Розрахунки двопотокової регенерації активованого розчину метилдіетаноламіну

Автор(и)

  • Andriy Kontsevoy Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056, Україна https://orcid.org/0000-0002-1753-416X
  • Sergii Kontsevoi Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056, Україна https://orcid.org/0000-0002-4523-2273

DOI:

https://doi.org/10.15587/2706-5448.2020.220064

Ключові слова:

технологічний газ, оксид карбону (IV), метилдіетаноламін, піперазин, двосекційний тарілчастий регенератор, числове інтегрування.

Анотація

Об’єктом дослідження є стадія регенерації відпрацьованого розчину очищення технологічного газу від СО2 у виробництві аміаку потужністю 1360–1500 т/добу в двосекційному тарілчастому регенераторі-рекуператорі. Виконаними розрахунками підтверджена можливість заміни розчину абсорбенту моноетаноламіну (МЕА) активованим розчином метилдіетаноламіну (аМДЕА) для двопотокової схеми очищення та регенерації. Одним з найбільш проблемних місць є відсутність математичної моделі двопотокової регенерації нового абсорбенту. В ході дослідження для визначення складу парогазової суміші використано метод складання матеріального балансу, що враховує особливості температурних режимів роботи верхньої та нижньої частин регенератору. Також запропоновано числове інтегрування для розрахунку кількості тарілок регенератору.

Розроблено та реалізовано в середовищі Excel алгоритм і програма багатоваріантних розрахунків, що передбачають варіювання концентраційних параметрів по парогазовій суміші. Теплові розрахунки враховують ендотермічні реакції десорбції СО2 і випаровування води, та визначають питомі витрати теплоти на регенерацію розчину. Визначено зниження в порівнянні з розчином МЕА питомих витрат теплоти на регенерацію активованого розчину аМДЕА з 4,4 до 3,11 МДж/м3СО2. Апроксимовані залежності рівноважного тиску СО2 над розчином МДЕА від ступеня карбонізації розчину та температури десорбції. Кінетичним розрахунком регенератору встановлено кількість тарілок, що дорівнює 14 при 31 тарілці в стандартному регенераторі-рекуператорі. Розрахована кількість тарілок визначає надійну регенерацію розчину в одному апараті до необхідного ступеня карбонізації грубо (0,35) та тонко регенерованого (0,1) розчинів. Зменшення кількості тарілок при використанні аМДЕА пов’язано з врахуванням властивостей цього розчину, зокрема, з відмінністю рівноважного тиску СО2 над аМДЕА в порівнянні з МЕА. Встановлено реальну можливість використання 40 % розчину аМДЕА замість 18 % розчину МЕА на існуючих двопотокових абсорберах і регенераторах без зміни технологічної схеми.

Біографії авторів

Andriy Kontsevoy, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра технології неорганічних речовин, водоочищення та загальної хімічної технології

Sergii Kontsevoi, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра технології неорганічних речовин, водоочищення та загальної хімічної технології

Посилання

  1. Semenova, T. A.; Semenova, T. A. (Ed.) (1977). Ochistka tekhnologicheskikh gazov. Moscow: Khimiia, 488.
  2. 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
  3. Yankovskyi, M. A., Demydenko, I. M., Melnykov, B. I., Loboiko, O. Ya., Korona, H. M. (2004). Tekhnolohiia amiaku. Dnipropetrovsk, UDKhTU, 300.
  4. Semenov, V. P.; Semenov, V. P. (Ed.) (1985). Proizvodstvo ammiaka. Moscow: Khimiia, 368.
  5. 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
  6. Weiland, R. H., Hatcher, N. A., Nava, J. L. (2007). Post-combustion CO2 Capture with Amino-Acid Salts: Optimized Gas Treating. Inc. Clarita. Available at: https://www.protreat.com/files/publications/43/Manuscript_CO2_Capture_with_Amino_Acids.pdf
  7. 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.
  8. Combs, G., McGuire, L. (2010). MDEA Based CO2 Removal System Process Simulation. Louisiana. Available at: http://www.chemengservices.com/tech71.html
  9. Aminovaia ochistka. GazSerf. Available at: http://gazsurf.com/ru/gazopererabotka/oborudovanie/modelnyj-ryad/item/aminovaya-ochistka
  10. Li, X., Wang, S., Chen, C. (2013). Experimental Study of Energy Requirement of CO2 Desorption from Rich Solvent. Energy Procedia, 37, 1836–1843. doi: http://doi.org/10.1016/j.egypro.2013.06.063
  11. Khan, B. A., Ullah, A., Saleem, M. W., Khan, A. N., Faiq, M., Haris, M. (2020). Energy Minimization in Piperazine Promoted MDEA-Based CO2 Capture Process. Sustainability, 12 (20), 8524. doi: http://doi.org/10.3390/su12208524
  12. Kontsevoi, A. L., Lukianchuk, T. O., Kontsevoi, S. A. (2018). Modeliuvannia reheneratsii rozchynu metyldietanolaminu. Internauka, 16 (56), 32–36.
  13. Kontsevoy, A., Kontsevoi, S. (2019). Modeling of two-flow regeneration of monoethanolamine solution. Vìsnyk Cherkaskogo Derzhavnogo Tekhnologìchnogo Unìversytetu. Seriia: tekhnichni nauky, 4, 96–101. doi: http://doi.org/10.24025/2306-4412.4.2019.184512
  14. Kontsevoy, A., Kontsevoi, S. (2020). Modeling of a two-flow gas purification from carbon oxides (IV) by methyldiethanolamine solution. Technology Audit and Production Reserves, 5 (3 (55)), 34–37. doi: http://doi.org/10.15587/2706-5448.2020.214440
  15. Spravochnik azotchika: Fiziko-khimicheskie svoistva gazov i zhidkostei. Proizvodstvo tekhnologicheskikh gazov. Ochistka tekhnologicheskikh gazov. Sintez ammiaka (1986). Moscow: Khimiia, 512.

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-12-30

Як цитувати

Kontsevoy, A., & Kontsevoi, S. (2020). Розрахунки двопотокової регенерації активованого розчину метилдіетаноламіну. Technology Audit and Production Reserves, 6(3(56), 16–21. https://doi.org/10.15587/2706-5448.2020.220064

Номер

Том 6 № 3(56) (2020): Хімічна інженерія

Розділ

Звіт про науково-дослідні роботи

Ліцензія

Авторське право (c) 2020 Andriy Kontsevoy, Sergii Kontsevoi, Sergii Kontsevoi, Sergii Kontsevoi

Creative Commons License

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.