Файл: Эстрин, Б. М. Производство и применение контролируемых атмосфер (при термической обработке стали).pdf

странах, обладает неоспоримыми достоинствами: ком­

стабильностью результатов очистки. Отсутствие перио­ дически переключаемых адсорберов исключает колеба­ ния влажности в моногазе.

Кнедостаткам способа следует прежде всего отнести:

1)большой расход воды. Правда, здесь можно орга­ низовать оборотное водоснабжение, если предусмотреть дегазацию воды в градирнях или экспанзерах;

2) относительно повышенный расход электроэнергии. На больших установках в целях экономии расхода эле­ ктроэнергии целесообразно на одном валу с насосом ус­

случаях, когда требуется защитить от обезуглерожи­ вания стали с заэвтектоидным содержанием углерода.

Абсорбция углекислоты водным раствором моноэтаноламина (МЭА) известна давно и ее широко применя­ ют в химической технологии [36], а также в производстве защитных газов [37].

Очисткой продуктов сгорания от углекислоты водным раствором МЭА по общепринятой технологии пользуют­ ся при применении агрегатов производства-защитных ат­ мосфер из природного газа, разработанных Стальпроектом (агрегата N2-150 П, N,-300 П, N2-800 П1 и N2-800 ПК п др.). Эти агрегаты однотипны и отличаются друг от друга производительностью. В агрегатах с индексом «к» дополнительно предусмотрена конверсия окиси углерода-. Регенерация раствора МЭА в указанных установках осу­ ществляется в десорбере (в отгонной колонне) за счет использования тепла продуктов сгорания. Кипячение ра­ створа проводят в кипятильнике, размещенном в камере горения. Трубная система кипятильника является про­ должением футерованной части топки и омывается горя­ чими продуктами сгорания. В адсорбере и десорбере аг­ регатов Стальпроекта применена насадка из фарфоро­ вых колец Рашига.

Оборудование по очистке от углекислоты отличается большими габаритами и требует крупных капитальных

122

рода и водорода в защитной атмосфере, ограничивая об­ ласти ее применения.

Высоконапряженные топки малой протяженности обусловливают появление остаточных кислорода, окиси азота и гидроксила (см. ниже), что ухудшает качество защитного газа и повышает коррозионную агрессив­ ность продуктов сгорания по отношению к материалу трубчатой системы кипятильника и других элементов, контактирующих с горячим раствором МЭА.

Нами были проведены исследования с целью устра­

нологией абсорбции углекислоты из газа и десорбции ее из раствора, разработана Центроэнергочерметом. Прин­ ципиальная схема получения в ней моногаза показана на рис. 37.

Сжигание природного газа происходит в камере сго­ рания с катализациоиной насадкой, выполненной из ка­ тализатора группы ЦЭЧМ-IV, нанесенного на корундо­ вый легковесный кирпич. Образовавшиеся продукты сго­ рания проходят через кипятильник, холодильник и посту­ пают снизу в абсорбер. Навстречу им при температуре 35—40° С подается раствор МЭА. После абсорбера очи­ щенный газ проходит брызгоуловитель и направляется на осушку, а отделившиеся капли раствора возвращают­ ся в сборник абсорбера.

Осушка защитного газа осуществляется двухступен­ чато: конденсацией паров воды в камере, охлаждаемой фреоном, и адсорбцией — в колонках, заполненных силикагелем.

Насыщенный раствор МЭА, выходящий из нижней части абсорбера в сборник и нагретый за счет использо­ вания тепла абсорбции до 45—50° С, насосом подается в теплообменник. По выходе из него с температурой 65° С он направляется в конденсатор паров раствора МЭА, где подогревается до 85—90° С. Затем насыщенный раствор МЭА поступает в рубашку камеры сгорания, где подо­ гревается до 100—104° С, а оттуда — в кипятильник, в котором температура раствора достигает 110° С. При этой температуре ведется кипячение раствора.[Все тепло,

124

затрачиваемое на регенерацию раствора, образуется в результате использования тепла продуктов сгорания. Давление в кипятильнике поддерживается автоматиче­ ски на уровне 1,5 ат.

Регенерированный раствор МЭА из кипятильника че­ рез фильтр, теплообменник и холодильник подается на­ сосом вверх абсорбера. В теплообменнике регенериро­ ванный раствор частично охлаждается до 84° С в резуль­ тате отдачи тепла насыщенному раствору МЭА. Оконча­ тельное охлаждение до 40° С происходит в холодильнике

через гидрозатворы возвращается в сборник абсорбера. Этим предотвращается увеличение концентрации МЭА в системе. Полученная в холодильнике двуокись углеро­ да удаляется в атмосферу или может быть использована в других технологических целях.

Установка снабжена системой автоматического конт­ роля и регулирования. Автоматически регулируются сле­

Сжигание природного газа проводится при коэффици­ енте расхода воздуха, близком к единице. Поэтому тем­

соконапряженные топки малой длины. В таких топках получаемый при сжигании состав продуктов сгорания не подвергается изменению, т. е. содержание кислорода сох­ раняется в готовом газе таким же, как и в зоне горения. Чтобы этого избежать, ЦЭЧМ была использована топка большой протяженности с каталитической насадкой. В результате этого были созданы условия для рекомби­ нации состава газа при более низких температурах, что исключило попадание свободного кислорода в готовый

1 2 5

газ. Катализатор способствует также полной конверсии

СН4 .

Растворимость кислых газов в МЭА падает с повы­ шением температуры (рис. 38) и они выделяются из ра­ створа. На этом основана его регенерация.

Процесс абсорбции и десорбции С 0 2 водным раство­ ром моноэтаноламина можно описать следующими сум­ марными реакциями:

При десорбции (ре­ генерации) реакции протекают в направле­ нии справа налево в интервале температур НО—]40° С. Концен­ трация МЭА в погло­ тительном растворе со­ ставляет 2,5 моль на одни литр, пли 15% (по массе).

Насадка в абсорбе­ ре предназначена для обеспечения контакта между газом и жидко­ стью, большой поверх­ ности текущей пленки жидкости и небольшо­ го сопротивления дви­ жению потоков газа и жидкости. Анализ раз­ личных видов насадок показывает, что в наи­ большей степени ука­ занным условиям удов­

летворяет седловидная форма ее.

За рубежом используют седло Берля, а в последние годы седловидную насадку «Инталокс» (рис. 39), обла­ дающую рядом преимуществ по сравнению с седлом Берля. Соседние элементы насадки «Инталокс» не пере-

126

крывают друг друга и большая поверхность насадки яв­ ляется доступной для смачивания, что исключает обра­ зование застойных зон. Свободный объем в седлах «Инталокс» однороден, и поверхность плавно закруглена, благодаря чему направление движения газа при его про-

ходе через слой насадки не подвергается резкому изме­ нению.

В табл. 15 приведена характеристика различных на­ садок (условный размер седел «Инталокс» принять в ка­ честве средней величины суммы длины, высоты и шири­ ны элемента).

Т а б л и ц а 15

Характеристика насадок

127