В производствах аммиака для очистки конвертированного газа от диоксида углерода на всех агрегатах АМ-70 , АМ-76 применялся и применяется 20% - ный водный раствор моноэтаноламина (МЭА), являющийся хорошим адсорбентом, но имеющий ряд существенных недостатков, таких как :
-осмоление МЭА под воздействием рабочих температур стадии десорбции
-высокая коррозийная активность по отношению к нелегированным сталям
-вспениваемость раствора.
Штатными мероприятиями для систем МЭА – очистки для защиты от вышеуказанных непрятностей являлись:
-разгонка раствора в выносном смоловыделителе
-применение антивспенивателя на основе силоксановых эмульсий .
Анализ мировой практики показывает, что наблюдается тенденция по замене МЭА на более эффективный абсорбент – активированный метилдиэтаноламин (аМДЭА) . При этом снижаются коррозионные процессы, используются более концентрированные растворы абсорбента , абсорбент не подвержен деградации , происходит экономия энергоресурсов .
Проведенные исследования показали , что замена МЭА на активированный МДЭА возможна без серьезного изменения технологической схемы установки по очистке конвертированного газа от СО2 в агрегате производства аммиака АМ-76 . Это обеспечит экономию материальных и энергоресурсов за счет снижения затрат на обслуживание и ремонт оборудования и значительную экономию средств на закупку абсорбента за счет снижения удельного расхода и более длительного срока его работы .
Наряду с отмеченными достоинствами технологического процесса по переходу на активированный МДЭА наблюдается существенный недостаток , что при переходе на новый абсорбент в настоящее время нет совершенных технологий по удалению в полной мере продуктов деградации моноэтанолоамина с внутренних поверхностей технологических аппаратов абсорбера , регенераторов – рекуператоров , газовых кипятильников емкостей по сбору растворов. Поэтому возникает необходимость проектирования и внедрения узла адсорбции МДЭА от этих продуктов деградации .
Тем не менее, при переходе на МДЭА и реконструкции узла фильтрации ожидается изменения себестоимости аммиака по отдельным статьям:
-норма расхода по содержанию СО2 в очищенном газе достигается при общем расходе 900м³/час, что на 25% ниже существующего (1200-1250 м³/час). При этом раствор МДЭА имеет уменьшенную теплоемкость, а значит требуется меньше количества пара на десорбцию, что позволяет сэкономить природный газ на тонну аммиака.
-экономия электроэнергии достигается за счет частичного отключения (30%) АВО в связи повышения температуры газа на входе в абсорбер и снижения расхода раствора МДЭА на десорбцию.
-учитывая относительную пассивность МДЭА по отношению к материалу оборудования , можно предположить , что не менее , чем в 2 раза сократятся затраты на ремонт оборудования , выходы из строя которого происходят из-за коррозионной активности МЭА раствора .
Затраты на внедрение в основном заключаются в замене МЭА на МДЭА и реконструкцию узла фильтрации. Таким образом, следует предположить, что замена сорбента на установке производства АМ-76 улучшит технико-экономические показатели.
Далее приведены возможные области применения и технические характеристики отечественных активированных углей (АУ) марок АР-Б, АГ-3 , СКТ-4 и угля марки 207Е, выпускаемого фирмой Sutcliffe Carbons . Где из наиболее важных показателей качества углей, используемых для адсорбции в жидкой фазе является прочность гранул .
Таблица 2. Назначение и возможные области применения активированных углей.
| марка угля | нормативный документ | назначение | возможные области применения |
| АР-В | ГОСТ 8703-74 | Для улавливания паров органи-ческих летучих растворителей (с температурой ки-пения ниже 60ºC ; метанол, ацетон и др.) | Очистка техноло-гических раство-ров в произ-водстве угольной кислоты. Очистка сточных вод. |
Продолжение таблицы
| АГ-3 | ГОСТ 20464-75 | Для адсорбции из газообразных и жидких сред, в т.ч. для очистки питьевой воды. | Очистка тех-нологических растворов в других областях промышленности (очистка амино-вых растворов и др.) |
| СКТ-4 | ТУ 6-16-2352-79 | Для очистки воз-духа и газов от примесей, для улавливания па-ров органических растворителей и для осветления и очистки воды и растворов . | - |
| 207-Е | - | Для очистки тех-нологических га-зов в системах, где необходимо избегать избыточ-ных перепадов давления. | Очистка аминов (МЭА,ДЭА) от продуктов разло-жения, органи-ческих кислот и ПАВ.Защита ката-лизаторов от ароматических и хлоросодержащих соединений, кар-бонилов металлов |
Для предотвращения уноса механических примесей и угольной пыли в процессе эксплуатации адсорбента (и стирания ) применяется нетканые фильтровальные материалы ОАО «НИИ нетканых материалов ».
Таблица 3 . Технические характеристики нетканых фильтровальных материалов .
| Наименование показателя | вискозные растворы | рубеж | элкапол |
| 1.термостойкость, °C(стойкость к воз-действию темпера-тур) | |||
| 2.среда эксплуатации | щелочная кислая | щелочная кислая | щелочная кислая |
| 3.минимальный размер задерживае мых частиц, мкм | |||
| 4.эффективность очистки , % | |||
| 5.поверхностная плотность , г/м2 | 560±28 | 360±18 | |
| 6.толщина при давлении 1кПа (2кПа), мм | 4,0±0,5 | 2,5 | 2,3±0,2 |
| 7.разрывная нагрузка , дан, не менее по длине по ширине | 107,8 | ||
| 8.разрывное удлинение ,% не более по длине по ширине | |||
| 9.воздухопроницае-мость дм3/м2 *с | 130±30 | не менее | 150±20 |
| 10.вид регенерации | шестикратная стирка | съем шламового осадка скребком | одноразовое использование |
| 11.возможные области применения | фильтрация вискозных растворов | фильтрация суспензий в цветной металлургии | Очистка анодного хлор-газа и воз-гонов, суспензий и др.целей |
При лабораторных исследованиях чистоту исходного раствора и фильтратов оценивали визуально и по величине оптической плотности раствора на приборе КФК-2 при длине волны λ = 400±10 нм в кюветах с толщиной поглощающего слоя 20,080 мм .
Фильтраты отстаивали в пробирках в течение 3 суток и визуально оценивали количество осадка. Исследования проводились в одинаковых условиях для всех фильтровальных материалов .
Таблица 4. Результаты очистки раствора МДЭА от угольной пыли на фильтровальных материалах .
| Наименование фильтровального материала | Время фильтрации,с | Показания КФК-2 λ = 400±10 I = 20,080 мм | Визуальные наблюдения |
| Исходный раствор: | 1,1 | Угольная взвесь во всем объеме , при оседании сплош-ной слой осадка на дне пробирки | |
| Вискозные растворы | 0,56(49) | Фильтрат содер-жит небольшое количество взвеси. При оседании осадка на дне пробирки наблю-даются отдельные частицы . | |
| Рубеж | 0,97(12) | Фильтрат незна-чительно светлее исходного раство-ра. Количество осевшего осадка сравнимо с коли-чеством его в исходном растворе . | |
| Элкапол | 0,97(12) | -//- |
Как видно из приведенных данных, лучшую проницаемость (меньшее время фильтрации ) имеют материалы «рубеж» и «элкапол». Но максимальную чистоту раствора МДЭА от угольной пыли обеспечивает материал «вискозные растворы ».