Очистка газів від діоксиду вуглецю розчином моноетаноламіну.

Для очищення газів від вуглекислого газу та сірководню розчинами етаноламінів застосовують розчини етаноламінів (аміноспиртів), що мають лужні властивості і при взаємодії з кислотами утворюють солі [67]. Використовують водяні розчини етаноламіна СН2ОН-СН2-NH2, діетаноламіна (СН2ОН-СН2)2NH і триетаноламіна (СН2ОН-СН2)3N. Найсильнішою основою серед етаноламінов є моноетаноламін, який широко застосовується в промисловості для очищення газів.При абсорбції СО2 розчинами етаноламінів утворюються карбонати і бікарбонати. Водночас може абсорбуватися сірководень з утворенням сульфідів і бісульфідів. Ці з'єднання при температурі вище 100 °С дисоціюють з виділенням з розчинів СО2 і H2S. Взаємодією етаноламіну RNH2 (де R – група СН2ОН-СН2) із діоксидом вуглецю подано такими реакціями:

2RNH2 + Н2О + СО2 = (RNH3)2СО3; (4.3)

(RNH3)2СО3 + Н2О + СО2 = 2RNH3Н2СО3. (4.4)

При поглинанні діоксиду вуглецю водяним розчином етаноламіну виділяється 66 кДж/моль тепла, при абсорбції сірководню – 65 кДж/моль. При спільному поглинанні СО2 і H2S розчинність кожного компонента зменшується. Незважаючи на те, що поглинальна здатність розчину етаноламіна відносно H2S у присутності СО2 знижується, коефіцієнт абсорбції H2S значно вищий, ніж СО2, і можлива вибіркова абсорбція сірководню з газу, що містить діоксид вуглецю.

Рисунок 4.8 − Принципово-технологічна схема водяного очищення біогазу від домішок: 1 – водомірне скло; 2 – розподілювач; 3 – колосникові решітки; 4 – чавунні царги; 5 – переливна труба; 6 – збирач

Поглинальна здатність абсорбенту зростає зі зниженням температури і підвищенням тиску. При підвищенні температури і зниженні тиску рівновага хімічних реакцій, що протікають при абсорбції, зрушується вліво. На цьому заснована регенерація розчину моноетаноламінів, насиченого кислими газами при абсорбції. Насичений розчин нагрівають, при цьому відбувається розкладання хімічних сполук і десорбція кислих газів з розчину, супроводжувана також випаровуванням з розчину води.

У процесі етаноламінового очищення газу від СО2 протікають побічні реакції, що викликають незворотні зміни складу розчину, що знижують його поглинальну здатність і призводять до втрат аміну. Розчини етаноламінів викликають корозійне руйнування устаткування у певних умовах, особливо при високих ступенях насичення кислими газами. Подібно до розчинів аміаку, вони руйнівно діють на мідь, цинк і їхні сплави. Тому апарати і труби, що стикаються з розчинами амінів, не можна виготовляти з цих металів. У киплячих водяних розчинах етаноламіну маловуглецеві сталі також піддаються корозії під дією СО2. Присутність у розчинах моноетаноламінів сторонніх домішок збільшує швидкість корозії вуглецевої сталі. Тому необхідно застосовувати якомога більш чистий моноетаноламін і систематично піддавати очищенню поглинальний розчин шляхом його перегонки за наявності лугу.

Також у промисловості на установках з очищення кислих газів як абсорбент, в основному, застосовується моноетаноламін (МЕА), а також діетаноламін (ДЕА). Аналіз світової практики показує, що спостерігається тенденція заміни МЕА на більш ефективний абсорбент – метил-діетаноламін (МДЕА).

Переваги МДЕА (третинного аміну) порівняно з МЕА (первинний амін) полягають в меншій корозійній активності, що дозволяє застосовувати більш концентровані розчини МДЕА (30–50%) порівняно з МЕА (12–18%).

Економічність процесу очищення визначається, в основному, витратою тепла на регенерацію розчину етаноламіну. Зниження витрати тепла на регенерацію розчину в різних технологічних схемах МЕА очищення виконується різними шляхами.