рентабельна с увеличением начальной концентрации СО, в газе.
Целесообразно Ьомбинировать ее с МЭА очисткой в качестве второи
ступени и с щелочной доочисткой газа.
Преимущество распространенной МЭА очистки заключается в воз-
можности легко осуществить тонкую очистку от СО,, недостижимую
при физической абсорбции, при которой растворимость определяется
‚ парциальным давлением СО,. В то же время слабая зависимость
растворимости СО, от давления в водных растворах МЭА является
одним из недостатков МЭА очистки. Чем выше общее давление и кон- ›
центрация СО, в газе, тем относительно менее экономична МЭА.
очистка.
Ж
е
с
л
о
ч
и
л
а
ы
н
Е
Ч
р
Е
л
а
ы
Л
Е
н
у
ГЛАВА У
ОЧИСТКА ГАЗОВ ОТ ОКИСИ УГЛЕРОДА
В зависимости от способа получения и очистки от двуокиси угле-
рода конвертированный газ содержит 0,3—4,0 объемн. % СО, 0,001—
2,5 объемн. % СО,, а также метан, аргон и следы кислорода. Жела-
тельна возможно более полная очистка конвертированного газа
от укаванных примесей, особенно от кислородсодержащих, явля-
ющихся ядами для каталиваторов синтеза аммиака.
Для производства синтетического аммиака в авотоводородной
смеси практически допустимо следующее содержание примесей
(в см%/м3): 10—20 СО, до 5 СО,, до 20 О,.- В сумме кислородсо-
держащих примесей должно быть не более 25 см%/м?.
Для очистки газов от окиси углерода используются следующие.
способы:
1) каталитическое гидрирование;
2) промывка гава жидким авотом;
3) медноаммиачная очистка под давлением.
1. СЧИСТКА ГАЗОВ ОТ ОКИСИ И ДВУОКИСИ УГЛЕРОДА
КАТАЛИТИЧЕСКИМ ГИДРИРОВАНИЕМ
Очислтка авотоводородной смеси и водорода каталитическим гидри-
рованием основана на протекании следующих реакций:
СО -- 3Нь = СНа -- НоО -- 493 ккал (206,4 кДж)
(У.10)
СО»--4Но == СН,--2Но0 -- 39,5 ккал (165,4 кДж)
(\.2)
050а - Но == НьО -- 57,6 ккал (241,16 кДж)
(\.3)
Все реакции гидрирования являются экзотермическими и в усло-
виях проведения процесса очистки их следует рассматривать как:
необратимые, что повволяет доститать практически полной очистки
гава от кислородсодержащих примесей (СО, СО, и О,).
Теоретическое повышение температуры при тидрировании
1 объемн.% соответствующей примеси составляет: СО — 70, СО, —
60 и О, — 160 °С. Очистка гавов каталитическим тидрированием
проводится в широком интервале давлений. Температура процесса
15 Заказ 984
295

в
н
е
ч
а
р
н
—
е
мкеяеекааьоахали
ол ожаатаримсеннемого катализатора. Основу катали=
заторов гидрирования составляют такие активные компоненты, как
никель, железо и металлы платиновой группы. Наиболее распро-
странены никелевые катализаторы, так как никель обладает высокой
активностью в отношении реакции гидрирования СО.
В зависимости от концентрации кислородсодержащих примесей
в авотоводородной смеси или водороде применяются различные
способы каталитического гидрирования (табл. У-1).
`'
х - Таблица У-1. Способы очистки каталитическим гидрированием
- | Непродуциру- | Продуциру-
Цараметры процесёа
МЁЁЁЁО ющий предката- |ющий предка-
ли
тализ
Концентрация — кислородосодержа- | 0,3—0,68 | Не более 0,1 | Не более
щих примесей в исходном газе, | (макс. 1,8)
0,05
объемн. %
`
Катализатор
Никель- | Никельхромо-| Железный
алюми- |вый, железный | плавленый
ниевый плавленый
Температура, °С
250—300.
200—250
550—650
250—330
ы
Давление
Среднее
Среднее
Высокое _
и высокое
Для метанирования применяется никельалюминиевый каталива-
тор на носителе, содержащий 20—40% никеля. В состав сго входят
окись алюминия, соединения магния и кальция. Катализатор имеет
форму таблеток. Насыпная плотность такого катализатора 1000—
1100 кг/м?. При давлении 20—40 кго/см® (2—4 МН/м?) объемная
скорость на этом катализаторе допускается 4000—15 000 ч !. До-
стоинством никельалюминиевого катализатора перед никельхромо-
вым является высокая термостойкость (выдерживает нагревание
до 600—650 °С), остаточное содержание СО в газе составляет менее
10 см%/м®. Никельалюминиевый катализатор работает в восстано-
вленном состоянии. Восстановление катализатора ведут при 300—
400 °С водородсодержащим газом. Никельалюминиевый катализатор
допускает присутствие влаги в гаве до 50%, соединения мышьяка
и серы действуют на него отравляюще.
Присутствие в газе двуокиси утлерода и кислорода нёе влияет
на процесс гидрирования окиси углерода. Напротив, гидрированию
двуокиси углерода препятствует присутствие в газе окиси углерода,
Для повышения скорости гидрирования СО, следует увеличить
линейную скорость газового потока через слой катализатора. При
этом каталитический процесс переходит во внешнюю-диффузионную _
‚область и скорость гидрирования СО‚ резко возрастает, приближаясь
ж скорости, наблюдаемой при отсутствии СО.
Преимуществом процесса каталитического гидрирования является
возможность достижения тонкой очистки.
226
‚
'
_
_
,
.
[
ь
—
ч
_
‘
-
‘
л
я
л
Е
"
5
'
-
'
—
“
1
'
3
*
ЁЕго недостаток заключаетсяв увеличении концентрации метана
в азотоводородной смеси, идущей на синтез аммиака. _
Установка метанирования. На рис. М-1 приведена схема про-
цесса метанирования газа после низкотемпературной конверсии
окиси углерода и удаления основного количества двуокиси углерода
путем моноэтаноламиновой очистки под давлением.
Конвертированный газ подогревается в последовательно включен-
ных теплообменниках: в первом — конвертированным газом после
второй ступени конверсии СО, во втором — конвертированным газом
#а фракел
|<
®
®
ВЕ
58
®
а:
е
`
5
ЕО
3
ЗЕ
5Е
$
Ё'Ч
|Ё
ё__)
б
б
.
5
Ы
ОЕ
Е
5
=
5)
7
©=
{02 на очистни.
)
>
-
Воба на питание котлов:
Вода на двазрацию
Г
а
З
о
б
ы
й
К
О
Н
б
в
Я
С
а
т
Рис, \-4. Схема установки метанирования:
1, ® — теплообменники газовые; & — метанатор; & — теплообменник газ — пита-
тельная вода; 5 — теплообменник газ — недеаэрированная вода; 6 — воздушный
холодильник газа; 7 — влагоотделитель; а — байпасный клапан; Рд — регулятор
давления; Рт — регулятор температуры; 6 — отсекатель; Т — блокировка по тем-
пературе,
после первой ступени конверсии СО от температуры 35 до 300 °С,
и поступает в метанатор 2. Температура газа перед метанатором
поддерживается автоматически с помощью байпаса холодного газа
мимо теплообменника 2. Газ поступает в метанатор сверху, проходит
‚ слой никельалюминиевого катализатора, на котором осуществляется
тидрирование СО и СО, до метана.
Начальное содержание в исходном газе 0,5—0,65% СО и 0,01—
0,03% СО,; остаточное содержание в очищенном газе 10—20 смё/м
СО и 5 см*/м® СО.
:
Очищенный газ — авотоводородная смесь— при 350 °С поступает
в теплообменники 4 и 5, где, охлаждаясь, нагревает воду, подаваемую
на питание котлов-утилизаторов и на деаэрацию. В этих тепло-
обменниках газ охлаждается до 70—178 °С.
Дальнейшее охлаждение и конденсация водяных паров из газа
осуществляются в аппарате воздушного охлаждения 6. Охлажденная
до 40 °С авотоводородная смесь под давлением 25 кгс/см? (2,5 МН/м*)
проходит влагоотделитель 7, где отделяется газовый конденсат,
и направляется на компрессию.
15%
`
227

‚ Увеличение концентрации СО и СО,?в поступающем на очистку
газе сопровождается повышением температуры в метанаторе ва счет
протекания сильно экзотермических реакций гидрирования (М.!)
и (.2). Проскок СО или СО, при резком нарушении нормального
технологического режима или в аварийных случаях может вызвать
недопустимый для катализатора и корпуса метанатора подъем тем-
пературы. Предельная концентрация (СО -- СО,) допускается не
более 1,8 объемн. % . Во избежание недопустимого повышения темпе-
ратуры в метанаторе предусмотрена защитная блокировка, срабаты-
вающая при температуре в метанаторе 430 °С. При этом закрывается
отсекатель на линии подачи газа в метанатор и-газ через регулятор
давления. выбрасывается на факельную установку до метанатора.
Метанатор представляет собой вертикальный шахтный аппарат
© эллиптическим днищем, внутри которого расположен слой таблеток
(5 Х 5 мм) никельалюминиевого катализатора.
.
Объемная скорость газа в метанаторе около 4000 ч 1, линейная —
0,35—0,4 м/с.
Теплообменное оборудование представляет собой типовые тепло=
обменные аппараты; кожухотрубчатые, с О-образными трубками
или одноходовые с плавающей головкой.
На очистку 1000 м% авотоводородной смеси на установке
метанирования расходуется:
Катализатор никельалюминиевый на термостойкой ос-
.
НОНМобешощовоанслапенызоьОНЕ0(
Электроэнергия на воздушнов охлаждение, кВт:ч .
‚
Вода оборотная (при замене воздушного охлаждения
ВОДЯШіШ)‚мад_!з;.гс!!;_і3|"!ір
2
В установках непродудирующего предкатализа процесс тидри-
рования протекает в колонне синтеза на никельхромовом каталива-
торе при 200—250 °С. Такая температура поддерживается путем
нагревания газа электрическим подогревателем. После контактиро-
вания гав поступает в холодильник, где конденсируются образу- _
ющиеся пары воды, а затем подается на синтез аммиака.
В установках продуцирующего предкатализа процесс гидриро-
вания может протекать и на обычном катализаторе синтеза аммиака
при 550—600 °С. В этом случае в колонне гидрирование СО, СО,
и О, происходит одновременно с синтезом аммиака.
В процессе продущирующего предкатализа не требуется затрат
электроэнергии и вырабатывается дополнительное количество амми-
ака. Однако в последнее время этим установкам предпочитают уста-
новки — непродудирующего — предкатализа, — что — объясняется
кратковременностью пробега катализатора в колоннах продуциру-
ющего предкатализа.
2. ПРОМЫВКА ГАЗОВ ОТ ОКИСИ УГЛЕРОДА ЖИДКИМ АЗОТОМ
Жидкий авот хорошо растворяет — окись углерода, — кис-
лород, аргон ‘и метан. Этот процесе основан на физической
абсорбдии.
:
228
'
’
Жидкий азот можно использовать для промывки от окиси угле-
рода конвертированного или коксового: тазов. Для этой цели г]хчри—
меняют чистый азот, содержащий 99,998% основного вещества (No.).
Используя азот такой чистоты в качестве абсорбента, принципиально
можно достигать высокой степени очистки от СО и метана и иметь
незначительное остаточное содержание кислорода. _
Таким образом, путем промывки авотеводородной смеси жидким
азотом можно получить чистую смесь, практически не содержащую
каталитических ядов и инертных примесей (для синтева аммиака)‚
что является большим преимуще-
ством этого способа очистки.
Абсорбция окиси углерода из
конвертированного гава жЖидким
авотом осуществляется при весьма
низкой температуре (около
—190 °С) и повышенном давлении
(14—30 кго/см?, или 1,4—3 МН/м?).
В этих условиях доститается прак-
и полное извлечение окиси
Ё*ЁЁЁЁД&. Расход жидкого азота — Рие. \-2, Зависимость расхода про-
злич- МЫВНОГО азота (4) на 100 м3 конвер-
для промывки зависит от ра
‚тированного газа от содержания СО
ных условий.
в газе при избыточном давлении
На рис. \М-2 показана зависи- — 25 кте/см? (2,5 ЬЁЁДЁ‘З) Ё РЁЁЁЧПЬЁ‘Х
мость расхода промывного азота ТЭМПЕРаТЁЁЪЁОЁЁ : кот.;х на
а
от содержания СО в газе при , МВа оМ
различной температуре в расчете „ра т, — 8 К и Т, — 85 К; # — при
на 100 м% исходного газа ;:гр]Ё
т=90Ки1,=95К.
м давлении 25 кгс/см
Ё‚ббЬЁЁЁ‘ЁЁ).дИз рисунка видно, что изменение концентрации СО
в газе мало влияет на расход азота, температура же оказывает ЁНЁ_:
чительное влияние (при повышении температуры от 83 до б9
расход азота возрастает примерно в 1,5 раза). С увеличением о ЩЭЁ
давления расход азота на промывку уменьшается почти пропорц;
онально давлению. Расход авота на промывку снижается также
с уменьшением содержания азота и метана в исходном газе.
ыы
` Перед отмывкой окиси углерода жидким азотом при низк :
температурах необходимы предварительное сжатие газа и очистка его
от двуокиси углерода и окислов ‹азота. Дв;уокпсь углерода легке
сжижается (критическая температура 31,1 °С) и при температуре
ниже —70 °С кристалливуется. Поэтомудо охлаждения газовой
смеси перед промывкой следует удалить из нее СО,, что позволит
предотвратить забивание аппаратуры твердой двуокисью углерода.
° Из конвертированного таза Чеобходимо также удалить окислы
авота, образующиеся при высокой температуре в конверторе м%тапа.
Присутствие окислов азота в аппаратах низкотемпературного блока
отмывки гава жидким азотом весьма нежелательно и опасно, так как
окислы авота образуют с органическими веществами, содержа-
щимися в газовой смеси, различные нитросоединения, способные
229
^
<
5
3
2
а
с
т
о
й
а
з
о
т
а
,
м
у
/
б
О
м
н
г
а
г
а
с
|
5
й
\
е
Р557
Собеджание СО, %
Ч
1
©

самопроизвольно разлагаться со взрывом. Допустимое содержание
окислов азота в конвертированном газе на входе в агрегат промывки
составляет 0,02 см“/м® (в расчете на No0).
`Для более надежной работы агрегатов отмывки окиси углерода
жидким азотом предусматривается предварительная каталитическая 3
очистка конвертированного газа от окислов азота.
Агрегат каталитической очистки газа от No0 состоит из тепло-
обменника и реактора. Реактор представляет собой цилиндрический
аппарат с центральной трубой, в которой размещен электрический
подогреватель газа. КЗТВ.ЛИЗ&ТОР‚ в состав которого входят соеди-.
нения палладия и рутения, нанесенные на активную окись алюминия,
располагают в реакторе двумя слоями, газ проходит. через них в на-
правлении сверху вниз.
:
На катализаторе при температуре до 220 °С протекают следу-
тощие реакции:
2МО-Н5Н» —> 2Н.0--2МН,
(\.4)
ЭМО --2Н» —> 2Н.‚0 --No
(\.5) -
0,502--Н; —> Н0
(У.3)
Непредельные углеводороды в этих условиях подвергаются
тидрированию
-
:
В процессе каталитической очистки газа, содержащего угле-
водороды, окись углерода, кислород и водяные пары, протекает
конверсия СО с образованием СО,. Поэтому после каталитической
очистки газа от окислов авота необходима его дополнительная очи-
стка от двуокиси углерода.
Считают целесообразным осуществлять каталитическую очистку
от окислов азота сжатого конвертированного гава до второй ступени
моноэтаноламиновой очистки от СО,, чтобы обравующуюся за счет
протекания побочных реакций двуокись углерода удалять моноэта-
ноламином. В некоторых случаях вместо проведения каталитической
очистки конвертированного газа от окислов азота предусматривают
угольные и силикателевые адсорберы, располагаемые в низкотемпе-
ратурном блоке.
Установка отмывки СО жидким азотом
Существующие установки отмывки СО жидким авотом различны
в зависимости от методов получения холода.
Охлаждение основного количества конвертированного газа проис-
ходит вследетвие теплообмена с обратным потоком азотоводородной
франции и за счёет аммиачного холодильного цикла. Потери холода
покрываются дросселированием азота и окисъуглеродной фракции.
Для этой цели азот сжимают до высокоге давления (200 кгс/см?,
или 20 МН/м?) или до среднего давления (26 кгс/см?, или 2,6 МН/м?).
230
Азот дросселируют до давления конвертированного газа в агре-
гате. Окисьуглеродную фракцию, т. е. часть конвертированного
таза, которая сконденсировалась в агрегате при глубоком охлажде-
нии, дросселируют от давления конвертированного газа в агрегате
до низкого давления: менее { кго/см® (0,1 МН/м?), или заста-
вляют расширяться в турбодетандере с совершением внешней работы.
Имеются схемы, где холод получается при испарении жидкого
азота, предварительно сконденсированного в агрегате разделения
воздуха.
:
Ниже рассматривается технологическая схема (рис. У-5) агрегата
отмывки с применением азота высокого давления, включеющая
следующие стадии:
:
1) предварительное охлаждение и осушка исходного газа; .
2) глубокое охлаждение исходного газа и частичная конденса-
ция его компонентов;
3) отмывка СО, СН, и Аг в промывной колонне.
_
Холод, необходимый для глубокого охлаждения газа и сжижения
части его компонентов, создается © помощью аммиачного холодиль-
ного цикла, а также за счет рекуперации холода обратных потоков
азотоводородной фракции и азотного цикла’ высокого давления.
В соответствии © этим, в агрегат отмывки окиси углерода жидким
авотом входят блок предварительного охлаждения и осушки исход-
ного газа, низкотемпературный блок и блок предварительного охла-
ждения и осушки азвота высокого давления.
Поток конвертированного газа
м
Сжатый до 28—30 кге/см? (2,8—3 МН/м?) конвертированный газ
подвергается каталитической очистке от окислов азота, моноэтанол-
аминовой очистке под давлением, щелочной очистке и поступает
в агрегат отмывки жидким азотом. Примерный состав поступающего
газа (в %):
ЗМ
НО1ОЫ ОМ оЬ
С0оо3 ВЕН
(0ое0Й
СН, « -- 0,4—0,6
Тав при температуре 20—40 °С проходит два последовательно
переключаемые предаммиачные теплообменника 7. Теплый газ идет
в межтрубном пространстве первого по ходу гава теплообменника
и отогревает его, двигаясь сверху вниз.
Во втором теплообменнике гав, проходя снизу вверх, охлаждается
до минус 24 — минус 35 °С обратным потоком азотоводородной фрак-
ции, которая движется в трубках теплообменника сверху вниз,
нагреваясь при этом от минус 45 — минус 50 до 10—20 °С. Содер-
жащаяся в газе влага вымораживается на поверхности трубок тепло-
обменника. Когдаво втором теплообменнике выделится большое
количество льда, теплообменники переключают. В период отогрева
231

Ё
"
Н
—
л
е
ч
е
о
а
н
-
—
ш
а
ы
ш
о
—
о
т
А
з
о
т
В
ы
с
о
к
о
г
о
О
а
Ё
л
е
н
и
я
Ф
р
а
к
ц
и
я
С
О
ъ
г
а
'
о
р
о
б
в
а
я
г
р
р
а
к
и
и
я
Ж
и
й
к
и
,
_
_
_
_
_
.
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
`
{
7
8
9
7
—
1
0
4
%
)
2
й
а
з
0
т
А
з
о
т
а
б
о
й
,
Ф
р
а
к
ц
и
я
С
О
_
М
Н
а
г
а
з
5
.
с
и
д
к
.
\
_
.
_
'
_
_
.
...
_
_
_
_
_
.
_
_
_
_
_
_
Ъ
.
_
_
_
_
С
М
е
С
Ь
.
и
з
о
т
а
в
о
в
о
р
о
в
н
а
я
=
й
Я
з
о
т
2
0
2
б
ы
с
о
к
о
г
о
б
а
й
л
е
н
и
я
И
з
о
т
н
а
м
Н
и
д
к
а
я
т
у
р
а
н
ц
и
я
С
О
Ж
и
д
к
а
я
м
е
т
а
н
о
в
о
я
п
в
а
к
ц
и
я
и
з
и
с
п
о
р
и
т
е
л
я
(
=
1
8
0
=
—
1
8
8
%
)
и
б
л
о
Ч
Н
о
е
`
/
г
о
б
а
н
и
е
л
В
.
0
0
3
4
9
В
ы
и
Р
и
с
.
\
-
3
.
С
х
е
м
а
п
р
о
м
ы
в
к
и
г
а
з
а
ж
и
д
к
и
м
а
в
о
т
о
м
:
м
е
н
н
и
к
и
‚
1
8
—
в
л
а
г
о
о
т
д
е
л
и
т
е
л
и
;
т
о
г
а
з
а
;
&
—
и
с
ё
ш
р
и
т
е
л
ь
;
д
а
в
л
е
н
и
я
;
1
6
—
а
з
о
т
а
в
ы
с
о
к
о
г
о
д
а
в
л
е
н
и
я
м
и
а
ч
н
ы
е
т
е
п
л
о
о
е
р
ы
;
2
8
—
ф
и
л
ь
т
р
д
л
я
т
о
н
к
о
й
о
ч
и
с
т
к
и
а
в
о
т
а
о
т
м
а
с
л
а
.
5
—
?
—
т
е
п
л
о
о
б
м
е
н
н
и
к
и
и
с
х
о
д
н
о
з
1
8
—
ф
и
л
ь
т
р
ы
д
л
я
о
ч
и
с
т
к
и
о
г
о
д
а
в
л
е
н
и
я
;
1
1
—
с
е
п
а
р
а
т
о
р
;
1
8
—
а
м
д
а
в
л
е
н
и
я
;
1
5
—
т
е
п
л
о
о
б
м
е
н
н
и
к
и
а
з
о
т
а
в
ы
с
о
к
о
г
о
а
д
с
о
р
б
з
а
о
т
п
ы
л
и
(
т
е
п
л
о
о
б
м
е
н
н
и
к
и
и
с
х
о
д
н
ы
й
г
а
з
—
а
з
о
т
о
в
о
д
о
р
о
д
н
а
я
ф
р
а
к
ц
и
я
)
;
2
е
н
н
и
к
и
:
а
з
о
т
а
в
ы
с
о
к
о
с
у
ш
и
т
е
л
ь
и
с
х
о
д
н
о
г
о
г
а
з
а
;
ф
и
л
ь
т
р
ы
д
л
я
о
ч
и
с
т
к
и
и
с
х
о
д
н
о
г
о
г
а
р
б
е
р
ы
д
л
я
о
с
у
ш
к
и
а
з
о
т
а
в
ы
с
о
к
о
г
о
о
т
п
ы
л
и
;
1
9
—
у
г
о
л
ь
н
ы
е
а
д
с
о
р
б
е
р
ы
;
2
0
,
2
2
—
ф
и
л
ь
т
р
ы
;
2
1
—
с
и
л
и
к
а
т
е
л
е
в
ы
е
—
п
р
е
д
а
м
м
и
а
ч
н
ы
е
т
е
п
л
о
о
б
м
м
е
н
н
и
к
и
и
с
х
о
д
н
о
г
о
г
а
з
а
;
4
—
е©©[
©Га
©
вЕ<
8&
—©©
НЕЛЕ
ЁС.
Е|е
= Ё'Ё‘
\Ё<
он8
Н
ВЕВЕ
оВ ВаВ
ШФЁ“Ё
Вн,
чанва
Енсбем
Ё:-шд:'_п
ЁЩШОЩ
кНдаВ
ФЁЗЁ=
-ЕЕЕ«Е
ИЕ128
тчоесН
теплообменников лед тает и вода стекает во влагоотделитель &,
откуда периодически сливается в бак (на рисунке не показан).
Дальнейшее охлаждение газа до —40 °С производится кипящим
жидким аммиаком в параллельных аммиачных теплообменниках &.
По мере забивки их льдом теплообменники переключаются, для их
отогрева подается теплый аммиак. Влага также периодически сли-
вается в бак, сконденсировавшийся аммиак направляется в емкость
на холодильной установке (на рисунке не показано).
3
Из аммиачных теплообменников & газ поступает в осущитель 4,
заполненный алюмогелем, ватем в один из двух попеременно работа-
тощих фильтров 77 и далее направляется в низкотемпературный блок.
Здесь газ последовательно проходит теплообменники 2, 6 и 7 и охла-
ждается от —40 до — 188 °С обратным потоком авотоводородной
фракции, нагревающейся при этом от —194 до —45 °С. На рис. У-8
показаны угольные адсорберы 79 и силикагелевые адсорберы 2/
для очистки исходного газа от окислов азота, устанавливаемые,
между аппаратами 5—7. Если в схеме предусмотрена каталитическая
очистка гава от окислов авота до агрегата отмывки СО, эти адсорберы
отсутствуют.
Далее газ поступает в испарителъ & и, проходя по трубкам снизу
вверх, охлаждается до минус 189 — минус 194 °С и частично кон-
денсируется. Хладоагентом является фракция окиси углерода,
поступающая из промывной колонны 9 в межтрубное пространство
испарителя &8, где она кипит при избыточном давлении 0,1—
0,3 кте/см® (10—30 кН/м?).
Фракцдия отводится в виде парожидкостной (влажной) смеси
из верхней части испарителя при температуре минус 192 — минус
194 °С в теплообменник 75 азота высокого давления.
Газ из испарителя & направляется в промывную колонну 9 © сит-
чатыми тарелками для отмывки окиси углерода жидким авотом.
Из верхней части промывной колонны выходит авотоводородная
фракция, содержащая примерно 91—93% Н,, при температуре
минус 189 — минус 194°( и давлении 25—27 кгс/см? (2,5—
2,7 МН/м?). Из нижней части промывной колонны отводится фракция
окиси углерода.
Азотоводородная фракция далее охлаждает исходный газ в трех
теплообменниках 5—7 низкотемпературного блока и в предаммиач-
ных теплообменниках 7. При этом она нагревается до 20 °С. На вы-
ходе из агрегата в авотоводородную фракцию дозируют чистый азот
до стехиометрического соотношения водорода и азота (75% Н,
и 25% No.).
‚ Фракция окиси углерода дросселируется © помощью вентиля.
или регулирующего клапана до 0,1—0,3 кго/см® (10—30 кН/м?)
и направляется в испаритель &8, где охлаждает исходный гав.
Конденсат, выделяющийся из конвертированного газа в трубках
испарителя &, отводится из его нижней части, дросселируется через
вентиль или регулирующий клапан до 0,1—0,3 кге/см? (10—30 кН/м*)
и поступает в межтрубное пространство теплообменника 75.
)
)
233

Оощии поток фракции окиси углерода из межтрубного простран-
ства и трубок испарителя & входит в теплообменник 75, где СО
испаряется и нагревается до —45 °С. Далее, пройдя один из пред-
аммиачных теплообменников 70 азота высокого давления, фракция
окиси углерода нагревается до 20 °С и удаляется из агрегата в кол-
лектор. Примерный состав 'фракции (в %): :
КрОВЕоля ЛЕН,
НЕО
оАЫ НН
ССа оЕЕЕ 80 ОНОН ае ое ов
Лоток азота,
Чистый азот, содержащий не более 20 см%/м3 О, (0,002 объемн. %)
и около 0,01% Ат, сжимается компрессором (на рис. \-3 не показан)
до 26—28 кгс/см® (2,6—2,8 МН/м?). Затем часть азота отбирается
для дозирования в азотоводородную фракцию, а остальное коли-
чество азота сжимается до 200 кге/см? (20 МН/м?) и поступает в агре-
гат промывки через масляный филъьтр высокого давления.
Авот высокого давления охлаждается в предаммиачных тепло-
обменниках 70 до —18 °С. фракцией СО, выходящей из низкотемпе-
ратурного блока. Далее азот поступает в один из аммиачных тепло-
обменников 72, где охлаждается до — 40 °С.
Отсюда азот высокого давления направляется через влагоотдели-
тель 73 и фильтр 23 тонкой очистки от масла в адсорберы 74 для
осушки, проходит фильтр 78 для очистки от частиц адсорбента и по-
отупает в низкотемпературный блок. Здесь в теплообменнике 75
авот охлаждается до минус 180 — минус 188 °С-обратным потоком
фракции окиси углерода. После теплообменника 75 холодный азот
дросселируется до 26—28 кго/см? (2,6—2,8 МН/м?) в змеевик испа-
рителя-8, в котором охлаждается кипящей фракцией СО до минус
189— минус 190 °С и сжижается. Далее жидкий азот поступаст
в промывную колонну 9.
`
При нормальном установившемся режиме для снижения расхода
жидкого азота в промывной колонне 9 и в случае временной необхо-
димости получить дополнительное количество холода при повышении
температуры исходного гава на входе в испаритель & производят
внутриблочное дозирование азота в азотоводородную фракцию,
соответственно уменьшая расход азота среднего давления на дози-
ровку вне блока. В обоих случаях часть авотоводородной фракции
по выходе из промывной колонны 9 передается в дополнительный
теплообменник 76 для охлаждения азота высокого давления, отбира-
емого на дозирование.
Из теплообменника 76 эта часть авотоводородной фракции напра-
вляется вместе с выходящим из низкотемпературного блока основным
ее потоком в теплообменники /7. При внутриблочном дозировании
часть азота высокого давления охлаждается в теплообменнике 76
от —40 до —170 °С, дросселируется через вентиль от 200 до 26—
28 кгс/см? (от 20 до 2,6—2,8 МН/м?) и присоединяется к азотоводо-
234
родной фракции, входящей в теплообменник 7. Теплообменнш]-:'1 16
используется также в период пуска установки и наладки реж ЬЁЪ
Азотоводородная смесь по выходе из агрегатёа до дозировбан я
азота должна содержать 91—93% Н,, 7—9% No, и не оле‹Ё
0,002 объемн.% СО. При внутриблочном довировании азота содер
жание его в смеси возрастает до 10 —12%.
.
Расходные коэффициенты на промывку жидким авотом приведент
в табл. У-2.
)
Таблица К-2. Расходные коэффициенты на промывку конвертированного газа
жипким авотом
'На1000м3
ГЗЗЁ[ЁЁНЁРО_ На1 т На 1 т азота`
Показатель
(при 0 °С,
аммиака
760 мм *-
рт. ст.)
Азот высокого давления (200 кге/см?,
з...Т„20МН/м?),м%..я :}'Ь'° 177
390 | 478
Азот среднего давления
кгс/см?,
ИлИ ЗРМН/МЗ)‚ мЗ ооа о ‘ 220
485
595
Амі\шачный холод (—45° С):
н
ы
В
о
29 600 65 000 7900
Элентроёнергпя, нВт-ч НАО аГОЕ ОНИ
110ё
2?:"›50
8
Вода И и оааа оЕННЕ НОЬ
:
Отходы фракция СО, м® .. .....
1900
400 :
485
Технологический режим агрегата отмывки, его регулирование
и контроль
Нормальный режим работы агрегата отмывки СО жидким аі?;г;›(;\_[
характеризуется постоянством расхода исходного газа, ё}ЗЁЁЁ\ ок)иси
кого давления, потоков азотоводородной смеси и фракц НЕ
углерода, стабильными температурой и давлением на сооляю :131(11
тощих участках агрегата и перепадами давлений, ОПРЁЁ газвых
тидравлическое сопротивление аппаратуры прохожден П
потоков, минимальной разностью температур потоков н блок‚;
и холодном концах теплообменников пиакетемпературногоо : жаі
постоянством уровней жидкости в аппаратах и стабильным содер
нием окиси углерода в авотоводородной фран„ции. МО Нии
Содержави%/ ПЗРЁЁВСВЁОВ Ё/ЗО:;ПЁОДОРОДНОП смеси д
13/М. и 20 см“/м® О,. ›
:
й Ё)Ё;Ёеоёзсіёчеішя нормалъного технологического режима агрегата
отМмЫВКИ ПВОбХОДИМ ТЩЗТВЛЬПЫЙ и непрерывный контроль за показа-,
телями режима по приборам; часть параметров поддеЕ›ЁЁЁа‹;Ъ(;ЁЪЁЁ _
заданном уровне автоматически. В агрегате предёсомр Ёспарителе :
тическое регулирование уровня жидкой фракции СО в о
и в промывной колонне 9 и давления в пр‹эмывноиишэлпнв0 н
соответствующего изменения количества выходящей авотоводор
235

фракции). На щит управления выведены штурвалы вентилей для
ручного регулирования давлений: авота на входе в испаритель &
и промывную колонну 9, фракции СО на выходе из колонны 9 и испа-
рителя &, азота на входе в теплообменник 7 конвертированного
таза. ‘
а
'
Переключение предаммиачных и аммиачных теплообменников
конвертированного газа и азота высокого давления производится
вручную. Предаммиачные теплообменники переключают, когда пере-
пад давления по ходу газа доститает { кгс/см° (0,1 МН/м?) и его
температура на выходе из второго по ходу газа теплообменника
возрастает с — 24 до —21 — —419 °С.
3'
На линии азота высокого давления (200 кгс/см?, или 20 МН/м?)
переключение предаммиачных теплообменников производят при по-
вышении температуры азота от минус 18 до минус 13 — минус 15 °С.
Предаммиачные теплообменники на линии исходного газа переклю-
чают каждые & ч летом и 8 ч зимой, на линии азота высокого давле-
ния — через каждые 8 ч независимо от времени года.
Цереключение аммиачных теплообменников необходимо, когда
температура исходного газа или азота на выходе из этих аппаратов
превысит на 83—5°С установленную регламентом температуру,
а перепад давления по ходу конвертированного таза доститнет
{1 кге/см? (0,1 МН/м?). Аммиачные теплообменники конвертирован-
ного газа переключают через каждые 6 сут, теплообменники азота
высокого давления — через 12 ч.
В процессе нормальной эксплуатации агрегата систематически
через каждый час в контрольном журнале записывают показания
основных приборов.
В верхнюю, средиюю и нижнюю часть кожуха низкотемператур-
ного блока подводится авот для создания защитной подушки инерт-
ного газа на случай пропуска в кожух горючих газов. При этом.
поддерживается избыточное давление азота не выше 60 мм вод. ст.
(600 Н/м?), обычно оно составляет 10—20 мм вод. ©ет. (100—
200 Н/м?).
;
‚Аналитический контроль производится на следующих участках
агрегата: пробы азотоводородной фракции отбирают из промывной
колонны 9 и на выходе из агрегата для анализа на содержание Н,
и СО. Конвертированный (исходный) газ анализируютна содержание
СО и No. Фракцию окиси углерода отбирают на анализ на выходе
из испарителя &, промывной колонны 2, из низкотемпературного
блока и на выходе из агрегата. Особо важным и ответственным эле-
ментом контроля является определение содержания окислов азота
в конвертированном газе перед агрегатом отмывки, которое произ-
водится через каждые 2 ч (определение основано на окислении NoО
кислым раствором КМп0, с поглощением образующейся No0, реакти-
вом Грисса — смесью растворов сульфаниловой кислоты и о-нафтил-
амина).
236
Пуск и остановка агрегата отмывки
Пуск агрегата. Перед пуском агрегата отмывки СО жидким азотом
проверяют герметичность трубопроводов. и арматуры, а также под-
вергают опрессовке системы азота высокого, среднего и низкого
давления. При опрессовке системы высокого давления ее выдержи-
вают в течение 24 ч при 200 кте/см? (20 МН/м?), при этом утечка гава
не должна превышать 3%. Давление после опрессовки снижают
медленно, не более чем по 10 ктс/см? (1 МН/м?) в 1 мин.
_
Опрессовка системы среднего давления производится в два этапа:
сначала проверяют только низкотемнературный блок, затем низко-
температурный блок совместно с блоком предварительного охлажде-
ния. Опрессовка низкотемпературного блока производится раздельно
по потокам исходного гава и авотоводородной фракции, давление
опрессовки до 80 кге/м? (3 МН/м?), выдержка 24 ч. За это время
допускается утечка не более 2% газа. Давление снижают только
через линии продувки низкотемпературного блока. .
д
При опрессовке системы низкого давления — испытательное
избыточное давление составляет ‹0,5 ктс/см® (50 кН/м?), да-
вление повышают со скоростью не более 0,1 кге/см® (10 кН/м?)
в1мин.
:
:
_
Утечка газа при выдержке в течение 24 ч не должна пре-
вышать э%.
!
После «теплой» опрессовки агрегата и испытания его на терметич-
ность производят сушку авотом (подаваемым из агрегата разделения
воздуха с помощью азотодувки) низкотемпературного блохіа и линий
азотоводородной фракции при температурс азота 60—80 °С. Сушку
продолжают до постоянного содержания влаги в азоте на входе и вы-
ходе из различных аппаратов. Влажность авота контролируется я
весовым методом.
Для удаления масла из линий азота высокого давления и тепло-
обменников 75 и 76 (см. рис. М-3) их продувают авотом. Затем низко-
температурный блок подвергается контрольным испытаниям на
герметичность на холоду («холодная» опрессовка). При охлаждении
блока в этот период «замораживания» скорость понижения темпе-
ратуры должна быть не более 4—5 °С в 1 ч. Охлаждение осуще-
ствляется © помощью аммиачного холодильного цикла с использова-
нием холода авота высокого давления. Его дросселируют и подают
через змеевики испарителя в промывную колонну. Далее по пути
конвертированного газа, авотоводородной смеси и фракции СО азот
высокого давления отводится в коллектор и удаляется в атмосферу.
При отсутствии теплоизоляции температуру в колонне удается
снизить до — 120 °С.
‚
По достижении возможно более низкой температуры и выдержки
при ней блока в течение 2 ч медленно повышают давление до рабочей
величины на линиях авота высокого давления, исходного газа и азото-
водородной фракции (в линии подают азот) и производят внешний
осмотр всех соединений.
:
257

Кожух блока может быть засыпан теплоизоляцией при отсутётвии
утечек газа после отогрева и контрольного испытания блока в «те-
плом» состоянии, во время которого все соединения проверяются на
герметичность обмыливанвием. После засышпки теплоизоляции в кожух
низкотемпературного блока агрегат подготовляют к пуску с
: Пуск агрегата отмывки жидким азотом состоит из с'›пераций
паъ;‹(›эіе;живания низкотемпературного блока, накопления жидкости,
р таза и наладки нормального режима. Источником холода
при замораживании низкотемпературного блока кроме аммиачного
холодильного цикла является азот, дросселируемый от 200
3—7 кго/см? (от 20 до 0,3—0,7 МН/м).
|3
На первой стадии замораживания охлаждают пути конвертиро-
ванного газа и фракций. В течение этого периода температура в блоке
понижается до минус 170 — минус 175 °С, а на выходе газа, азото-
водородной фракции и фракции СО — до —40 °С. На второй’ с(та И
замораживания в блок подают исходный гав и собирают жицко'г::ть
в межтрубном пространстве испарителя и основного теплообменника
взота высокого давления, а также в кубе промывной колонны
ШПроцесс замораживания заканчивается, когда температура. ‚газа
на выходе из аппаратов Эи 75 (см. рис. У-3) достигнет — 40 °С (и ниже)
и установится нормальный уровень жидкости в кубе промывн:)й
колонны 9, мернике жидкого азота, в трубках и межтрубном про-
странстве испарителя $ и в теплообменнике 75 авота высокого давіе-
ния. После этого постепенно повышают давление в системе до рабо-
чего и одновременно увеличивают нагрузку агрегата по газу дорЮ—
15 тыс. тз."ч. По установлении стабильного режима работы агрегата
пусковой период считается законченным.
_
Остановка агрегата. Возможна длительная остановка агрегата
в связис окончанием его рабочей кампании и необходимостью ре-
монта и‘кратковременная (до 8 ч).
.
Перед длительной остановкой, проводимой в плановом порядке,
понижают уровни жидкости в аппаратах &, 9 и 75 (см. рис. \-3)
Для этого несколько уменьшают подачу азота высокого давления
При этом контролируют содержание СО в азотоводородной фракциг'г
на выходе из агрегата. Для полной остановки прекращают подач
в агрегат конвертированного газа и авота высокого давления и заЗЁ
крывают выход авотоводородной фракции. Снижают давление кон-
вертированного газа и азота высокого давления в предаммиачных
и аммиачных теплообменниках. Из куба промывной колонны и испа-
рителя сливают жидкость, в аппаратах и коммуникациях низко-
температурного блока также снижают давление. При сливе жидкости
из межтрубного пространства испарителя в нем поддерживается
‘избыточное давление около 0,3—0,5 кгс/см? (30—50 КН/м?), во всех
аппаратах такяе поддерживается избыточное давление в пределах .
0,1—0,2 кге/см? (10—20 кН/м?). Агрегат отмывки выдерживают в этих
условиях в течение 6—8 ч, после чего начинают отогрев: азотоххх
В случае кратковременной остановки агрегата прекращают по-
дачу конвертированного газа и азота высокого давления и закрывают
238
выход азотоводородной францйй. Для поддержания нужного уровня
° жидкости в кубе промывной колонны необходимо по мере слива
жидкости с тарелок отводить её в межтрубное пространство испари-
теля, но не переполнять аппарат 75. :
Аварийная остановка агрегата. Причинами кратковременной
аварийной остановки могут быть прекращение подачи конвертиро-
ванного газа (из-ва неполадок в цехах его предварительной пере-
работки) и повышение содержания СО,в конвертированном: газе
более 0,006% или окислов азота более 0,1 смё/м°. Немедленная
остановка агрегата необходима также при резком повышении давле-
ния в аммиачных теплообменниках на линии NoН, (из-за пропуска
таза в аммиачное пространство этих аппаратов), при проникании
исходного газа в азотоводородную смесь и фракцию СО (вследствие
разрыва трубок теплообменника) или при резком повышении давле-
ния-в кожухе низкотемпературного блока.
Переброс жидкостей из аппаратов низкотемпературного блока
в линии фракций СО и (Н, -- No,) недопустим, так как может при-
вести к разрушению стальных аппаратов и труб в результате резкого
перепада температур. Поэтому на линиях фракции СО между аппа-
ратами 15 и 70 (см. рис. У-3) и азотоводородной фракции между
аппаратами 5 и 1 или 16 и 1 в агрегатах устанавливают ловушки,
из которых жидкость сливают в продувочный бак.
3. ОЧИСТКА ГАЗА ОТ ОКИСИ УГЛЕРОДА
МЕДНОАММИАЧЦЫМ РАСТВОРОМ
° Физико-химические основы процесса
Окись углерода плохо растворяется в воде, бензоле и других
органических жидкостях, поэтому для абсорбции в промышленности
-применяют сорбенты, с которыми окись углерода вступает в хими-
ческое взаимодействие. Такими сорбентами являются водные рас-
творы комплексных соединений одно- и двухвалентной меди и ам-
миака, содержащие анионы угольной, муравьиной иля уксусной
кислот. Так называемые медноаммиачные растворы различают по
анионам кислоты (карбонатные, формиатные, ацетатные растворы).
Примерный состав производственных медноаммиачных растворов
приведен в табл. \-3.
'
В общем виде формулы комплексных соединений:
(Си(NoНз)л]В:
‚ [Сч(чНа)т
› НзО]Во; [Сч(ЧНо)АТВ;
[Сч(ЧНа): НоОТВ
тде В — остаток одноосновной кислоты.
‚$оличество аммиака, входящего в состав комплексных соедине-
ний, зависит от концентрации свободного NoН, в растворе и изме-
няется в пределах 1—5 моль/г-экв меди. Под свободным аммиаком
239

Таблица У-8. Состав медноаммиачных растворов
Нарнбь?і}»’хшт Ф“%”Ё’Ёт'
Ацетатные
Компоненты
содержание, г/л
ОМ ЛОНЕ ОВ щ аН ОНО КАЕН 77—90
125,8 128,2 1370°
{КПоет ОЕр оИн оАЛОН оА еННЙ 16—18
19,6
19,9
1а
СЧобщ -
САОоо НАНО ОО ЛЕНЕ Н рн 93—108 145,4 1484 1542
Н еео оаОа ет е НЕ 90—114 150,4 1534 164,9
Кислота
/
угольная
125—134 948 947 89,5
муравьиная
—
645
—
—
уксусная
—
=
пе 174
понимают его концентрацию в растворе, соответствующую пар-
циальному давлению паров NoН
свободного аммиака более 0,1 моль/л одновалентная медь образует
© ним комплексное соединение, в котором на один атом меди при-
ходится две молекулы NoН,,.
Сущность процесса абсорбции окиси углерода раствором ком-
плексного соединения одновалентной меди, согласно исследованиям
Форстера и Бланкенберга, Ван-Кревелена и Баанса, описывается
реакцией —
:
[Са(МНа)»]*-- СО --МNoН; ==> [Сщ(МНа)з ‹ СО]--0
(\.8)
по которой 1 г-экв одновалентной меди поглощает { моль окиси
углерода. На равновесие реакции (У.8) влияет давление, температура
‚и концентрация свободного аммиака (по закону действия масс).
Процесс медноаммиачной очистки можно рассматривать
цикл, состоящий из стадий абсорбции и регенерации.
В медноаммиачном растворе, содержащем одновалентную медь,
устанавливается равновесие
как
2Сп* ©==* Си2*-ЕСп
(М.9)
Выпадение осадка металлической меди возможно при недоста-
точной концентрации двухвалентной меди в растворе, поэтому для
обеспечения устойчивого равновесия в растворе примерно 15—20%
общего количества в нем меди должно находиться в двухвалентной
форме.
<
В процессе абсорбции окиси углерода при высоких `давлениях
наблюдается восстановление водородом и окисью углерода двух-
валентной меди в одновалентную:
2Си?*
-- Н, + 20Н-=2Си* ЭНОО
(\.10)
2Си?+-- СО --20Н-=2Си* СО -ННоО
(У.11)
В процессе регенерации медноаммиачного раствора при повышен-
ной температуре окись углерода, входящая в состав комплексного
соединения, восстанавливает двухвалентную медь по реакции (У.11),
240
з Над раствором. При концентрации`
и
о
а
Е
е
н
о
й
и В. Т. Чагунавы:
200
' і„у
@Рсо я 150
ЕЕЕ
У со=Й — (М.12)
:ЕЕЕЕ
обр
700
:
ы
80
с
н
: | СЕТЕЕЛЕ)
Ра
селОИ
ЕВЕ
тде Исо — объем ©СО, погло- ;Ё
аа ла
щенной одним объемом раствора Ё_ оВЙ
3ЕпЕя
при равновесии в3 нормальных ' ВЛЕ
8
условиях, — м“/м раствора; В т 7 [ „й
И,„ — предельная абсорбщион- ® ее
ная емкость раствора (при усло- ® ;) й:і—‚_‚: Е
-
° вии, что на 1 г-экв одновалент- Е
'шЕ
ной меди приходится { моле-
ЕЕЫ,
ЕЕ
кула СО), м“%/м% раствора; //
Е
рсо — парциальноедавление СО, й Е
ЕЕЕ
ЕНЕа
МН/м*; а — коэффициент, зави- :
ЕЕЕ
сящий от температуры и состава у
СЕ
тогда при недостатке Си** металлическая медь выпадает в осадок
|реакция (\.9)].
‘
[реВ Цизотёрми)ческшх условиях равновесие между окисью углеръдва_
и медноаммиачным раствором удовлетворительно описывается ур
нением Н. М. Жаворонкова — ;)
0102030%05ОБ07080910
раствора (рис. \-4).
мольное. отношение ©.в/бси*
образовав уравнение
_
Ё[Ё.ре рл чИм
Рис. У-4. Зависимость коэффициента а
о
в уравнении (\.12) от температуры
ора:
У
@
4
и состава раств
ы
о—-ПУр
1—при10°С;2—при20°С;3—при30°С;
Ут 1теРоо =
4—при40°С.
И
‹
ся
где т — количество одновалентной меди (в.СГ(—)ЭКЁЗ„ прихЁЁЁтЁЁВО
бированной ‚ 1/ — ко):
при равновесии на { моль абсор
с
рёстёоренной СО (в моль), приходящееся при равновесии на 1 т-Э
одновалентной меди.
_
|
- Практически в состоянии равновесия 1/т << 1. Таким обраЁЁ%
величина 1/т. предётавляет собой степень насыщения: одновален
омплексном соединении.
меди окисью углерода в к
.!
ДПри абсорбции СО всегда происходит поглощение КО ОЁНЁЁРЁТ
менно присутствующей в газовой смеси. ДвъЁ)кисЬбуглЁр](;Ёа сэо;рш.лъ;Е:
ийные соли. При абсорбц
с аммиаком в растворе аммон
_
5
ляется 10,5—13,2 ккал/моль (44—55 кДж/моль) тепла, при абсор
ции СО, — в среднем 15 ккал/моль (63 кДж/моль).
о
-Повышение температуры в процессекабсорбциЗЁЛЁМЁЁТеЁД{;рванпя
влево. Как пока
весле реакции поглощения СО
пок
.
Жавор%нкова и Чагунавы, скорость абсорбции с повышением темп
атуры уменьшается.
|
1? Ёзепёнь насыщения раствора окисью углерода в осно%номбз;ЁЁЁитз
от температуры. Оптимальной температурЗЁ процесса абсорбц
является температурный интервал 0—10 °С.
244
16 Заказ 984

Абсорбционная способность медноаммиачных растворов прямо
пропорциональна концентрации одновалентной меди в растворе.
В медноаммиачном растворе аналитически определяют общую кон-
#
центрацию аммиака (аммиак,
'
комплексно связанный в со-
единение © одновалентной
и двухвалентной — медью,
аммиак, свявзанный © кис-
лотными остатками и избы-
точный, О так — называемый
свободный, аммиак). Неко-
торые исследователи пола-
тают, что в реакции абсорб-
ции ©СО участвует только
1'//
«активный» аммиак. Согласно
их представлениям, аммиак,
связанный в комплексные
0
- т - т; соединения с двухвалентной
/ольнов отношение NoН.3 антив: Си’ медью, и` аммиак, образу-
ющий с СО, карбонат аммо-
ния, «пассивен» в реакции
абсорбции окиси углерода.
<
ы
|
Ц
<
5
5
<
П
о
г
л
о
щ
е
н
и
е
С
О
,
м
У
/
м
”
р
а
с
т
в
о
р
а
`
&
Рис. \-5. Зависимость абсорбщионной спо-
собности — медноаммиачного карбонатного
раствора, содержащего {0 вес. % Си*,
от температуры и концентрации «актив-
ного» аммиака (по Эталону) при давлении
Рсо = 160 мм рт. ст.:
Т—-при17°6;2—при25°С; 3—при32°С
(объем поглощенной СО приведен к нормальным
условиям; пунктиром показан предел абсорбци-
онной емкости раствора).
миак определяется по раз-
ности между общим содер-
жанием МNoН, в растворе
и содержанием ‹«пассивного»
аммиака.
:
На .рис. No-5 показана вависимость абсорбционной способности
медноаммиачных карбонатных растворов от мольного соотношения
«активного» аммиака и одновалентной меди.
Приготовление и регенерация медноаммиачного раствора
Для приготовления свежего медноаммиачного раствора метал-
лическую медь растворяют в водном растворе аммиака в присутствии
кислорода воздуха. При этом протекает сравнительно медленная
реакция:
я
Ё
Си-+4МНа --0,503 - Н5О —> [СщМНа)4]?*-20Н-°
Образующийся комплексный ион двухвалентной меди быстро
реагирует с металлической медью:
-
[Си(NoНа)4]
" -Е Си — > 2[Си(NoНз)»]*
(\.14)
Далее комплексный пион одновалентной меди окисляется кислоро-
дом воздуха в присутствии кислоты по реакции:
2[Сщ(МНо)»]*
-- АМН$ --2ВСОО- --1/50; —>
—> 1СщМНа)]**
- Н0 --2ВСООН
где В — радикал органической кислоты.
242
(М.15)
Условно «активный» ам--
(у.43) |/
Процесс восстановления двужвалентной меди в одновалентную
многократно повторяется, что приводит к растворению металличе-
ской меди. При добавлении в раствор уксусной кислоты повышается
ето температура вследствие выделения тепла нейтрализадии и уско-
‚ряется процесс растворения меди. Подача в раствор газообразной
двуокиси углерода также способствует более быстрому растворению
меди.
-
!
З
В ходе приготовления свежего медноаммиачного раствора в нем
необходимо поддерживать — нужную — концентрацию — аммиака,
хотя это связано с потерями NoН, вследствие его летучести. Пар-
циальные давления паров аммиака, СО, и НО над медноаммиачными
растворами возрастают с увеличением температуры и кондентрации
компонентов.
При ретенерации медноаммиачного раствора его осторожно нагре-
вают [равновесие реакции (\.8) смещается влево], не допуская пере-
трева, приводящего к разложению раствора вследствие активизации
восстановительных процессов по реакциям (У.9) и (У.11). -
Характер аниона кислоты не определяет абсорбционную способ-
ность медноаммиачного раствора, но влияет на его стойкость,
особенно в пропессе регенерации.
_
`
Для снижения температуры регенерации раствора процесс ведут
в вакууме (остаточное давление 0,1—0,2 кге/см?). Обычно в таких
условиях проводят регенерацию менее стойких карбонатных раство-
ров. Растворы, содержащие уксусную кислоту, более стойки при
нагревании, поэтому температура их регенерации может дости-
тать 80 °С.
Повышение температуры при регенерации медноаммиачных рас-
творов необходимо не столько для удаления окиси углерода, которая
выделяется из раствора при снижении давления и сравнительно
небольшом подогреве, сколъько для разложения карбонатных соеди-
нений и удаления из раствора СО,. Регенерированный раствор после
охлаждения вновь возвращается в цикл абсорбции. При этом кон-
центрацию аммиака и двухвалентной меди в растворе необходимо.
поддерживать на заданном уровне путем восполнения их потерь
довированием этих компонентов в раствор.
При абсорбции СО медноаммиачный раствор поглощает из газа
также СО,‚ О,, Н, и МNo,. В процессе регенерации эти компоненты,
аммиак и пары воды выделяются изв раствора. Для уменьшения
потерь аммиака газы обычно промывают отработанным медноаммиач-
ным раствором до его нагревания. При этом из газа поглощается
до 90—95% аммиака, ббльшая часть водяных паров и некоторое
количество СО,. Газы регенерации, выходящие из абсорбера-про-
мывателя, содержат в основном СО,‚ СО, Н, и МNo,, а также 1—
3 объемн. % МН, и водяные пары.
После отмывки от аммиака гавы, выделившиеся при регенерации
раствора, могут быть возвращены на конверсию окиси углерода.
16*
\
: ПоАЗ,

Установки для медноаммиачной и щелочной очистки
Известны различные технологические схемы медноаммиачной
очистки и регенерации медноаммиачного раствора, отличающиеся !
применяемым в процессе давлением от 400 до 320 кте/см? (10—
82 МН/м?), составом медноаммиачного раствора, технологическим
режимом и оборудованием.
:
Очищенный
203
Раствор
!
ТЕЫ
щелоча
©
Отработанный,
Ё
|-2
мебноаммиачныхй
©
|—
раетвор
4
@
Е
-
в промемнсуточный
©
десордер
®
/
се
| бтлинии ручного
дросселироВания
7
`
рованный
Отработанный
мебнопммиачный
равтвор щелочи
ОНОВОр
Рис. \-6. Схема очистки газа от окиси п двуокиси углерода медно-
аммиачным и щелочным растворами под давлением:
1.— маслоотделитель (фильтр); 2 — медноаммиачный скруббер; 8 — брызго-
отделитель; 4 — тделочной скруббер; 5 — рекуперационная машина; 6 — бу-
ферный.сосуд; 7 — питательный насос рекуперационной машины; & — трех-
скальчатый насос высокого давленил,
Ниже описана типовая установка, работающая под давлением
320 кге/см? (32 МН/м?) на ащетатно-карбонатном медноаммиачном _
растворе. !
Исходный газ, содержащий до 4—5% СО и 1,2—2,0% СО,, после
сжатия в гавовом компрессоре (рис. \-6) проходит маслоотдели-`
тель 7, установленный на коллекторе, и поступает в нижнюю часть
скруббера 2, орошаемого охлажденным медноаммиачным раствором.
Гав, проходя насадку скруббера навстречу потоку раствора, очи-
щается от СО и большей части СО, и из верхней части аппарата
направляется через брызгоотделитель 2 на тонкую доочистку от СО.
в щелочной скруббер 4.
!
Медноаммиачный раствор подается в скруббер плунжерным
насосом & высокого давления и рекуперационными машинами 5.
Газв поступает в нижнюю часть скруббера 4 и барботирует через
слой раствора аммиака или каустической соды. Далее гав проходит
верхнюю часть скруббера, снабженную колпачковыми тарелками,
244
ТЯ
9
0
->
на которые подается циркулирующий раствор щелочи (5—7%-ный
водный раствор аммиака или No0ОН). Очищенная от СО, азотоводо-
‘родная смесь выходит из скруббера 4 сверху, и направляется на
синтев аммиака. В очищенной азотоводородной смеси содержание
СО составляет не более 20 см%/м®, СО, — 0—5 см“/м?.
Свежий раствор щелочи из емкости подается на питание скруб-
бера плунжерным насосом высокого давления (на рисунке не пока-
зан). Отработанный щелочный раствор по выходе из нижней части .
Газы десорбции
(СО, СО», Н», No, МНа)
Газы регвнерации и десорбиии,
(СО, СО», Н», No, МНа) ла очистку от NoНз3
РвгвнерироВанный
° раствор на
очистку газа
феа
:
МН3 208
еч=
МНа
ёоствор
жийк.
из линии
Оросвели-
‚ робания
Д
и
р
к
у
л
и
р
у
ю
Щ
и
й
к
о
н
д
б
е
н
о
д
т
Х
е
н
б
е
н
с
а
т
р
е
к
и
п
ё
2
Э
,
Г
р
а
ц
и
о
н
Н
О
Й
м
а
ш
и
Н
Ы
МНа эжибк.
л
о
н
б
е
н
с
О
л
т
А
а
с
т
в
о
р
11 вОЗЙт?.
Рис. М-7. Схема установки для регенерации медноаммиачного раствора:
'
*
‚ 8 — водяной холо-
1 — промежуточный десорбер; 2 — совмещенный регенератор;
:
дильнён; 4 — аммиачный холодильник; 5 — бак дпя регенерированного раствора; _
6 — фильтр; а — регулирующие клапаны; ©6 — измеритель расхода; Г — измеритель.
температуры; Н — измеритель уровня.
скруббера дросселируется и‘направляется на регенерацию, проводи-
мую путем нагревания раствора аммиака до кипения в отгонной
колонне. О регенерации _отработанног‚% раствора Ё{-Ё)Ю натра см.
стр.202. /Мво,‹(@ (И=/о004-(0 >
Схема регенерационной установки показана на рис. У-7.
Отработанный медноаммиачный раствор из скруббера очистки,
отдав свою энергию в рекуперационных машинах, поступает в про-
межуточный десорбер 7, где под давлением 4—6 кгс/см? (0,4—
0,6 МН/м?) из раствора выделяются практически нацело азот и водо-
род и частично другие тазы (СО, СО,, NoН,). Эта газовая смесь отво-
дится ив десорбера через регулирующий клапан на установку
улавливания аммиака.
-
245

Медноаммиачный раствор, выходящий из промежуточного десор-
бера снизу, поступает в регенератор 2. Сначала его направляют
в верхнюю часть регенератора — аммиачный абсорбер. Снизу сюда
поступают газы, выделявшиеся при регенерации раствора (СО, СО,,
МН,, водяной пар). Раствор, орошающий насадку аммиачного абсор-
бера, поглощает из гавовой смеси NoН,, пары воды и частично СО,.
Вследствие выделения теплоты абсорбции раствор нагревается до
50 °С, что способствует лучшему выделению из него окиси углерода.
Из аммиачного абсорбера раствор через внешний трубопровод
поступает в трубы теплообменника, расположенного в нижней части
регтенератора 2, где нагревается регенерированным раствором, дви-
жущимся в межтрубном пространстве.
Снизу в регенератор подводится сжатый воздух, что позволяет
регулировать концентрацию двухвалентной меди в растворе, со-
тласно реакции (У.15), в тех случаях, когда будут превалировать
восстановительные процессы. Совмещенный регенератор схема-
тично показан на рис. \-8 (стр. 248).
Далее раствор поступает во второй теплообменник 4 регенератора',
тде подогревается конденсатом, циркулирующим в,системе скруб-
бер — охладитель установки для моноэтаноламиновой очистки
газа. Затем раствор поднимается в третий теплообменник — подогре-
ватель3 регенератора и нагревается паром до конечной температуры
16—80 °С. Здесь из раствора выделяются СО,, NoН,, пары воды
и остатки СО. Из верхней части совмещенного регенератора медно-
аммиачный регенерированный раствор через внешний трубопровод
поступает в нижний трубчатый теплообменник 6, где охлаждается
‚ раствором, направляемым на регенерацию.
.
На выходе из этого теплообменника температура раствора соста-
вляет 62 °С. Далее он охлаждается до 25—30 °С в водяном холодиль-
нике 8`(см. рис. \-7), затем до 10 °С в аммиачном холодильнике 4
и поступает в бак 5. Отсюда раствер направляется на фильтр 6
‚ й возвращается в цикл очистки газа.
Газы, выделяющиеся из промежуточного десорбера / и аммиач-
ного абсорбера в регенераторе 2, направляются на улавливание из
них аммиака охлажденным конденсатом (на рис. не показано). После
конденсатной промывки газы регенерации газодувкой направляются
на конверсию окиси углерода.
:
Слабая — аммиачная — вода, образующаяся при — промывке
газов регенерации, направляется на использование.
Вакуум-регенерация медноаммиачного раствора '-
При применении карбонатных медноаммиачных растворов с невысокой кон
центрацией-одновалентной-меди (77—90 г/л) и аммиака (90—114 г/л) регенера-
цию - отработанного Ваствора проводят при разрежении 440—080 мм рт. ет'
и температуре 45—50° С.
Очистка гава карбонатным раствором не обеспечивает требуемой чистоты
таза, очистная установка громоздка и сложна. Поэтому в отечественной азотной
промьшленности этот способ очистки не применяется.
:
246
Основное оборудование установок
Регенератор представляет собой вертикальный аппарат колон-
ного типа (рис. М-8), состоящий из аммиачного абсорбера, тепло-
обменников, ‘восстановительного объема, парового подогревателя
и сепарадионной части.
Аммиачный абсорбер, размещенный в верхней части регенера-
тора, снабжен насадкой из металлических или керамических колед
(размером 50 х 50 х 1,5 мм), высота насадки 3500 мм. Верхняя
часть абсорбера снабжена паровой рубашкой для предотвращения
возможности отложения твердых карбонатов аммония на внутренней
поверхности аппарата.
Теплообменники регенератора представляют собой кожухотруб-
чатые вертикальные аппараты, смонтированные в общем кожухе
диаметром 1800 мм. Трубки теплообменников диаметром 25 мм
(2582 шт.) имеют различную длину. В нижнем теплообменнике длина °
трубок 4000 мм, в верхнем — 3500 мм. Поверхность теплообменника.
в них состветственно 745 и 650 м?.
Паровой подогреватель находится под расширенной сепарационт
ной частью регенёератора. При том же наружном диаметре кожуха
(1800 мм) он имеет меньшее количество трубок (1723 шт.), так как
в подогревателе равмещена пентральная труба для циркуляции
раствора, занимающая часть поперечного сечения аппарата. Раствор
движется снизу вверх в трубках подогревателя диаметром 25 мм
и длиной 2500 мм. Поверхность теплообмена в подогревателе соста-
вляет 310 м?.
Медноаммиачный скруббер (рис. \-9) для очистки таза от СО
п СО, медноаммиачным раствором под давлением 100—320 кго/см®
(10—32 МН/м?) представляет собой колонный аппарат, цельнокован-
ный или сварной из толстостенных штампованных полуцарг (метод
электрошлаковой сварки). Применяются скрубберы с различным
внутренним диаметром (до 1200 мм).
Насадкой скруббера служат металлические кольца размером
50 х 50 х 1,5 мм, слой которых опирается на колосниковую ре-
шетку. Под основным слоем насадки имеется ее второй слой, он
является дегазационным и необходим для выделения из раствора
механически увлеченных` им пузырьков азотоводородной смеси.
В верхней части скруббера расположен сепаратор для отделения
от газа капель раствора. В скрубберах некоторых конструкции
предусмотрен выносной сепаратор.
Рекуперационнаямашина (рис. М-10) представляет собой двухцилиндровую
поршневую ГИДР&ВЛЕЧВСЦУЮ машину, ПРИМЭНБ'НИО котороий позволяет ИСПОЛЬВО'
вать энергию отработанного медноаммиачного раствора, выходящего из скруб-
беров, для подачи в скрубберы свежего раствора. Нижняя часть дилиндров
рекуперационной машины работает на отработанном медноаммиачном растворе,
верхняя часть — пна регеперировапном растворе. ЖПДНОСТИ ЦООЧЕРОДЧО посту-
пают снизу и сверху в цилиндры 7 и #, для распределения жидкостей служат
золотники 5 и 6.
Жидкость под давлением проходит через открытые отверстия золотника
в цилиндр и поднимает поршень. Находящийся над поршнем свежиий раствор
.
!
2А7

ГазЗы,
‚рвеснерации *
‹ Отработанный,
— раствор Т
7
Ф1600
|
||
— й2600
Газы
Оесороции
78
-
-)
Пар
©
„Н
®
Е& |Т
©ЁЁ Ц іі(вдг
3Ёа8& иденсат
ЕГ515е
Заы |
7
55
Е
ЕЕ —>& 7800
И
З&
ЧЕ
;
ЧС
КОИ
ъ
93 ЧЦ_
< Э‹ё
<8с5,
е?
|| ||
М ||| 2вгенери!-|
| іі |||Робанныи?
МОЛ ‚рОствор В
—
‘гоЛОдилЬ"
-0
НиКи
Сжотый _
Й
Возбух: ТИ
?’
Рис. No-8. Совмещенный регенератор
медноаммиачного раствора:
1 — абсорбер; # — сепаратор; 3 — подогрева-
тель; 4—-тепл’ообменпин раст’вор—ноёдеёсат;
3 — редукционный объем; 6 — теплообменник
раствор — раствор; 7 — спускные штуцера.
Очищенный? — Раствор
га!
ГН
Растворх || Растйор
сиенализатеру || к пегулятепу
роВыя
Рис. \-9. Медноаммиачный скруб-
бер:
1 — сепаратор; 2 — основной слой насадки;
8 — дегазационный ' слой насадки,
нагнетается в коллектор питания скрубберов. Когда в одном цилиндре поршень
совершает движение снизу вверх, являющееся рабочим ходом, в другом цилия-
дре поршень опускается вниз, и пространство над ним заполняется свежим рас-
твором, подаваемым центробежным питательным насосом.
Одновременно отработанный раствор выдавливают в промежуточный десор-
бер, являющийся буферной емкостью между очистными скрубберамии отделе-
нием регенерации раствора. В этот момент полость дилиндра, находящаяся
ЭвевиерироВанный мебно-
2
аммиачный раствор В
скрубберы Высокого
с
_ д&пб’лвния МЕВ ;
||
||
1
|
т
7
||
||7
Рвавнерированный
/
||
11
раствор. из нпсосов.
&
е
И
||
Щ
Г
ра Отработанный ]
'
:Ё 72
277
сетвор!. 13
'
.
скрубаеров
||7ёМ
НЧЕЯ И ЕНЕ
—З
|[1]
с
5і
ОЙл
||
%[ 10
10|
70
| [ |сивтема
\-79
70 70
| | |гибвавлического
управления
:
]
о-
Е
Раствор
на регвнерацию
Гибравлическая экидкость
Рис. \-10. Схема действия рекуперационной машины:
1 — левый дилиндр; 2 — правый цилиндр; , 4 — двойные обратные клапаны;
5, 6 — золотники управления; 7, & — направляющие; 9 — золотник предваритель-
ного управления; 10 — проссельные вёнтили; 11 — дифференциальные вентили;
12 — груз; 18 — обратные клапаны,
ниже поршня, отключена от скрубберов с помощью распределительного волот-
ника. Переключение золотников осуществляется гидравлически через золотник
управления 9. В качестве гидравлической жидкости используют медноаммиач-
ный раствор. Золотник управления получает импулье от противовесов штанги
переключения, связанных со штоками цилиндров.
Во избежание перерывов подачи свежего раствора в скрубберы рабочий ход
и ход наполнения цилиндра машины свежим раствором согласовываются, при
этом продолжительность хода наполнения должна быть меньше продолжитель-
ности рабочего хода. Количество жидкости, поступающей под поршви цилин-
дров, больше количества свежей жидкости, подаваемой в верхнюю часть цилия-
дра под поршнем.
249

Из медноаммиачных скрубберов часть раствора выходит, минуя
рекуперационные машины, непосредственно в промежуточный десор-
бер, что дает возможность регулировать уровни жидкости в скруб-
берах. Эти причины, а также неизбежные гидравлические потери
и утечки жидкости в золотниках обусловливают необходимость
перекачивания части раствора (15—20% общего количества цирку-
лирующей жидкости) насосами высокого давления, приводимыми
в действие электродвигателями.
:
Характеристика машин для подачи медноаммиачного раствора
на абсорбцию газа в скрубберы высокого давления приведена
ниже:
Трехплунжерные насосы высокого давления:
Рабочее давление, кгс/см?
‚ .. 340 (34 МН/М?)
Диаметр плунжера, мм
8
Одащтунжера
омм аат ое аао оаЕ ро
350
Частота вращения вала, об/мин . . .7. .. ...
95
Производительность, м%/9 .. .. .. .....
25
Мощность электродвитателя, кВт . . . . .. ..
400
РЗКУПВРЦЦНОПНЫО машины:
Рабочее давление, кгс/см?
2
Диаметр цилиндра, мм
340 (34 МН/м?)
ВНОШНИИ с
Но аН
960
ВНУХреннии ао тоы ай ао ЕНОЛа `650
Дизметр питока, мм оо
155
Жол, поритая мма о,
2800
Количество двойных ходов в час . .. .. ,..
)3е
Производительность, м8/ч
питательного насоса
КО СНИАЯ ЕНО лЕ ЗЫ ЧЬ
150
Напор, развиваемый питательным насосом рекупе-
рационной машины, м жид. ст. . . . . .. ..
212
л
а
Таблица, Т/_-4. Расходные коэффициенты медноаммиачной очистки газа
и тонкой очистки от СО, аммиачной водой
(включая регенерацию медноаммиачного раствора)
На 1000 м*
газа до
Показатель
(ЁЁЁВЪ!ЁЪ
аііёніаёа На 1 т азота
и760мм
)
рт. ст.)
Расходы:
:
‚ пар (Р —=3 кгс/смё, или 0,3 МН /м?),
`
Кг
100
310
380
электроэнергия, кВт:ч . . ....
14
43
52
НОа ооа ао ОЛЕ ло
5
15,6
19
аммиачный холод, ккал . .. ..
33 600
103 000
125 000
:
КДжено ннНЕ 140 000
430 000 520 000
аммиак, кг .
СО КОСО АКЛАЕСВи
0,65
2
2,4
мОЛВ ОНО НЕаа
НАН
0,033
01
0,12
_ уксусная кислота 100%-ная, кг . .
0,05
0,15
0,18
Отходы:
'
:
<
ретурный газу ме оо
65
200
240
250
`
'
. Привод насоса осуществляется от электродвигателя мощностью
175 кВт. :
`
Расходные коэффициенты по медноаммиачной очистке газа при-
ведены в табл. \-4.
Е;
4. СРАВНЕНИЕ СПОСОБОВ ОЧИСТКИ ГАЗОВ
ОТ ОКИСИ УГЛЕРОДА
*
В зависимости от схемы производства аммиака в каждом кон-
кретном случае целесообразно сочетать различные способы очистки
конвертированного газа от СО, и СО.
_
В азотной промышленности получили распространение следующие
сочетания способов очистки конвертированного газа:
4) водная — очистка, — медноаммиачная — очистка, — щелочная
очистка;
2) МЭА-очистка без давления, медноаммиачная очистка, очистка
аммиачной водой;
3) водная очистка, щелочная очистка, промывка жидким азотом;
4) мышъяково-поташная очистка, хцделочная очистка, промывка
жидким азотом;
®
5) двухступенчатая МЭА-очистка, щелочная очистка, промывка
жидким авотом;
.
6) очистка холодным метанолом, промывка жидким авотом;
7) МЭА-очистка, метанирование.
Различные способы очистки газа от окиси углерода обусловили
различные требования к` предварительной очистке от двуокиси
углерода. Так, при медноаммиачной очистке от СО допускается
сравнительно грубая очистка газа от двуокиси углерода. При про-
мывке жидким азотом, наоборот, требуется тонкая очистка от СО.
Метанирование эффективно при высокой степени конверсии
окиси углерода и после глубокой очистки газа от СО. —
Медноаммиачная очистка от СО, отличающаяся сравнительной
простотой применяемого оборудования, позволяет осуществлять
тонкую очистку газа в одну ступень при довольно высокой концен-
трации СО в исходном газе (5—6%).
Однако этот способ имеет недостатки: трудность обеспечения
и поддержания оптимального состава медноаммиачного раствора
и условий очистки, что приводит к недостаточной стабильности про-
цесса, значительным потерям аммиака при регенерации, выпадению
осадков металлической меди из раствора, загрязнению окиси угле-
рода аммиаком, наличию вредных стоков и т. д.
Нк
Промывка газа жидким авотом лишена в значительной степени
указанных недостатков, поэтому таким способом можно получать
весьма чистую азотоводородную смесь для синтеза аммиака. Однако
данный метод по энергетическим зватратам не экономичнее медно-
аммиачной очистки и требует более сложного в изготовлении обору-
дования и специальных дефицитных — материалов для _ его
выполнения.
254

Осуществление глубокой конверсии окиси углерода на низко-
- темнературном катализаторе позволило применить более экономич-
ный способ очистки гава от СО и остатков СО, гидрированием до
метана. Способ метанирования не имеет недостатков указанных
выше способов. По сравнению с медноаммиачной очисткой он поз-
воляет снизить себестоимость аммиака на 2 руб./т. В настоящее время
метанирование внедряется в схеме агрегата производства аммиака
большой единичнои мощности.
5. ОХРАНА ТРУДА И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ
ПРИ ОЧИСТКЕ ГАЗОВ
При очистке газовых смесей от сернистых соединений СО, и СО
применяются газовые смеси и сорбенты, обладающие пожаро- и взры-
воопасными и токсическими свойствами. Особую опасность пред-
ставляют сжатые газовые смеси, содержащие взрывоопасные и токси-
ческие компоненты.
Из примесей, содержащихся в перерабатываемых газах, наиболее
‚ токсичными являются окись углерода, аммиак, сероводород, этип-
меркаптан, мышьяковистый водород, карбонил никеля, метанол.
Токсические свойства окиси утглерода, сероводорода и аммиака
описаны в других главах (стр. 96, 333).
Этилмеркаптан. представляет собой бесцветную или слабо окра-
› шенную жидкость с температурой кипения 37 °С и относительной
плотностью по воде (при 20 °С), равной 0,839, обладающую отврати- °
тельным запахом. Температура самовоспламенения 299 °С, пары
в смеси с воздухом вврывают в пределах концентрации 2,8—
18,2 объемн.% .
При больших концентрациях этилмеркаптан действует на цен-
тральнуюнервную систему: вызывает судороги, параличи и смерть
от остановки дыхания; при малых концентрациях он вызывает реф-
лекторную тошноту, толовную боль. Предельно допустимая кон-
центрация (ПДК) этилмеркаптана в воздухе рабочей воны произ-
водственных помещений & мг/м“.
Мышьяковистьий водород— бесцветный гав, с сопутствующими
примесями пахнет чесноком. Очень ядовит, вывывает поражение,
нервной системы и выделение гемоглобина из красных кровяных
телец. ПДК мышъяковистого водорода 0,3 мг/м®.
Мышьяковистый водород может образоваться при подкислении
содержащих мышьяк растворов в присутствии желева.
'
Карбонил никеля No(С0), может образоваться в метанаторе при
соприкосновении никелевого жатализатора с гавом, содержащим
окись угдерода при 120 °С. При 180—200 °С карбонил никеля раз-
лагается. ПДК карбонила никеля 0,0005 мг/м°. Во избежание обра-
зования карбонила никеля никелевый катализатор охлаждают азо-
том, а при разогреве гавом, содержащим окись углерода,
поддерживают высокую скорость подъема температуры.
Метанол (метиловый спирт) представляет собой сильный, пре-
252
В
н
о
щ
Е
г
е
имущественно нервный и сосудистый яд. В организм человека
метанол может поступать черёв дыхательные пути и кожу.
паров метанола 50 мт/м3.
По запаху и вкусу метанол напоминает винный спирт, поэтому
особенно опасен прием метанола внутрь;: 5—410г могут вывзвать
отравление человека, 60—100 г — смертельная доза. Метанол легко
воспламеняется, температура его вспышки 16 °С: При испарении
онвзрывоопасен, пределы взрываемости его в смеси с воздухом
5,5—-66,5%.
ЁЁтделения очистки коксового, водяного, полуводяного и кон-
вертированного газов от СО, и СО являются взрывоопасными. Воз-
можность возникновения пожара или взрыва может создаваться
при нарушениях технологического режима, подсосе воздуха в гав
или в ревультате обравования в производственных помещениях
взрывоопасных гавововдушных смесей, при прорыве газов через
неплотности оборудования, коммуникаций и запорной арматуры.
При эксплуатации аппаратов, машин и трубопроводов для горю-
чих газов и их смесей необходимо строго соблюдать правила и нормы
техники безопасности, а также рабочие инструкции по обслужива-
нию производства. Запрещается подтяжка крепежных деталей флан-
цевых и других соединений для ликвидации пропусков газов, если
система находится под избыточным давлением свыше 0,7 кгс/см®
(0,07 МН/м?).
:
Устранение пропуска газа из аппаратов и трубопроводов, находя-
щихся под давлением, может привести к разрыву креплений, нару-
тшению герметичности и выбросу вредных веществ в помещение.
Повышение и снижение давления следует производить постепенно,
по установленному для данного оборудования регламенту. -
Инертный газ, применяемый для продувок, должен содержать
ограниченное количество кислорода и совершенно не иметь горючих
примесей, что проверяется анализом газа перед продувкой. Проду-
вочный азот должен содержать не более 3%
На участках, где наиболее вероятно скопление горючих газов,
рекомендуется — устанавливать — автоматические — газоанализаторы
с ситнализацией о появлении в вовдухе гортючих газов, предупрежда-
тощей о возможности создания вврывоопасной концентрации.
При обслуживании сосудов и аппаратов, работающих под давле-
нием, необходимо соблюдать правила эксплуатации, установленные
Госгортехнадзором. Особое внимание следует обращать на правиль-
ность измерения давления в аппаратах и не допускать превышения
установленного рабочего давления, надо проверять также наличие
и исправность предохранительных клапанов.
На аппараты, коммуникации и арматуру, работающие под давле-
нием, должна быть оформлена техническая документация, в которой
в установленном порядке фиксируется их состояние и результаты
периодического осмотра и проверки.
Для сосудов, работающих под избыточным давлением выше
0,07 МН/м?, Госгортехнадзором установлены сроки наружного
253

и внутреннего осмотра и ГИДРЕ‚\ВЛИЧВСКОГО испытания. РВГИСТРЕ—
ционный номер сосуда, разрешаемое давление и даты освидетель-
ствования и гидравлического испытания должны быть четко нанесены
на аппарате. Испытания герметичности аппаратуры и коммуникаций
под давлением производятся в соответствии с правилами Госгортех-
надвора с оформлением необходимой документации о результатах
испытаний.
Надежность газопроводов для горючих газов проверяется также
путем периодических гидравлических и пневматических испытаний.
Сроки проведения испытаний для газопроводов, работающих под
давлением, регламентированы соответствующими правилами.
Арматура газопроводов является наиболее ответственным эле-
ментом гавовых коммуникаций, так как служит для отключения
аппаратуры от действующих систем, и должна находиться под по-
стоянным, тщательным надзором.
службой технического надзора предприятия, которая должна сле-
дить за своевременным и качественным проведением осмотров
и ремонта арматуры. Применение чугунной арматуры на тавопро-
водах ограничивается областью невысоких Д&ВЛВНИИ и УМВРЭННЬПС :
температур
Ее исправность проверяется
ГЛАВА УГ
СИНТЕЗ АММИАКА
1. СВОЙСТВА АММИАКА ,
Аммиак представляет собой бесцветный газв с удушливым резким
запахом. При нормальных условиях плотность газообразного амми-
ака составляет 0,774 кг/м®. При охлаждении до —33,4 °С
(760 мм рт. ст.) аммиак сжижается и при <-78 °С затвердевает в виде
кристаллов кубической формы. Жидкий аммиак — бесцветная
жидкость — плотностью 0,6814 т/м° при температуре, кипения.
Критическая температура аммиака 132,4 °С, критическое давление
111,5 кгс/см® (11,‚1 МН/м?). Теплосмкость аммиака при посто-
янном — давлении и 25°С равна 8,523 ал/(моль.°С), или
35,46 вЦж/(моль:К); теплота испарения при —38,4 °С составляет
5,581 ккал/моль, или 23,22 кДж/моль.
Аммиак вступает в реакции присоединения, замещения и раз-
ложения. С кислотами он образует соли, например с азотной кисло-
той — нитрат аммония (аммиачную селитру)
МNoН, -- НNo0, = МНАМNoО,
с серной кислотой — сульфат аммония:
2NoНз-- о504 = (NoН4)»З0,
Эти и ряд других солей аммония находят широкое применение
в промышленности и в сельском ховяйстве. Жидкий аммиак, его
водные растворы, а также растворы карбамида, аммиачной селитры
и других солей в аммиаке, называемые аммиакатами, испольвуются
в качестве жидких удобрении
Аммиак хорошо растворяется в воде (около 700 объемов мН,
в 1 объеме воды при 20 °С и 0,1013 МН/м?, или 760 мм рт. ст.) При
растворении аммиака в воде протекает реакция:
МН -- НО©=* No40Н
ЭЛВКТР-ОЛПТИЧЭ'СКЗЯ дисссодиация тидроокиси аммония про-
текает по типу щелочи:
МНАОН
« МНФ ГОН-
Количество гидроксильных ионов в растворе МН,ОН незначи-
тельно, так как одновременно происходит распад гидроокиси на
М, и НО, поэтому МН,ОН рассматривают как слабое основание.
255