Аннотация
В.Г. Матвиенко, Н.Ю. Траховцов, М.О. Костенко – Исследование растворимости диоксида углерода в системе диэтиленгликоль – N-метилпирролидон при повышенном давлении. Экспериментально определена растворимости диоксида углерода в абсорбенте ДЭГ – N-МП, получены изотермы растворимости в диапазоне температур 0–50°С и давлениях до 9 МПа. Эти данные могут быть использованы для расчета термодинамических параметров диоксида углерода в системе СО2 – ДЭГ – N-МП. Разработана принципиальная схема комплексной очистки газов от диоксида углерода и водяных паров.
Добываемый природный газ, как и значительное количество технологических газов, содержит значительное количество примесей, основными из которых являются диоксид углерода, сероводород, меркаптаны, вода и другие. При транспортировке природного газа, содержащего пары воды, возможно образование газовых гидратов в трубопроводе, что недопустимо. Кроме того, очистка газа от примесей позволяет уменьшить затраты на его транспортировку и снизить коррозию аппаратуры.
В связи с большими объемами используемых в промышленности природного и технологических газов целесообразно применение физической абсорбции для очистки от диоксида углерода, сероводорода и паров воды. При этом для регенерации насыщенного абсорбента достаточно сброса давления. Как абсорбенты влаги широко распространены диэтиленгликоль (ДЭГ) и триэтиленгликоль (ТЭГ). В связи с высокой вязкостью гликолей при низких температурах целесообразно добавление второго компонента в состав абсорбента для его снижения вязкости, в частности, N-метилпирролидона (N-МП), который обладает небольшой вязкостью и высокой поглотительной способностью по отношению к влаге. Смеси ДЭГ с N-МП можно использовать для очистки природного газа при температурах до –20°С, что существенно повышает эффективность последней.
Нами было проведено экспериментальное изучение растворимости диоксида углерода в системе ДЭГ – N-МП состава 52,94% мол. N-МП, 47,06% мол. ДЭГ. Исследование проводили на установке, основной частью которой является ячейка равновесия из кварцевого стекла. На рис.1 приведены полученные изотермы зависимости мольной доли диоксида углерода в двухкомпонентном абсорбенте от давления в системе.
Рисунок 1 – Изотермы зависимости мольной доли диоксида углерода в двухкомпонентном абсорбенте состава 52,94% мол. N-МП, 47,06% мол. ДЭГ от давления в системе.
Полученные кривые позволяют сделать вывод о сильном влиянии температуры на процесс абсорбции, оптимальной будет как можно более низкая температура, ограничиваемая, однако, повышением вязкости абсорбента.
На основании полученных данных нами была разработана принципиальная схема в аппаратах для комплексной очистки газов от диоксида углерода и воды. Данная схема приведена на рис. 2.
Рисунок 2 – Принципиальная технологическая схема в очистки газа органическим абсорбентом при повышенном давлении
а – очищаемый газ; б – абсорбент первого контура; в – абсорбент второго контура; г – абсорбент третьего контура; д – десорбированные примеси из регенератора; е – чистый диоксид углерода; є – хвостовые газы на утилизацию.
1,5,8 – абсорберы; 2,6,9 – регенераторы; 3,7,10 – сборники абсорбента; 4 – насосы.
Данная схема может применяться для комплексной очистки добываемого природного газа, синтез-газа производства аммиака, а также других газов и газовых смесей, в которых нежелательно присутствие диоксида углерода, сероводорода и воды.
Основными преимуществами данной схемы являются простота, довольно высокая эффективность, которая повышается с понижением температуры и повышением парциального давления диоксида углерода. Кроме того, при наличии в газовой смеси значительного количества диоксида углерода, возможно выделение его в чистом виде.