1.5 Очищення розчинами поташу

Карбонат калію, як і деякі інші солі вугільної кислоти, здатний оборотне взаємодіяти з діоксидом вуглецю:

К₂СО₃ + СО₂ + Н₂О = 2КНСО₃ + 125,7 кДж. (1.4)

Процес поглинання діоксиду вуглецю відбувається при температурі 25-100 °С. У промисловості два способи очищення СО₂ пташем:

? абсорбція при температурі 25 - 40 °С;

? очищення гарячим розчином поташу [4].

Перевагу варто віддати другому способові, оскільки для поглинання вуглекислого газу використовується більш концентрований розчин поташу (до 40 %). Важливою перевагою процесу абсорбції при високих температурах є значне збільшення швидкості гідратації діоксиду вуглецю і, отже, швидкості абсорбції в цілому. Однак при цьому варто памятати, що при нагріванні збільшується рівноважна пружність діоксиду вуглецю над розчином. Тому очищення гарячим розчином поташу доцільно сполучати з підвищенням тиску в системі. Встановлено, що швидкість абсорбції діоксиду вуглецю розчином карбонату калію лімітується хімічною реакцією, а не дифузією. Тому до складу розчину вводять добавки абсорбції, що збільшують коефіцієнт (сполуки селену, телуру, мишяку, етанол аміни).

При температурі 115 °С та зниженому тиску відбувається розкладання бікарбонату калію. Тому для регенерації розчину використовуються теплова десорбція [4].

Найбільш відпрацьованою в промисловості з використанням поташу з схема очищення технічного газу від СО₂ в агрегатах синтезу аміаку великої потужності. Схема очищення (процес «Карсол») відрізняється гарними техніко-економічними показниками (низька витрата тепла, малі витрати на теплообмінні поверхні) [5].

Спрощена технологічна схема процесу «Карсол» приведена на рисунку 1.3.

Рисунок 1.3 Схема очистки азотно-водяна суміш від СО₂ розчином поташу в агрегаті синтезу аміаку великої потужності (процес «Карсол»): 1 - двокорпусний абсорбер; 2 - сепаратори; 3 - гідравлічна турбіна; 4 - двокорпусний регенератор; 5 - кипятильник регенератора; 6 - теплообмінник; 7 - повітряний холодильник.

Як поглинач використовують розчин наступної сполуки: 25 - 28 % К₂СО₃ - абсорбент, 1,9 діетаноламін - активатор, 0,4 % - V₂O₅ - інгібітор корозії. Абсорбція здійснюється під тиском 1,9 - 2,7 МПа за двопоточною схемою у насадочному абсорбері 1. Перший потік розчину (80 % усього розчину), що має температуру 100-103 °С, подається на зрошення нижнього корпуса абсорбера. При цьому вміст СО₂ у газі знижується з 17 % (об.) до 1,7% (об.). Другий потік розчину, що має температуру 65 - 70 °С, подається на зрошення верхнього корпуса регенератора. Розчин стікає в низ по насадці і підігрівається парогазовою сумішшю, що надходить з нижньої частини регенератора. При цьому відбувається часткове розкладення бікарбонату калію й утворюється грубо регенерований розчин. 80 % цього розчину направляють через повітряний холодильник 7, на зрошення нижнього корпуса абсорбера 1, інший розчин у нижньому корпусі регенератора 4 і кипятильнику 5 регенерується прибільш високій температурі (у кубі регенератора підтримується тиск 0,07 МПа і температура не більш 119°С) і тонко регенерований («бідний») розчин, що утворюється при цьому, після охолодження використовується для зрошення верхнього корпуса абсорбера 1. З верхньої частини регенератора 4 приділяється парогазова суміш, що містить діоксид вуглецю і водяну пару [4].

Таким чином, за допомогою розчину поташу можна здійснити ретельне очищення газу від діоксиду вуглецю[4].

Більш економічна, очевидно, грубе одноступінчате поташне очищення газу з наступним тонким очищенням розчином моноетаноламіну. Вміст СО₂ у газі знижується при очищенні розчином поташу в двох скруберах до 2%, потім після абсорбції 18 - 20%-ним розчином МЕА до 0,1 % СО₂ і 6 см³/см³ H₂S.