Общая химическая технология. Брянкин К.В - 68 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

присутствии которого осуществляется конверсия окиси углерода [реакция (6.4)]. Условия равновесия этой ре-
акции определяются уравнениями:
*
OH
*
CO
*
H
*
CO
2
22
pp
pp
K
p
= ; (6.7)
BTAK
p
+=lg
. (6.8)
Сдвиг равновесия в сторону образования водорода (целевого продукта) и увеличение его выхода может
быть достигнуто повышением концентрации исходных реагентов и снижением температуры (при уменьшении
температуры отношение А/Т увеличивается и, следовательно, возрастает K
р
).
Давление не влияет на условия равновесия, поскольку реакция (6.4) протекает без изменения объема.
В практических условиях увеличивают концентрацию паров воды как относительно дешевого продукта.
При этом содержание воды будет определяться коэффициентом
COOH
2
ppn
=
.
Процесс конверсии СО осуществляют в присутствии железо-хромового или цинк-хромовомедного катали-
затора; последний позволяет проводить процесс при сравнительно низкой температуре (250…300 °С) и дости-
жении остаточного содержания СО в пределах 0,2…0,4 %. Однако низкотемпературный катализатор чрезвы-
чайно чувствителен к серосодержащим примесям, поэтому при работе на таком катализаторе особенно большие
требования предъявляют к степени очистки газа.
Очистка природного и конвертированного газов. Углеводородные газы (природный, попутные нефтя-
ные), а также промышленные газы нефтепереработки, газификации твердых и жидких топлив, конвертирован-
ный и коксовый газы содержат вредные примеси, способные отравлять катализаторы, вызывать коррозию и
загрязнять аппаратуру.
К основным примесям, содержание которых в конвертированном газе недопустимо, относятся серосодер-
жащие вещества (H
2
S, меркаптаны, сероокись углерода), а также СО
2
и СО.
Одной из важнейших и первых стадий в производстве аммиака является очистка газов. Различают жидко-
стные (мокрые) и сухие способы промышленной очистки. Жидкостные способы осуществляют с помощью
жидких поглотителей – абсорбентов, эти способы основаны на физической абсорбции и абсорбции, сопровож-
даемой химическими реакциями. Сухие способы очистки основаны на поглощении веществ твердыми поглоти-
телями. Сюда относятся способы, основанные на физической адсорбции и хемосорбции, на каталитическом
превращении примесей в легко удаляемые или менее вредные соединения. В качестве адсорбентов применяют
активированный уголь, смеси активной окиси железа и соды (железо-содовая масса) и др.
В зависимости от требуемой степени очистки условно различают грубую, среднюю и тонкую очистку.
Для очистки газа от H
2
S и СО
2
наиболее широко применяются растворы этаноламинов (аминоспиртов),
которые обладают щелочными свойствами и при взаимодействии с кислотами образуют соли.
Наиболее сильным основанием среди этаноламинов является моноэтаноламин (15…20 %-ные водные раство-
ры), МЭА (OHCH
2
CH
2
)NH
2
, взаимодействие которого с сероводородом и двуокисью углерода может быть пред-
ставлено следующими реакциями
2RNH
2
+ H
2
S
(RNH
3
)
2
S; (6.9)
(RNH
3
)
2
S + H
2
S
2RNH
3
HS; (6.10)
2RNH
2
+ H
2
O + CO
2
(RNH
3
)
2
CO
3
; (6.11)
(RNH
3
)
2
CO
3
+ H
2
OH + CO
2
2RNH
3
HCO
3
, (6.12)
где R = CH
2
CH
2
OH.
Поглотительная способность абсорбента возрастает при понижении температуры и повышении давления.
При повышении температуры и понижении давления равновесие химических реакций при абсорбции сдвигает-
ся влево. На этом основана регенерация МЭА, насыщенного кислыми газами.
Очистка конвертированного газа от CO
2
производится, как правило, жидкими щелочными сорбентами
(водными растворами карбонатов натрия и калия и щелочей). Обычно абсорбцию газов ведут при низкой тем-
пературе, что связано с уменьшением растворимости газов в жидкостях при повышении температуры. Так, вна-
чале газ промывают холодной водой под давлением 1,5…2,5 МПа в башнях с насадкой, при этом поглощается
большая часть СО
2
. При снижении давления до атмосферного растворимость газов снижается, и из воды десор-
бируетея газ, содержащий около 80 % СО
2
, 10 % Н
2
, а также N
2
, H
2
и др. (этот газ используют далее для произ-
водства карбамида и других продуктов).
Вода после охлаждения в градирнях возвращается на орошение башни.
Остатки двуокиси углерода удаляют из азотоводородной смеси при промывке раствором едкого натра или
других поглотителей, имеющих большую абсорбционную емкость по СО
2
, чем вода.
В зависимости от способа получения и очистки от СО
2
конвертированный газ содержит 0,3…0,4 % (об.)
СО, а также СО
2
, метан, аргон и следы кислорода. Для удаления из газа кислородсодержащих примесей (яды
для катализаторов синтеза аммиака) желательна более полная очистка газа.
Для очистки газа от СО используются методы каталитического гидрирования (метанировання), промывки
газа жидким азотом и медноаммиачная очистка под давлением.

Страницы