о повільної реакції:
а) СО2 + Н + + ОН-= Н + + НСО3-
Сумарний процес поглинання виражається у вигляді:
б) Ме2СО3 + СО2 + Н2О=2Ме + + НСО3-= 2МеНСО3
Зазвичай абсорбцію газів ведуть при низькій температурі, що пов'язано із зменшенням розчинності газів в рідинах при підвищенні температури. У даному випадку при поглинанні СО2 розчинів карбонатів утворюються бікарбонати менш розчинні у воді, ніж карбонати. Тому підвищення температури має сприяти збільшенню розчинності у воді солей - карбонатів і бікарбонатів. Розчинність солей калію вище розчинності солей натрію, тому для очищення застосовують водний розчин карбонату калію - поташу - при підвищеній температурі. З підвищенням температури зростає концентрація солі в розчині, що дозволяє компенсувати негативний вплив температури на розчинність газу. З іншого боку, підвищення температури сприяє збільшенню швидкості гідратації за реакцією а. Тому зростає швидкість всього процесу абсорбції СО2 [1].
Розчинність СО2 в гарячому розчині поташу в значній мірі залежить від парціального тиску двоокису вуглецю над розчином. Тому абсорбцію СО2 гарячими розчинами поташу здійснюють при підвищеному тиску. Найменша парціальний тиск двоокису вуглецю, при якому Поташня очищення економічно доцільна, одно 0,14 МПа. При зниженні тиску рівновага реакції б зміщується вліво. На цьому заснована регенерація гарячого розчину поташу, насиченого СО2. Таким чином, зазначені фізико-хімічні особливості процесу очищення дозволяють проводити абсорбцію і регенерацію майже при однаковій температурі, причому абсорбція йде при підвищеному тиску, а десорбція (регенерація) розчину - при зниженні тиску до атмосферного. Поглинальна здатність гарячих розчинів поташу у виробничих умовах коливається в межах 20 - 35 м3 СО2/м3.
Одноступінчата очищення гарячим розчином поташу дозволяє досягти залишкового вмісту в очищеному газі 0,5 - 0,6% СО2 (груба очистка газу). Підвищення температури до 100 ° С в процесі абсорбції недостатньо для прискорення реакції і досягнення тонкого очищення газу. Тому для підвищення швидкості процесу абсорбції при більш низькій температурі застосовують різні активують добавки. З цією метою застосовуються з'єднання тривалентного миш'яку, які надають каталітичне ускоряющее дію на повільну реакцію гідратації а. Механізм каталітичної дії добавок вивчений не повністю.
Припускають, що реакція протікає за наступною схемою, яка йде паралельно з реакцією б:
СО2 + К3AsO3 + 3Н2О=6КНСО3 + As2O3
При регенерації рівновага цих реакцій зміщується вліво. При вивченні поглинальної здатності миш'яково - поташних розчинів встановлено, що такі розчини при однаковій температурі здатні поглинути більшу кількість СО2 при максимальному насиченні до моменту появи твердої фази КНСО3, ніж відповідні для даної концентрації калію звичайні поташеві розчини, і ця кількість СО2 збільшується з підвищенням вмісту миш'яку .
Найбільше застосування отримав метод очищення гарячим розчином поташу при тиску 2,56 - 2,96 МПа і концентрації К2СО3 25-30% (мас). В якості активатора додають н / м 2% ДЕА, антикорозійного інгібітора - 0.5% (мас) V2О5. Температуру в процесі абсорбції підвищують до 87-107 0С, температуру регенерації в кубової ...
