;
· Збільшення корозії і протікання побічних реакцій, зумовлених застосуванням підвищених температур і лужних агентом - сильних і слабких електролітів
Метод поташевою очищення заснований на застосуванні відносно дешевого абсорбенту, але має ряд недоліків: мала розчинність карбонату у воді (особливо бікарбонату) при звичайній температурі, низька швидкість абсорбції, що призводить до необхідності значної циркуляції розчину і обумовлює збільшення габаритів апаратів. Крім того, рівноважний парціальний тиск СО2 над розчинами поташу відносно велике, і не вдається досягти тонкого очищення газу (0,08 - 0,15% СО2 в газі після очищення). Перевага методу - порівняно низький витрата тепла на регенерацію.
Швидкість процесу абсорбції може бути розглянута через застосування основного рівняння масопередачі [4]. Якщо виразити рушійну силу процесу в концентраціях газової фази (парціальні тиску), то воно приймає наступний вигляд:
Де - середня рушійна сила процесу, виражена в одиницях тиску;
- коефіцієнт масопередачі, віднесений до одиниці рушійної сили, вираженої через парціальні тиску поглощаемого газу;
Хімічна реакція, що супроводжує процес абсорбції, робить істотний вплив на кінетику процесу, тому швидкість визначається не тільки інтенсивністю масопереносу, а й швидкістю протікання хімічної реакції. Завдяки хімічної реакції розчинений CO2 переходить в пов'язаної стан (KHCO3). Концентрація вільного газу в рідині зменшується, а процес абсорбції прискорюється (зростання величини), у порівнянні з абсорбцією без хімічної взаємодії фаз [1]. Швидкість хемосорбция залежить як від швидкості хімічної реакції, так і від швидкості масопереносу між фазами. Залежно від лімітує процесу розрізняються кінетичну і дифузійну області процесу хемосорбції.
Кінетична область визначається як протікання процесу, при якому швидкість хімічної взаємодії менше швидкості масопереносу. У дифузійної області лімітуючим стадія - швидкість дифузії компонента в зоні реакції, яка залежить від гідродинамічних умов у системі і фізичних властивостей.
Абсорбція, як і інші процеси, протікає на межі розділу фаз. Як наслідок - абсорбційні апарати (далі - абсорбери) повинна мати розвинену поверхню контакту між рідкою і газовою фазами. Абсорбери за своїми конструктивними особливостями ділять на наступні основні групи: плівкові, насадкові, тарілчасті, розпилюючі. На практиці очищення конвертованого газу від CO2 проводиться в насадок колонах. Варіювання площі поверхні розділу фаз відбувається за рахунок зміни насадки. Основні вживані види - кільця Рашига і сідлоподібна насадка Берля.
Значення коефіцієнтів абсорбції CO2 розчинами карбонатів можуть бути обчислені за рівнянням [4]: ??
Де - об'ємний коефіцієнт абсорбції, віднесений до газової плівці, кмоль/(м3 · год · атм)
L - витрата рідини, кг/(м3 · год)
- питома поверхня несмоченной насадки, м2/м3
C, n - константи, що залежать від типу насадки
Де - об'ємний коефіцієнт абсорбції, віднесений до газової плівці, кмоль/(м3 · год · атм)
- питома поверхня насадки, м2/м3
a - 0,288 + 0,00316u, (u - щільність зрошення), м3/(м2ч)
b=0,0059
- в'язкість розчину
Таблиця 4.2
Насадка n Кільця Рашига d=9,5 мм d=25 мм 1,53 0,81 0,56 0,36 485 190Седловідная (насадка Берля), l=25 мм1,000,42259
Висновки теоретичного аналізу:
. За умовами рівноваги абсорбція відбувається тем повніше, чим нижче температура. Однак, швидкість абсорбції тим вище, чим вище температура. На підставі зіставлення термодинамічних і кінетичних факторів вибираємо оптимальну температуру абсорбції 35-100оС. Реакції, що протікають при очищенні, є екзотермічними і оборотними, при підвищенні температури розчину хімічна сполука розкладається з виділенням вихідних компонентів, регенерація розчину протікає при 120-135оС.
. Згідно з принципом Ле-Шательє збільшення тиску сприяє зсуву рівноваги в бік продуктів реакції. На виробництві застосовується абсорбційний метод з тиском 2,5 - 2,8 мПа, з подальшою тонкої очищенням розчинами моноетаноламіна або їдкого натру.
. При десорбції застосовується дросселирование поглинаючої розчину, при якому розчин скипає і CO2 видувається утворюється водяною парою.
. На підставі довідкових даних про вплив ступеня карбонізації на температуру випадання твердої фази у водних розчинах K2CO3, вибираємо оптимальну концентрацію розчину 30 - 40%.
. СИНТЕЗ І АНАЛІЗ ХТМ
5.1 ХІМІЧНА МОДЕЛЬ
Абсорбційна очистка газу - циклічний процес, на стадії абсорбції діоксид вуглецю поглинається розчинником, очищений газ відпра...
