- •4. Охорона навколишнього середовища і хімічна технологія
- •4. 1. Класифікація промислових забруднень біосфери
- •4.2. Основи промислової екології
- •4.3. Основні положення екології
- •4.4. Екологічні проблеми хімічної технології
- •4.5. Очищення промислових газових викидів
- •4.6. Утилізація твердих відходів
- •4.7. Очищення стічних вод хімічних виробництв
- •5. Виробництво сульфатної кислоти
- •5. 1. Основні властивості та застосування сульфатної кислоти
- •5.2. Методи виробництва сульфатної кислоти
- •5.3. Сировинна база сульфатнокислотного виробництва
- •5.4. Хімічна схема виробництва сульфатної кислоти з колчедану
- •5.5. Фізико–хімічне обґрунтування технологічних режимів стадій виробництва сульфатної кислоти
- •5.6. Технологічна схема виробництва сульфатної кислоти методом пкпа
- •5.7. Удосконалення сульфатнокислотного виробництва
- •6. Технологія аміаку і нітратної кислоти
- •6.2. Синтез аміаку
- •6.3. Способи виробництва аміаку з азоту повітря кон-тактним методом
- •6.4. Хімічна і принципова схеми виробництва аміаку
- •6.5. Фізико-хімічне обґрунтування режимів виробництва синтез− газу
- •6.6. Очищення природного і конвертованого газів
- •6.7.Фізико-хімічні основи синтезу аміаку
- •6.8. Технологічна схема синтезу аміаку під середнім тиском
- •6.9. Виробництво нітратної кислоти
- •6.9.1. Сорти і області застосування нітратної кислоти
- •6.9.2. Хімічна і функціональна схеми виробництва розведеної нітратної кислоти
- •6.10. Технологічна схема виробництва розведеної нітратної кислоти
- •6. 11. Виробництво концентрованої нітратної кислоти
- •6.11.1. Концентрування нітратної кислоти
- •6.11.2. Прямий синтез концентрованої нітратної кислоти
- •6.12. Охорона навколишнього середовища у виробництві нітратної кислоти
6.6. Очищення природного і конвертованого газів
Вуглеводневі гази (природний, попутні нафтові), а також промислові гази нафтопереробки, газифікації твердих і рідких палив, конвертований і коксовий гази містять шкідливі домішки, здатні отруювати каталізатори, спричиняти корозію і забруднювати апаратуру.
До основних домішок, вміст яких у конвертованому газі недопустимий, відносяться сірковмісні речовини (Н2S, меркаптани, сіркооксид вуглецю), а також СО2 і СО.
Однією з найважливіших і перших стадій у виробництві аміаку є очищення газів. Розрізняють рідинні (мокрі) і сухі, способи промислового очищення. Рідинні способи здійснюють за допомогою рідких поглиначів – абсорбентів; ці способи засновані на фізичній абсорбції і абсорбції, що супроводжується хімічними реакціями.
Сухі способи очищення засновані на поглинанні речовин твердими поглиначами. Сюди відносяться способи, засновані на фізичній адсорбції і хемосорбції, на каталітичному перетворенні домішок у сполуки, що легко видаляються або менш шкідливі. Як адсорбенти застосовують активоване вугілля, суміші активного оксиду заліза і соди (залізо–содова маса) та ін.
У залежності від необхідного ступеня очищення умовно розрізняють грубе, середнє і тонке очищення.
Для очищення газу від H2S і CО2 найширше застосовуються розчини етаноламінів (аміноспиртів), які мають лужні властивостями і при взаємодії з кислотами утворюють солі.
Найбільш сильною основою серед етаноламінів являється моноетаноламін, МЕА (OHCH2СН2)NH2, взаємодія якого з сірководнем і оксидом вуглецю (IV) може бути представлено такими реакціями: (6.14−6.17):
2RNH2 + H2S ↔ (RNH3)2S, (6.14)
(RNH3)2S+ H2S ↔ 2RNH3HS, (6.15)
2RNH2 + H2O + CO2 ↔ (RNH3)2CO3, (6.16)
(RNH3)2CO3+ H2O + CO2 ↔ 2RNH3HCO3, (6.17)
де R=CH2CH2OH
Поглинальна здатність абсорбенту зростає при пониженні температури і підвищенні тиску. При підвищенні температури і пониженні тиску рівновага хімічних реакцій за абсорбції зрушується вліво. На цьому заснована регенерація МЕА, насиченого кислими газами.
Звичайно для очищення газів застосовує 15—20%–і водні розчини МЕА.
Очищення конвертованого газу від Н2S проводиться, як правило, рідкими лужними сорбентами (водними розчинами карбонатів натрію і калію і лугів). Звичайно абсорбцію газів ведуть при низькій температурі, що пов'язано зі зменшенням розчинності газів у рідинах при підвищенні температури. Так, спочатку газ промивають холодною водою під тиском 1,5—2,5 МПа у баштах з насадкою, при цьому поглинається велика частина сірководню. При зниженні тиску до атмосферного розчинність газів знижується і з води десорбується газ, що містить близько 80% СО2, 10% H2S , а також N2, та ін. (цей газ використовують далі для виробництва карбаміду і інших продуктів).
Вода після охолоджування у градирнях повертається на зрошування башти.
Залишки оксиду вуглецю видаляють з азотоводневої суміші при промиванні розчином їдкого натрію або інших поглиначів, що мають більш велику ємкість абсорбції до СО2, ніж вода.
Залежно від способу одержання і очищення від СО2 кон-вертований газ містить 0,3—0,4% (об.) СО2, а також О2, СО, метан, аргон і сліди кисню. Для видалення з газу кисневмісних домішок, що являються отрутами для каталізаторів синтезу аміаку, бажане повне очищення газу.
Для очищення газу від СО використовуються методи каталітичного гідрування (метанувания), промивання газу рідким азотом і мідноаміачне очищення під тиском.
Каталітичне очищення застосовується для видалення невеликих кількостей СО, СО2 і О2.Основу каталізаторів гідрування складають такі активні компоненти, як нікель, залізо, метали платинової групи, у присутності яких відбуваються такі реакції:
СО + 3Н2 ↔ Н2О + СН4,
СО2 + 4Н2 ↔ 2Н2О + СН4
О2 + 2Н2 ↔ 2Н2О.
Перевагою каталітичного гідрування являється досягнення тонкого очищення газів.
Р ис. 6.3. Вміст аміаку у рівноважній суміші за різних температур і тиску: 1 – за 10 МПа; 2 – за 30 МПа; 3 – за 100 МПа; 4 – за 200 МПа
Очищення конвертованого газу від оксиду вуглецю (IV) часто проводиться абсорбцією водними розчинами комплексних солей міді (I) і аміаку, вугільної, мурашиної або оцтової кислот, що містять аніони, – так званими мідноаміачними розчинами.
Поглинальна здатність цих розчинів у звичайних умовах невелика, але вона зростає за підвищення тиску і пониження температури.
Оптимальними умовами цього процесу очищення є тиск 10 – 32 МПа і температура 0 – 10°С.
Регенерацію поглинального розчину ведуть за 75 – 80°С і під атмосферним тиском. Регенерований розчин після охолодження повертається на абсорбцію, а гази після видалення аміаку, що виділився при регенерації, можуть бути направлені на конверсію оксиду вуглецю (II).