ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Химическое превращение в другое соединение из "Очистка газа" За немногими исключениями химическое превращение газообразных примесей для их удаления из газовых потоков осуществляют методами каталитических реакций на гетерогенных твердых катализаторах. Чаще всего для таких процессов применяют реакторы с неподвижным слоем катализатора, по констру ции сходные с адсорберами. В гл. тринадцатой рассматри-ва Отся каталитические процессы этого типа и подробно он 1саны наиболее типичные из них в гл. восьмой детально разбирается один из родственных процессов (сухая очистка газа в ящиках, заполненных окисью железа), при котором твердое вещество может либо служить катализатором, либо непосредственно участвовать в реакции. [c.18] Относительное значение скоростей отдельных стадий этого процесса [331 в общей скорости каталитического превращения можно выразить следующим образом. [c.19] Несмотря на обширные исследования, посвященные выводу количественных зависимостей, связывающих различные явления, происходящие при каталитических реакциях, методы расчета все и е приходится основывать на многочисленных упрощающих допущениях. Промышленные реакторы обычно рассчитывают иа основании опытных данных, полученных с применением аналогичных катализаторов и реагирующих компонентов в пилотных или натурных установках. Удобным параметром, позволяющим выразить расчетную производительность натурного реактора через полученные в опытных условиях данные, является объемная скорость, которая но определениЕО равна приведенному к нормальным условиям объему газа, пропущенному через один об ьем катализатора в единицу времени. Объемную скорость обычно выралшют в м /ч-м объема катализатора (или в ч ). [c.19] Если влияние массопередачи незначительно, работа двух реакторов при одинаковых объемах катализатора и скоростях газа должна приводить к одинаковой степени или глубине химического превращения (при условии, что давление и температура одинаковы). Если, однако, явление массопередачи играет роль, то необходимо учитывать и такие факторы, как скорость газа, размер частиц катализатора и т. д. Как и при адсорбции, массопередача обычно улучшается с увеличением отношения длины реактора к диаметру Ь О (при неизменном объеме реактора), что, разумеется, связано и с увеличением скорости газа. Как и в адсорбере, скорость газа ограничена влиянием таких факторов, как пневматический транспорт или взрыхление катализатора, истирание и гидравлическое сопротивление слоя. Влияние этих факторов на работу катализатора сходно с влиянием их на неподвижный слой адсорбента в адсорберах более подробное описание этих явлений и соответствующие расчетные данные для типичных адсорбентов приводятся в гл. двенадцатой. [c.19] Наибольший интерес для промышленного применения представляют моноэтаноламин (МЭА) и диэтаноламин (ДЭА). Триэтаноламин был вытеснен преимущественно из-за низкой поглотительной емкости (следствие более высокого эквивалентного веса), низкой реакционной способности (триэтаноламин) и неудовлетворительной стабильности. Нзопропанолдиамин, примененный на одной из ранних установок [2], не приобрел промышленного значения. Для извлечения ЗОд в присутствии СО, [3, 4, 5] был предложен метилдиэтаноламин (МДЭА), но его промышленное применение ограничено сравнительно высокой стоимостью. В качестве лучшего абсорбента, сочетающего стабильность и реакционную способность моноэтаноламина с низким давлением паров и гигроскопичностью диэтиленгликоля, был предложен алканоламин несколько иного типа — Р, Р -оксиампноэтиловый эфир [6]. К сожалению, синтез этого вещества сравнительно труден в настоящее время его не применяют из-за высокой стоимости. [c.21] Каждое из этих соединений содержит, ио крайней мере, одну гидроксильную группу и одну аминогруппу. Вообще можно считать, что присутствие гидроксильной группы сни кает давление насыщенных парои и повышает растворимость соединения в воде, а присутствие аминогруппы придает водным растворам щелочность, необходимую для абсорбции кислых газов. [c.22] Как видно из уравнений, процесс ведет к образованию химических соединений (некоторые из них удалось выделить и перекристаллизовать). [c.22] Однако эти соединения все же имеют при нормальных условиях заметное давление насыщенных паров, так что состав равновесного раствора меняется в зависимости от парциального давления кислых газов. При повышении температуры давление паров этих соединений быстро растет, нагревом раствора можно десорбировать из него кислые газы. [c.22] Для извлечения Н2 и СОд обычно применяют растворы моноэтаноламина, за ис лючением случаев, когда желательно применение других аминов, напрщ ер, если в газе содержатся примеси, вступающие в необратимую реакцинГ с моноэтаноламином при необходимости избирательной абсорбции одного из кислых компонентов и для снин ения потерь паров. [c.22] Приблизительная стоимость, долл. [c.23] Концентрация раствора амина может изменяться в широких пределах. Обычно ее выбирают на основании опыта работы и по сообра кениям борьбы с коррозией, не стремясь снизить стоимость раствора до минимума. На установках очистки моноэтаноламином концентрация раствора лежит в пределах 15—20%, но иногда применяют также растворы более разбавленные — до 10%, и более концентрированные — до 30%. Общепризнано, что уменьшение концентрации аминов ослабляет коррозию стальной аппаратуры, вследствие снин ения концентрации соединений амина с кислым газом в растворе (см. гл. третью). На основании опыта эксплуатации пяти установок очистки предложено [7] принимать в расчетах концентрацию водного раствора моноэтаноламина, равную 15%. [c.23] Следует отметить, что при повышении концентрации амина обычно снижается необходимая интенсивность циркуляции раствора, а следовательно, и стоимость установ1 и. Однако влияние концентрации амина на требуемую интенсивность циркуляции раствора не так велико, как можно было бы ожидать при одинаковом молярном отношении кислый газ амин давление иаров кислого газа выше над более концентрированными растворами. Кроме того, при абсорбции одинакового количества кислого газа меньшим объемом раствора больше повышается температура, следовательно, увеличивается и давление паров кислого газа над раствором. [c.23] Данные но экономике очистки газов с высокой концентрацией СО2 растворами моноэтаноламина и диэтаноламина приводятся в гл. пятой, где рассматривается также очистка газов горячим раствором карбоната калия (поташный метод). Эти данные показывают, что обычные растворы аминов не могут конкурировать с горячими растворами поташа, хотя и пригодны для последней ступени очистки газа после извлечения из него основной массы СО2 горячими растворами поташа или водной абсорбцией. [c.24] Вернуться к основной статье