Вернуться в библиотеку



Разработка методики расчета этаноламиновой сероочистки коксового газа

Тезисы V Международной научно-практической конференции-выставки «Экологические проблемы индустриальных мегаполисов» - Донецк 2008

Комиссарова О.В., канд. тех. наук А.Ф. Гребенюк
(Донецкий национальный технический университет. Украина)

Суть методики заключается в том, что при заданных значениях концентрации диоксида углерода CCO2 и сероводорода CH2S в поглотительном растворе определяются значения парциальных давлений этих компонентов в очищаемом газе при равновесии путем совместного решения уравнений равновесия реакций, протекающих в растворе:

 (1)

(2)

(3)

(4)
где C(RNH3)2CO3, CRNH3HCO3, C(RNH3)2S, CRNH3HS, CRNH2 - мольные концентрации соответствующих соединений в растворе при равновесии, кмоль/м3;
        Δ G01, Δ G02, Δ G03, Δ G04 - изменение стандартного изобарного потенциала при протекании указанных выше реакций.
Пренебрегая концентрацией свободного диоксида углерода в растворе, общую концентрацию его в растворе можно представить как сумму концентраций карбоната и гидрокарбоната этаноламина:

(5)
Аналогично общая концентрация сероводорода в растворе может быть представлена в виде:

(6)
Для решения системы уравнений (1), (2), (3), (4) выразим концентрации C(RNH3)2CO3, CRNH3HCO3, C(RNH3)2S и CRNH3HS через общие концентрации диоксида углерода и сероводорода в растворе:

(7)

(8)

(9)

(10)
где у – доля диоксида углерода в растворе, связанного в виде C(RNH3)2CO3;
      х - доля сероводорода в растворе, связанного в виде C(RNH3)2S.
Концентрация свободного этаноламина в растворе при равновесии может быть представлена в виде:

(11)
или

(12)
где С0RNH2 - начальная концентрация этаноламина в растворе, подаваемого в абсорбер.
Тогда уравнения (1), (2), (3), (4) принимают вид:

(13)

(14)

(15)

(16)
Решая совместно уравнения (13), (14), (15), (16) при известных значениях констант равновесия k1, k2, k3, k4 и заданных значениях C0RNH2, CCO2, CH2S, определяют значения х, у, PH2S и PCO2.
Результаты расчетов представляют в виде графиков PCO2 - CCO2 и PH2S - CH2S или в виде эмпирических зависимостей PCO2 = f1(CCO2), PH2S = f2(CH2S).
Соотношения между принимаемыми значениями CCO2 и CH2S не могут быть произвольными, так как они определяются уравнениями рабочих линий процессов абсорбции диоксида углерода и сероводорода. В соответствии с приведенной на рис. 1 схеме эти уравнения могут быть представлены в виде:

(17)

(18)
где Vr - расход газа, нм3/час;
       yiCO2, yiH2S - концентрация диоксида углерода и сероводорода в газе, кмоль/кмоль нм3 газа;
       Vp - расход раствора, м3/час;
       CiCO2, CiH2S - концентрация диоксида углерода и сероводорода в растворе, кмоль/м3.
Задаваясь различными значениями yiCO2 и yiH2S в интервале концентраций от y1 до yn, определяют значения концентраций CiCO2 и CiH2S в различных сечениях абсорбера. Для получения значений CiCO2 и CiH2S определяют равновесные давления диоксида углерода и сероводорода в очищаемом газе по рассмотренной методике.
Рисунок 1 – Схема распределения рабочих концентраций СО2 и H2S в газе и растворе по высоте абсорбера
Список литературы
1. Литвиненко М.С. Очистка коксового газа от сероводорода. Харьков: Металлургиздат, 1959. – 307с.
2. Касаткин А.Т. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия, 1973. - 750с.

© ДонНТУ Комиссарова О.В. 2008