Proiect Desorbtia CO2

Tema aleasa pentru aceasta lucrare se intituleaza ,,Procedee de elimanare a bioxidului de carbon prin absorbtie-desorbtie in solutii Carsol . Regim optim de functionare . Desorber . Bilant de materiale . Bilant energetic .“ Am ales aceasta tema deoarece o consider o faza importanta in producerea amoniacului . Lucrarea de fata este structurata pe sase capitole . In prima parte este prezentat un scurt istoric , stare naturala , intrebuintare , si proprietati fizico-chimice ale amoniacului .

In cea de-a doua parte este prezentata tema lucrarii ,, Procedee de eliminare a bioxidului carbon prin absorbtie-desorbtie in solutii Carsol . regim optim de functionare . Desorber . Bilant de materiale . Bilant energetic . Capitolul 3 cuprinde ,,Regimul optim de functionare” In capitolul 4 este prezentat ,, Desorberul ” iar in urmatoarele 5 si 6 ,, Bilant de materiale “ si ,, Bilant energetic " . In capitolul 7 sunt cuprinse cateva din cele mai importante ,, Norme de securitate si sanatate in munca “ .

CAPITOLUL 1
SCURT ISTORIC , STARE NATURALA , INTREBUINTARI SI PROPRIETATI FIZICO-CHIMICE ALE AMONIACULUI

In compozitia plantelor intra urmatoarele elemente chimice: oxigenul , carbonul , hidrogenul , azotul , fosforul , potasiul , siliciul , magneziul , sulful si sodiul in proportie de 99,95% , iar clorul ,aluminiul ,fierul , manganul , borul trontiul , cuprul , zincul , bismutul , plumbul , nichelul , e.t.c. cca . 0,05% . Plantele iau apa si substantele minerale din sol , iar oxigenul si carbonul(sub forma de CO2) din aer . In sol se gasesc cantitati destul de mari din substantele hranitoare . Socotite la hectar , pe o adancine de 1 m , azotul reprezinta cca.10-40 t/h , fosforul 5-25 t/h si potasiul 220-375 t/h . Din sol plantele consuma cel mai mult azot , fosfor si potasiu . Pentru cresterea plantelor aceste substante hranitoare trebuie sa se gaseasca intr-o forma usor asimilabila . Daca in sol substantele usor asimilabile sunt insuficiente sau lipsesc , plantele sufera , se opresc din crestere , fructifica putin sau deloc si pot pieri . Substantele nutritive necesare plantelor , care nu se gasesc in cantitati suficiente in sol pot fi completate prin ingrasaminte .

Folosirea ingrasamintelor in raport cu nevoile plantelor asigura imbogatirea acestora cu elementele respective, obtinandu-se pe langa o sporire a productiei si o imbunatatire calitativa . Utilizarea corecta a ingrasamintelor minerale determina cresterea recoltelor tuturor culturilor agricole cu 40-50% .
Pentru fabricarea acestor ingrasaminte chimice se foloseste ca si materie prima amoniacul . Daca la inceput , capacitatea instalatiilor de obtinere a amoniacului era de ordinul catorva tone pe zi , in present functioneaza fabrici producand 1000-1500 t ammoniac si exista proiecte pentru unitati de 3000 t/24 ore .

In tara noastra , la Tarnaveni functioneaza prima fabrica de amoniac , pe baza de cianamida , pana in 1938 . Prima fabrica de amoniac din europa , avand ca materie prima gaz metan , functioneaza intre 1939 si 1954 tot la Tarnaveni , avand capacitatea de 2500 t/an , iar la combinatul chimic din Victoria se pune in functiune in 1952 o fabrica cu o productie de amoniac de 6000 t/an . Stare naturala - Atmosfera terestra contine ammoniac in cantitati mici . In apa raurilor si a marilor se gaseste intre 0,046 si13,8 mg/l . Conform ultimelor descoperiri , il contin si planetele Jupiter si Saturn .

Rocile profunde continand azoturi formeaza prin hidroliza amoniac . Din fumarolele vulcanilor se depune sub forma unor saruri de amoniu . Prin putrefactii , unii compusi organici formeaza ammoniac . Rezulta de asemenea , in piroliza carbunilor si in apele de spalare a gazului de iluminat . Amoniacul se intrebuinteaza la obtinerea ingrasamintelor minerale cu azot , simple si compuse . Se mai foloseste la fabricarea carbonatului de sodiu , la masinile frigorifice , ca agent purtator de frig . Este utilizat in industria colorantilor , a materialelor plastice , farmaceutic.

Proprietatile fizico-chimice ale amoniacului sunt : este un gaz incolor , cu miros puternic inecacios , mai usor decat aerul . Se dizolva foarte usor in apa cu degajare de caldura , un litru de apa la 00C dizolva 1150 l amoniac gazos . Solubilitatea lui scade cu cresterea temperaturii . Un litru de amoniac gazos la temperature de 00C si presiunea de 760 mm col . Hg cantareste 0,7708 g .

Amoniacul lichid este limpede ca apa si foarte mobil .
-greutatea specifica in stare lichida este de 0,6382 g/cm3 .
-punctul de fierbere si condensare este de -33,350C .
-punctul de topire este de -77,70C .
-greutatea moleculara 17 .

CAPITOLUL 2
PROCEDEE DE ELIMINARE A CO2-ULUI PRIN ABSORBTIE-DESORBTIE IN SOLUTIE CARSOL

Gazul brut de sinteza poate sa contina o serie de impuritati , functie de material prima si procedeul folosit pentru obtinere . Aceste impuritati , precumar fi compusii oxigenati , pulberi in suspensie , ceata de ulei , hidrocarburi , gaze inerte e.t.c. deranjeaza mult procesul de sinteza a amoniacului . Din acest motiv este necesara eliminarea cat avansata a acestor componenti nedoriti ai gazului de sinteza , pana sub limita la care mai afecteaza procesul .

Pentru gazul brut de sinteza obtinut din metan drept materie prima si folosind unul din metodele de eliminare impuritatile continute si care se impune a fi indepartate sunt : bioxidul de carbon si oxidul de carbon . Gazul metan si argonul ce se mai gasesc in gazul brut de sinteza , primul provenit din conversia incompleta a metanului , iar al doilea , odata cu aerul , constituie impuritati , respective gaze inerte , ce se elimina direct din circuitul de sintezaunde se acumuleaza , prin purjari .

Procedeele folosite pentru eliminarea produsilor oxigenati din gazul brut de sinteza-CO2 si CO-trebuie sa asigure reducerea continutului acestor componenti sub 10-20 ppm . Gazul brut pentru sinteza amoniacului contine intre 17-30% CO2 in functie de procedeul folosit . Bioxidul de carbon este o otrava pentru catalizatorul de fier folosit la sinteza amoniacului . De asemenea , el poate forma impreuna cu amoniacul din circuitul de sinteza , carbonate care se depun si pot provoca infundarea traseelor .

Unul din procedeele de eliminare a CO2-ului este cea cu solutii de etanolamine . Etanolaminele au proprietatea de a se combina cu gazele acide .
Drept consecinta , CO2-ul poate fi retinut de etanolamine , dupa reactiile :

-in cazul monoetanolaminei(MEA)in care cu R se noteaza –CH2-CH2-OH .
2R-NH2+H2O+CO2 =(R-NH3)2 . CO3
(R-NH3)2 . CO3 +H2O+CO2 =2 R –NH3 . HCO3

-in cazul dietanolaminei(DEA):
2.R2-NH+H2O+CO2=(R2-NH2)2 .CO3
(R2-NH2)2CO3+H2O+CO2=2R2 . NH2.HCO3

Procesul de retinere a CO2-ului este exoterm
Atat in cazul MEA cat si DEA primele rectii se desfasoara cu viteze mari , iar in procesele industriale , practice nu se ajunge la reactiile din faza a doua .
Deoarece solutiile de etanolamine nu absorb decat gazele acide , nu au loc pierderi de gaze utile-H2 si N2- din gazul brut de sinteza .
Solutiile de etanolamine dau o serie de reactii secundare ireversibile , cu anumite impuritati din gaz . Cu urmele de oxigen , spre exemplu , se formeaza compusi de oxidare acizi foarte corozivi .

Regenerarea solutiilor de etanolamine , in vederea eliminarii bioxidului de carbon retinut , trebuie efectuata in conditii bine alese deoarece , la temperature ridicare si presiuni coborate , apar fenomene de evaporare si descompunere in produsi secundari . De aceea , regenerarea are loc prin incalzire , dar la presiune . Practic , procesul de absorbtie , in cazul monoetanolaminei spre exemplu , se desfasoara la presiuni pana la 30 ata , concentratia solutiei intre 12-35% , si temperature de 38-450C. Un m3 solutie de monoetanolamina retine 18-45 m3 CO2 . Regenerare se desfasoara la 2-3 ata si 1200C . Spre a evita fenomenul de spumare a solutiei din instalatii , acestea trebuiesc bine curatate si degresate inainte de a introduce solutia in ele , trebuie evitata patrunderea de impuritati in solutie , trebuie respectat regimul tehnologic . Impotriva spumarii , pot fi folosite solutii de 0,01-0,02 % alcool alilic , 0,001-0,0015 % silicate , alcooli superiori , e.t.c.

CAPITOLUL 2-1
Procedeul de eliminare a CO2-ului cu monoetanolamina .

Dupa acest procedeu , eliminarea CO2-ului se realizeaza in doua trepte :
- in prima treapta , la presiune coborata de 1,1-1,12 ata , are loc retinerea bioxidului de carbon in solutie de MEA de 20% ;
-in a doua treapta , la 30 ata , solutia de 12% MEA realizeaza retinerea in
continuare a CO2-ului .

Gazul convertit , cu 20-22% CO2 , temperature de 350C si presiunea de 1,1-1,2 ata intra in coloana de spalare 1 , unde prin retinerea in solutie de 20% monoetanolamina , continutul de CO2scade la 3-4% . Urmeaza separatorul de picaturi 2 , gazometrul 3 cu rol de vas tampon , si compresorul 4 , unde presiunea gazului ajunge la 30 ata . In coloana 5 , continand umplutura de inele ceramice ca si coloana 1 , are loc spalarea gazului cu solutie de MEA de 12% purificarea gazului ajungand la 40 ppm CO2 . Pe traseul gazului urmeaza instalatia de purificare fina a CO2-ului cu solutie de NaOH , de obicei si apoi instalatia de eliminare a CO .

Solutiile de MEA saturate cu CO2 in cele doua trepte de absorbtie , coloanele 1 si 5 ,se regenereaza in instalatiile aferente , dupa cum urmeaza :
-solutia de 20% MEA din coloana 1 , cu 540C este trimisa de pompa 10 prin schimbatorul de caldura 13 si cu 1000C intra in desorberele 6 . La baza desorberelor , in fierbatorul cu abur 7 , se completeaza caldura necesara desorbtiei CO2 . Cu 1120C , solutia de MEA regenerate se raceste in 13 , iar cu pompa centrifuga 10 este trimisa in absorberul 1 , cu umplutura de inele ceramice 6 , se mentine pe CO2 o presiune de 1,8 ata ;
-solutia uzata de MEA -12% din coloana de absorbtie 5 are principial acelasi circuit ca in cazul precedent : schimbatorul de caldura 14 , desorberul tr.// pozitia 8 , din nou 14 , pompa 11 racitorul cu apa 16 si coloana de spalare 5 . Presiunea in desorberul 8 se mentine la 3,5 ata .

Amestecul de CO2 , cu vapori de apa din coloana de regenerare tr// poz. 8, se introduce in coloana de regenerare 6. CO2-ul cu vaporii de MEA si de apa din regeneratoarele 6 sunt introdusi in scruberul racitor , stropit permanent cu condens recirculat de pompa 12 si racit cu apa . Oparte din acest condens se foloseste ca reflux la coloanele de regenerare 6 si 8 . Bioxidul de carbon , de o puritate ridicata – 99% , iese din scruberul 9 , fiind trimis la consumatori – uree spre exemplu . Raportul dintre debitul de solutie MEA 20% si MEA 12% folosit in acest procedeu , este de 4 / 5 .

CAPITOLUL 2-2
PROCEDEUL DE ELIMINARE A CO2-ului CU LESIE DE K2CO3 , ACTIVATA CU DEA .

Procedeul este folosit la fabrici de amoniac de mare capacitate. Solutia absorbanta uzata este regenerata partial si total , rezultand , in consecinta solutii pentru absorbtie semiregenerata , repectiv regenerate . Concentratia solutiei de spalare (tip Carsol) : K2CO3 – 28% ;
DEA – 1,8-1,9% ; V2O5- 0,4-0,5% .