Моделювання двопотокового очищення газу від оксиду карбону (IV) розчином метилдіетаноламіну
DOI:
https://doi.org/10.15587/2706-5448.2020.214440Ключові слова:
технологічний газ, оксид карбону (IV), метилдіетаноламін, піперазин, двосекційний тарілчастий абсорбер, числове інтегрування.Анотація
Об’єктом дослідження є стадія очищення технологічного газу виробництва аміаку потужністю 1360–1500 т/добу в двосекційному тарілчастому абсорбері. В роботі обґрунтовано можливість заміни розчину абсорбенту моноетаноламіну (МЕА) активованим розчином метилдіетаноламіну (аМДЕА) на прикладі українського багатотоннажного виробництва, що працюють за двопотоковою схемою очищення. Одним з найбільш проблемних місць є відсутність математичної моделі поглинання оксиду карбону (IV) новим абсорбентом для двопотокових схем очищення. В ході дослідження використовувалися метод складання матеріального балансу, що враховує особливості взаємодії компонентів аМДЕА з СО2, та числове інтегрування для розрахунку кількості тарілок абсорберу.
Розроблено та реалізовано в середовищі Excel алгоритм розрахунку матеріального та теплового балансів за тонко та грубо регенерованими розчинами. Алгоритм і програма передбачають проведення багатоваріантних розрахунків з варіюванням концентраційних параметрів по газу та розчину, та їх температурі. Теплові розрахунки враховують адіабатичний розігрів за рахунок екзотермічної реакції абсорбції та визначають температуру розчинів на виході з кожної частини абсорберу. Аналіз розрахунків матеріального балансу в порівнянні з даними по розчину МЕА показує зменшення витрати розчинів на 5,5 % при використанні аМДЕА, що сприятиме зменшенню енергетичних витрат на перекачування та регенерацію. Кінетичним розрахунком абсорберу встановлено кількість тарілок, що дорівнює 13. При кількості 15 тарілок у стандартному абсорбері розрахована кількість тарілок дозволяє проводити очищення газу до вмісту 0,01 % СО2. Підвищення температури розчинів на 10 градусів на вході в кожну секцію не впливає значимо на кількість тарілок. Таким чином, математичне моделювання двосекційного абсорберу показало реальну можливість заміни 18 % розчину МЕА на 40 % розчину аМДЕА. Це пропонується реалізувати на існуючому обладнанні без зміни технологічної схеми.
Посилання
- Semenova, T. A.; Semenova, T. A. (Ed.) (1977). Ochistka tekhnologicheskikh gazov. Moscow: Khimiia, 488.
- Weiland, R. H., Hatcher, N. A., Nava, J. L. (2010). Post-combustion CO2 Capture with Amino-Acid Salts: Optimized Gas Treating. Available at: https://www.protreat.com/files/publications/43/Manuscript_CO2_Capture_with_Amino_Acids.pdf
- Yankovskyi, M. A., Demydenko, I. M., Melnykov, B. I., Loboiko, O. Ya., Korona, H. M. (2004). Tekhnolohiia amiaku. Dnipropetrovsk, UDKhTU, 300.
- Semenov, V. P.; Semenov, V. P. (Ed.) (1985). Proizvodstvo ammiaka. Moscow: Khimiia, 368.
- Rufford, T. E., Smart, S., Watson, G. C. Y., Graham, B. F., Boxall, J., Diniz da Costa, J. C., May, E. F. (2012). The removal of CO2 and N2 from natural gas: A review of conventional and emerging process technologies. Journal of Petroleum Science and Engineering, 94-95, 123–154. doi: http://doi.org/10.1016/j.petrol.2012.06.016
- Vakk, E. G., Shuklin, G. V., Leites, I. L. (2011). Poluchenie tekhnologicheskogo gaza dlia proizvodstva ammiaka, metanola, vodoroda i vysshikh uglevodorodov. Teoreticheskie osnovy, tekhnologiia, katalizatory, oborudovanie, sistemy upravleniia. Moscow, 480.
- Combs, G., McGuire, L. (2010). MDEA Based CO2 Removal System Process Simulation. Louisiana. Available at: http://www.chemengservices.com/tech71.html
- Aminovaia ochistka. GazSerf. Available at: http://gazsurf.com/ru/gazopererabotka/oborudovanie/modelnyj-ryad/item/aminovaya-ochistka
- Kontsevoi, A. L., Lukianchuk, T. O., Kontsevoi, S. A. (2018). Modeliuvannia ochyshchennia hazu vid oksydu karbonu (IV) rozchynom metyldietanolaminu. Internauka, 15 (55), 28–32.
- Kontsevoi, A. L., Kontsevoi, S. A. (2019). Modeliuvannia dvopotokovoho ochyshchennia hazu vid oksydu karbonu (IV) rozchynom monoetanolaminu. Visnyk Cherkaskoho derzhavnoho tekhnolohichnoho universytetu. Seriia: tekhnichni nauky, 3, 68–75.
- Spravochnik azotchika: Fiziko-khimicheskie svoistva gazov i zhidkostei. Proizvodstvo tekhnologicheskikh gazov. Ochistka tekhnologicheskikh gazov. Sintez ammiaka (1986). Moscow: Khimiia, 512.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2020 Andriy Kontsevoy, Sergii Kontsevoi, Sergii Kontsevoi, Sergii Kontsevoi
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.