1.6 Очищення мишяково-поташними розчинами (процес «Джамарко-Ветрокк»)

Підвищення температури і добавки ДЕА при абсорбції гарячим розчином поташу прискорює процес, однак в остаточному підсумку це дозволяє лише незначно зменшити розміри апаратури. Було встановлено, що значно більш активними каталізаторами реакцій, що протікають при абсорбції СО₂ і регенерації розчину, є сполуки тривалентного мишяку [2].

Механізм процесів, що протікають при поглинанні кислих газів мишяково-поташними розчинами і їхньої десорбції, вивчений не повністю. Один з варіантів можна представити в наступному виді:

6CO₂ + 2K₂AsO₃ + 3H₂O = 6KHCO₃ + As₂O₃, (1.5)

CO₂ + K₂CO₃ + H₂O = 2KHCO₃. (1.6)

При регенерації рівновага цих реакції зрушується вліво [2]. Вивчено вплив різних добавок на швидкість абсорбції діоксиду вуглецю поташними розчинами в статистичних умовах у реакторі з електромагнітною мішалкою [2].

Найбільше прискорення процесу абсорбції спостерігається при вмісті до 30 г/дм³ As₂O₃. У цих умовах швидкість абсорбції збільшується в 2,7 рази в порівнянні зі швидкістю абсорбції розчином неактивованого поташу. Подальше підвищення концентрації As₂O₃ приводить до відносно збільшення, швидкості абсорбції, однак до вмісту 102 г/дм³ As₂O₃ (або 0,5 м) дія, що прискорює, As₂O₃ знижується по досягненні концентрації його в розчині 0,75 моль/дм³. Оптимальні умови: співвідношення мишяку і калію в розчині [As]/[К] = 0.145, температура абсорбції 60 °С.

Рисунок 1.4 -- Схема промислової установки очистки газу від СО₂ мишяково - поташним розчином: 1 - абсорбер; 2 - агрегати мотор - насос - турбіна; 3 - експандери; 4 - теплообмінники; 5 -холодильник розчина; 6 - регенератор; 7 - насос; 8 - кипятильник; 9 - конденсатор; 10 - холодильник газу; 11 - колонна лужної очистки.

Зі збільшенням ступеня карбонізації розчину зростає дія, що прискорює, AS₂O₃. При мишяково-поташному очищенні вміст СО₂ в очищеному газі може бути знижене до 0,05 %, однак при тонкому очищенні помітно зростає витрата пари на регенерацію розчину, тому найбільше раціонально знижувати вміст СО₂ до 1 %, але не нижче 0,2 - 0,5 %.

Економічність цього методу очищення значно зростає, якщо регенерацію розчину проводити продувкою його повітрям [2].

Схема промислової установки мишяково-поташного очищення газу високотемпературної конверсії метану з наступним промиванням газу від СО₂ рідким азотом приведена на рисунку 1.4. Швидкість газу в абсорбері близько 0,1м/с, загальна висота насадки 26 м.

Обєм насадки регенератора 85 м³ на 100 м розчину, що регенерується, висота насадки (у зоні масообміну) близько 25 м [2].

Найбільш підходящим методом витягу СО₂ з газів печей, що відходять, випалу вапняку є метод очищення за допомогою розчинів поташу, тому що даний метод має ряд позитивних особливостей, що дозволяють істотно знизити витрати тепла. Наприклад, при моноетаноламіновому очищенні приблизно 40-60% тепла втрачається на підігрів розчину в наслідок недокуперації в теплообмінниках. При очищенні розчином поташу ця стаття витрати значною мірою (при глубокому очищенні - повністю) відпадає. Крім того, при моноетаноламіновому очищенні 25 - 30 % тепла витрачається на розкладання сполук моноетаноламіна з діоксидом вуглецю. При поташному очищенні, як зазначено вище, ця величина зменшується в 2,5 рази, тому пару витрачають в основному лише на віддувку СО₂ у десорбері, а також на покриття теплових витрат у навколишнє середовище.

Крім економії пари, очищення розчином поташу має інші переваги. Процеси абсорбційного очищення звичайно звязані з необхідністю охолодження конвертованого газу, що надалі знову повинен нагріватися (наприклад, при наступному метануванні), тому у випадку очищення поташним розчином зменшується витрата води на охолодження конвертованого газу, а також частково відпадає її витрати на охолодження розчинника. Крім того, знижуються витрати на абсорбент (у порівнянні з іншими методами очищення). Капітальні витрати знижуються головним чином за рахунок зменшення поверхні теплообмінної апаратури.

Також даний метод відрізняється високою швидкістю абсорбції, відносно невеликими габаритами апаратури і простотою експлуатацією.