может образоваться и при обычных температурах, если в газе присутствует сероокись углерода. В работе [135] подробно изучен механизм и кинетика побочных реакций МЭА с СОа- В частности, на некоторых предприятиях, где на очистку поступает газ шахтной каталитической конверсии метана, был исследован состав рабочих растворов (табл. 1У-21). [c.205] Из таблицы видно, что основную часть примесей в растворах МЭА составляют, как правило, три продукта побочных реакций МЭА с СО2, доля которых иногда снижается до 35%. Однако при очистке топочных газов, содержащих 4—5% кислорода, большую часть примесей составляют продукты окисления МЭА [136]. [c.206] Было показано [135], что оксазолидон-2 относительно легко гидролизуется в водном растворе, особенно в пpн yт тБии2NaOH, т. е. реакция (IV,82) протекает в обратную сторону. [c.207] В то же время опыт показал, что соблюдение только этих мер не гарантирует надежной эксплуатации промышленных установок. Это объясняется тем, что побочные реакции и при низких значениях а, Смэа и МЭА протекают с конечной скоростью [135], т. е. в замкнутой системе, при малых потерях растворителя и в отсутствие разгонки и фильтрации раствора продукты побочных реакций накапливаются в цикле. [c.207] На рис. 1У-48 показана зависимость убывания МЭА в растворе от температуры. Как следует из рисунка, скорость превращения МЭА увеличивается примерно в 1,6—1,8 раза при повышении температуры на каждые 10 °С. [c.207] Это уравнение соответствует реакции (IV,81). Было показано [135], что константа скорости превращения МЭА по реакции (IV,81) значительно ниже константы реакции (1У,83), т. е. процесс лимитируется медленной первой реакцией, но может ускоряться последующими реакциями. Следовательно, накопление примесей в растворе способствует быстрой деградации раствора. На это ускорение указывает также то, что константа скорости связывания СО меньше аналогичной константы для МЭА в 2,2—2,7 раза (табл. 1У-22). [c.208] Значения в уравнениях (IV,88)—(IV,90) равны- при 200 °С 1,0-10 , при 180 °С — 1,7-10 и при 165 °С — 0,7 10 л/(моль-с). [c.209] Расчет по уравнению (IV,90) показал, что в рабочих условиях ( мэА = 1,7—3,3 моль/л, Ссог — 0,5—1,7 моль/л, i p = 90— 110 °С) скорость накопления примесей в растворе составит от 2,7 10 до 1,4 10 моль/(л-ч). Анализ работы промышленных установок, а также опытно-промышленные исследования показали, что скорость накопления примесей ( смол ) в растворе колеблется в пределах 0,1—0,15 г/(л-сут) [6,8-10- — 1,0-10 моль/(л-ч)], т. е. находится в соответствии с расчетной величиной. [c.209] Способы борьбы с последствиями побочных реакций МЭА с СОа вытекают из приведенных выше данных. Указанные выше способы снижения скорости побочных реакций (уменьшение температур и концентраций, введение ингибиторов типа NaOH, КОН, Naa O ) позволяют частично облегчить эту задачу. Так, после введения NaOH и раствор М-ЭА химические потери на одной из установок снизились в 1,6 раза [137]. Расход щелочи составил 0,13 кг/кг сэкономленного МЭА. Однако необходимым условием является вывод из цикла продуктов побочных реакций путем разгонки или фильтрации раствора либо сочетанием обоих методов. Показано [135], что абсолютная величина химических потерь прп реакциях МЭА с СО. 2 невелика и составляет около 0,1 кг/т NHg, или 0,03 кг на 1000 м очищаемого газа. [c.209] Диэтаноламин вступает в побочные реакции с СОз значительно энергичнее. [c.210] Окисление моноэтаноламина. Окисление моноэтаноламина возможно при его плохом хранении (наличие контакта с воздухом), при подсосе воздуха в систему очистки и в основном при очистке газов, содержащих кислород (топочные газы и др.). Показано [136], что в этом случае окисление играет основную роль при деградации моноэтаноламина. [c.210] Таким образом, концентрация продуктов окисления возрастает экспоненциально и зависит не столько от начальных условий (качество МЭА, состав газа и т. д.), сколько в первую очередь от количества примесей в растворе, ускоряющих его деградацию. [c.211] При наличии в газе ернистых соединений кислород может реагировать с МЭА и другим путем (см. далее). [c.211] Способы борьбы с окислением МЭА могут быть разнообразными, наиболее простым из них является предохранение раствора от контакта с воздухом и в первую очередь разгонка и фильтрация. Однако при очистке газов, содержащих кислород, должны быть использованы другие методы например, введение в раствор ингибиторов окисления. Этот метод до настоящего времени еще не используется в промышленности. [c.211] Побочные реакции МЭА и ДЭА с сернистыми соединениями. Наличие в газе органических сернистых соединений приводит к большим потерям МЭА. [c.211] Вернуться к основной статье