1.2 Очищення водними розчинами етаноламінів

Очищення газів розчинами етанол амінів с типовим процесом хемосорбції, широко розповсюдженим у даний час у промисловості. Вивченню цього процесу присвячено багато робіт, однак і в даний час проводжуються дослідження з метою його удосконалення й інтенсифікації. Оскільки найбільше промислове застосування одержав процес очищення розчинами моноетаноламіна (МЕА), йому приділяється значна увага. Цей процес одержав поширення в чорній металургії й у хімічній промисловості для витягу діоксиду вуглецю. Моноетаноламін (СН₂ОН- СН₂-NН₂) відноситься до класу амінів, має лужні властивості і може взаємодіяти з кислими газами.

Взаємодія з діоксидом вуглецю протікає в двох стадіях:

2СН₂ОН-СН₂- NH₂ + 2Н₂0 + СO₂ > (СН₂OН-СН₂-NH₃)₂СO₃, (1.2)

(СН₂ОН-СН₂-NH₃)₂СОз + СO₂ + Н₂0>2(СН₂ОН-СН₂-NH₃)НСО₃. (1.3)

Моноетаноламін добре розчинний у воді. Однак у його середовищі кородирують метали (особливо кольорові). 3 метою обмеження корозії апаратури концентрацію моноетаноламіна в поглинальному розчині тримають менш 20 % (мас.) [2]. Моноетаноламіновий метод характеризується високим ступенем очищення газів від СO₂. Oднак моноетаноламін летучий, токсичний, при наявності кисню в газах окислюється (полімеризується), що робить його не завжди придатним для очищення димових газів [2].

На рисунку 1.2 приведена принципова технологічна схема одержання СO₂ з димових газів в умовах металургійного заводу.

Димові гази, які містять 8 - 10 % СО₂, газодувкою подають у скрубер -охолоджувач 2, де відбувається їхнє охолодження, очищення від механічних домішок і часткове очищення від діоксиду сірки. Для охолодження димових газів використовується освітлена вода загальнозаводського «брудного циклу» [2].

Після охолодження димові гази надходять у содовий скрубер 3, де вони очищаються від сполук сірки 2 - 5 % розчином NaСО₃. Содовий розчин готується в ємкості для розчинення солі 15 і направляється в ємкість содового розчину 17, відкіля подається в содовий скрубер. Очищені від сполук сірки димові гази подають у скрубер 4, де з них витягають СО₂ промиванням 10 % водним розчином моноетаноламіна. Димові гази зі змістом СО₂ - 2 % скидають в атмосферу [3].

Рисунок 1.2 - Схема витягу СО₂ димових газів розчином моноетаноламіном: 1 - газодувка; 2 - скрубер-охолоджувач; 3 - содовий скрубер; 4 - МЕА-абсорбер; 5 - холодильник; 6,10 - теплообмінники; 7, 8,11, 16 - насос; 9 - регенератор МЕА - розчину; 12 - кипятильник; 13 - холодильник - конденсатор; 14 - сегіаратор; 5,17 - ємкість

Насичений вуглекислим газом розчин моноетаноламіна подають для підігріву у виносний рекуперативний теплообмінник 6 і потім у регенератор 9. Регенерований розчин моноетаноламіна подають на охолодження в теплообмінник 10, розташований на тарілках регенератора. Для подальшого охолодження регенерований розчин у виносний рекуперативний теплообмінник 6 і 5. Пару, необхідну для регенерації, підводять у кипятильник 12. Парогазова суміш з регенератора 9 надходить у холодильник - конденсатор 13, де прохолоджується водою до З5-40 °С, потім у сепаратор флегми 14. У сепараторі відокремлюють флегму і насосом повертають у регенератор 9, а вуглекислий газ направляють у промивний стовпчик, насадка якого зрошується 2 - 5 % водним розчином КМnO₄.

У процесі роботи МУА забруднюється продуктами розкладання, окислювання й осмолення. З метою очищення робочого розчину від цих продуктів передбачається розгонка циркулюючого розчину моноетаноламіна [3].

Для одержання товарної вуглекислоти частина оксиду вуглецю з промивної колони направляють для одержання рідкої вугільної кислоти, іншу частину в компресорі, очищають від олії і вологи й у газоподібному виді направляють через ресивер у ливарний цех для сушіння ливарних форм.

До істотних недоліків методу варто віднести утворення побічних продуктів, що приведе до забивання і корозії устаткування, погіршує очищення, збільшує витрату тепла, а також спінювання розчину, що приводить до втрат МЕА[3].