Search

Объектом исследования является стадия регенерации отработанного раствора очистки технологического газа от СО2 в производстве аммиака мощностью 1360–1500 т/сутки в двухсекционном тарельчатом регенераторе-рекуператоре. Выполненными расчетами подтверждена возможность замены раствора абсорбента моноэтаноламина (МЭА) активированным раствором метилдиэтаноламина (аМДЕА) для двухпоточной схемы очистки и регенерации. Одним из самых проблемных мест является отсутствие математической модели двухпоточной регенерации нового абсорбента. В ходе исследования для определения состава парогазовой смеси использован метод составления материального баланса, учитывающий особенности температурных режимов работы верхней и нижней частей регенератора. Также предложено численное интегрирование для расчета количества тарелок регенератора.Разработаны и реализованы в среде Excel алгоритм и программа многовариантных расчетов, предусматривающих варьирование концентрационных параметров по парогазовой смеси. Тепловые расчеты учитывают эндотермические реакции десорбции СО2, испарения воды и определяют удельные расходы теплоты на регенерацию раствора. Определено снижение по сравнению с раствором МЭА удельных расходов теплоты на регенерацию активированного раствора аМДЕА с 4,4 до 3,11 МДж/м3СО2. Аппроксимированы зависимости равновесного давления СО2 над раствором МДЭА от степени карбонизации раствора и температуры десорбции. Кинетическим расчетом регенератора установлено количество тарелок, равное 14 при 31 тарелке в стандартном регенераторе-рекуператоре. Расчетное количество тарелок определяет надежную регенерацию раствора в одном аппарате до необходимой степени карбонизации грубо (0,35) и тонко регенерированного (0,1) растворов. Уменьшение количества тарелок при использовании аМДЕА связано с учетом свойств этого раствора, в частности, отличием равновесного давления СО2 над аМДЕА по сравнению с МЭА. Установлено реальную возможность использования 40 % раствора аМДЕА вместо 18 % раствора МЭА на существующих двухпоточных абсорберах и регенераторах без изменения технологической схемы., The object of research is the stage of regeneration of the spent solution of purification of process gas from CO2 in the production of ammonia with a capacity of 1360–1500 t/day, in a two-section plate regenerator-recuperator. The calculations confirmed the possibility of replacing the monoethanolamine absorbent solution (MEA) with activated methyldiethanolamine solution (aMDEA) for a two-flow purification and regeneration scheme. One of the most problematic places is the lack of a mathematical model of two-flow regeneration of a new absorbent. During the study to determine the composition of the vapor-gas mixture used the method of material balance, which takes into account the temperature of the upper and lower parts of the regenerator and proposed numerical integration to calculate the number of plates of the regenerator.An algorithm and a program of multivariate calculations have been developed and implemented in Excel, which provide for variation of concentration parameters over a vapor-gas mixture. Thermal calculations take into account the endothermic reactions of CO2 desorption, water evaporation and determine the specific heat consumption for solution regeneration. The decrease of specific heat consumption for regeneration of activated aMDEA solution from 4.4 to 3.11 MJ/m3CO2 was determined in comparison with MEA solution. The approximations of the equilibrium pressure of CO2 over the MDEA solution on the degree of carbonization of solution and the desorption temperature are approximated. The kinetic calculation of the regenerator established the number of plates equal to 14 when the number of 31 plates in a standard regenerator-recuperator. The calculated number of plates determines the reliable regeneration of the solution in one apparatus to the required degree of carbonization of coarsely (0.35) and finely regenerated (0.1) solutions. The reduction in the number of plates when using aMDEA is due to taking into account the properties of this solution, in particular, the difference in the equilibrium pressure of CO2 over aMDEA compared to MEA. The real possibility of using 40 % aMDEA solution instead of 18 % MEA solution on existing two-stream absorbers and regenerators without changing the technological scheme is established., Об’єктом дослідження є стадія регенерації відпрацьованого розчину очищення технологічного газу від СО2 у виробництві аміаку потужністю 1360–1500 т/добу в двосекційному тарілчастому регенераторі-рекуператорі. Виконаними розрахунками підтверджена можливість заміни розчину абсорбенту моноетаноламіну (МЕА) активованим розчином метилдіетаноламіну (аМДЕА) для двопотокової схеми очищення та регенерації. Одним з найбільш проблемних місць є відсутність математичної моделі двопотокової регенерації нового абсорбенту. В ході дослідження для визначення складу парогазової суміші використано метод складання матеріального балансу, що враховує особливості температурних режимів роботи верхньої та нижньої частин регенератору. Також запропоновано числове інтегрування для розрахунку кількості тарілок регенератору.Розроблено та реалізовано в середовищі Excel алгоритм і програма багатоваріантних розрахунків, що передбачають варіювання концентраційних параметрів по парогазовій суміші. Теплові розрахунки враховують ендотермічні реакції десорбції СО2 і випаровування води, та визначають питомі витрати теплоти на регенерацію розчину. Визначено зниження в порівнянні з розчином МЕА питомих витрат теплоти на регенерацію активованого розчину аМДЕА з 4,4 до 3,11 МДж/м3СО2. Апроксимовані залежності рівноважного тиску СО2 над розчином МДЕА від ступеня карбонізації розчину та температури десорбції. Кінетичним розрахунком регенератору встановлено кількість тарілок, що дорівнює 14 при 31 тарілці в стандартному регенераторі-рекуператорі. Розрахована кількість тарілок визначає надійну регенерацію розчину в одному апараті до необхідного ступеня карбонізації грубо (0,35) та тонко регенерованого (0,1) розчинів. Зменшення кількості тарілок при використанні аМДЕА пов’язано з врахуванням властивостей цього розчину, зокрема, з відмінністю рівноважного тиску СО2 над аМДЕА в порівнянні з МЕА. Встановлено реальну можливість використання 40 % розчину аМДЕА замість 18 % розчину МЕА на існуючих двопотокових абсорберах і регенераторах без зміни технологічної схеми.

The object of research is the stage of purification of process gas of ammonia production with a capacity of 1360–1500 t/day in a two-section plate absorber. The paper substantiates the possibility to replace the monoethanolamine (MEA) absorbent solution with the activated solution of methyl diethanolamine (aMDEA) on the example of the Ukrainian multi-tonnage production, working under the two-flow purification scheme. One of the most problematic areas is the lack of a mathematical model for the absorption of carbon monoxide (IV) by a new absorbent for two-flow purification schemes. In the course of the study, the method of compiling the material balance was used, which takes into account the peculiarities of the interaction of the aMDEA components with CO2, and numerical integration to calculate the number of plates.An algorithm for calculating material and heat balances for finely and roughly regenerated solutions has been developed and implemented in Excel. The algorithm and the program provide for multivariate calculations with varying concentration parameters for gas and solution and their temperature. Thermal calculations take into account the adiabatic heating due to the exothermic absorption reaction and determine the temperature of the solutions at the outlet of each part of the absorber. Analysis of the material balance calculations in comparison with the data on the MEA solution shows a decrease in the solution consumption by 5.5 % when using aMDEA, which will help to reduce the energy costs for pumping and regeneration. By kinetic calculation, the number of plates for the absorber was determined to be 13. With the number of 15 in a standard absorber, the calculated number of plates allows the gas to be purified to a content of 0.01 % CO2. An increase in the temperature of the solutions at the inlet to both sections by 10 degrees does not significantly affect the number of plates. Thus, mathematical modeling of a two-section plate absorber showed a real possibility of replacing an 18 % MEA solution with a 40 % aMDEA solution. It is proposed to implement this on existing equipment without changing the technological scheme., Объектом исследования является стадия очистки технологического газа производства аммиака мощностью 1360–1500 т/сутки в двухсекционном тарельчатом абсорбере. В работе обоснована возможность замены раствора абсорбента моноэтаноламина (МЭА) активированным раствором метилдиэтаноламина (аМДЕА) на примере украинского многотоннажного производства, работающего по двухпоточной схеме очистки. Одним из наиболее проблемных мест является отсутствие математической модели поглощения оксида углерода (IV) новым абсорбентом для двухпотоковых схем очистки. В ходе исследования использовались метод составления материального баланса, который учитывает особенности взаимодействия компонентов аМДЕА с СО2, и численное интегрирование для расчета числа тарелок абсорбера.Разработан и реализован в среде Excel алгоритм расчета материального и теплового балансов по тонко и грубо регенерированным растворам. Алгоритм и программа предусматривают проведение многовариантных расчетов с варьированием концентрационных параметров по газу и раствору, и их температуре. Тепловые расчеты учитывают адиабатический разогрев за счет экзотермической реакции абсорбции и определяют температуру растворов на выходе из каждой части абсорбера. Анализ расчетов материального баланса по сравнению с данными по раствору МЭА показывает уменьшение расхода раствора на 5,5 % при использовании аМДЕА, что будет способствовать уменьшению энергетических затрат на перекачку и регенерацию. Кинетическим расчетом определено количество тарелок абсорберу равное 13. При количестве 15 тарелок в стандартном абсорбере расчетное количество тарелок позволяет проводить очистку газа до содержания 0,01 % СО2. Повышение температуры растворов на входе в обе секции на 10 градусов не влияет значительно на количество тарелок. Таким образом, математическое моделирование двухсекционного абсорбера показало реальную возможность замены 18 % раствора МЭА на 40 % раствор аМДЕА. Это предлагается реализовать на существующем оборудовании без изменения технологической схемы., Об’єктом дослідження є стадія очищення технологічного газу виробництва аміаку потужністю 1360–1500 т/добу в двосекційному тарілчастому абсорбері. В роботі обґрунтовано можливість заміни розчину абсорбенту моноетаноламіну (МЕА) активованим розчином метилдіетаноламіну (аМДЕА) на прикладі українського багатотоннажного виробництва, що працюють за двопотоковою схемою очищення. Одним з найбільш проблемних місць є відсутність математичної моделі поглинання оксиду карбону (IV) новим абсорбентом для двопотокових схем очищення. В ході дослідження використовувалися метод складання матеріального балансу, що враховує особливості взаємодії компонентів аМДЕА з СО2, та числове інтегрування для розрахунку кількості тарілок абсорберу.Розроблено та реалізовано в середовищі Excel алгоритм розрахунку матеріального та теплового балансів за тонко та грубо регенерованими розчинами. Алгоритм і програма передбачають проведення багатоваріантних розрахунків з варіюванням концентраційних параметрів по газу та розчину, та їх температурі. Теплові розрахунки враховують адіабатичний розігрів за рахунок екзотермічної реакції абсорбції та визначають температуру розчинів на виході з кожної частини абсорберу. Аналіз розрахунків матеріального балансу в порівнянні з даними по розчину МЕА показує зменшення витрати розчинів на 5,5 % при використанні аМДЕА, що сприятиме зменшенню енергетичних витрат на перекачування та регенерацію. Кінетичним розрахунком абсорберу встановлено кількість тарілок, що дорівнює 13. При кількості 15 тарілок у стандартному абсорбері розрахована кількість тарілок дозволяє проводити очищення газу до вмісту 0,01 % СО2. Підвищення температури розчинів на 10 градусів на вході в кожну секцію не впливає значимо на кількість тарілок. Таким чином, математичне моделювання двосекційного абсорберу показало реальну можливість заміни 18 % розчину МЕА на 40 % розчину аМДЕА. Це пропонується реалізувати на існуючому обладнанні без зміни технологічної схеми.

Порівняно хімізм очищення технологічного газу розчинами моноетаноламіну (МЕА) і метил-діетаноламіну (МДЕА). Виконано порівняльні розрахунки матеріального і теплового балансів та основного обладнання. Апроксимовані залежності рівноважного парціального тиску Р*СО2 над розчином МДЕА в залежності від ступеня карбонізації розчину α і температури Т. Зроблено висновок про цілковиту можливість заміни на вітчизняних підприємствах розчину МЕА на активований розчин МДЕА без заміни обладнання і зміни технологічної схеми. The chemical purification of technological gas with solutions of monoethanolamine (MEA) and methyldiethanolamine (MDEA) is relatively comparable. Comparative calculations of material and thermal balances and basic equipment are executed. The equilibrium partial pressure P*CO2 over the MDEA solution, depending on the degree of carbonization of the solution α and the temperature T, is approximated. Replacing the MEA solution with an activated MDEA solution without replacing the equipment and changing the process flow scheme in Ukrainian enterprises is proposed. Проведено сравнение химизма очистки технологического газа растворами моноэтаноламина (МЭА) и метилдиэтаноламина (МДЭА). Выполнены сравнительные расчеты материального и теплового балансов и основного оборудования. Аппроксимированы зависимости равновесного парциального давления Р*СО2 над раствором МДЭА в зависимости от степени карбонизации раствора α и температуры Т. Сделан вывод о полной возможности замены на отечественных предприятиях раствора МЭА на активированный раствор МДЭА без замены оборудования и изменения технологической схемы.

The film materials with ion-exchanged properties on the basis of the polymer, obtained by condensation of oligoepichlorohydrined epoxide and piperazine with the subsequent chemical modification have been synthesized. Compounds which have different thermodynamic affinity with the polymer and each other have been used as modifiers. It has been shown that the possibility of overcoming the lack of compatibility of the components by selection of the order of their combination. The result of the combination can be predicted by the Hildebrand parameter values of the ingredients, intermediate products and prepolymers based on them. The properties of synthesized materials can be adjusted by selection of combinations of chemical modifiers: toluilenediisocyanate, epoxyed soybean oil and tetraethoxysilane., Синтезированы плёночные материалы с ионообменными свойствами на основе полимера, полученного конденсацией олигоэпихлоргидринового эпоксида и пиперазина с последующей химической модификацией. В качестве модификаторов использованы соединения, которые имеют различное термодинамическое сродство с полимером и друг с другом. Показана возможность преодоления недостаточной совместимости компонентов путём выбора порядка их совмещения. При этом результат совмещения можно прогнозировать по значениям параметров Гильдебранда ингредиентов, промежуточных продуктов и преполимеров на их основе. Установлено, что свойства синтезированных материалов можно регулировать подбором сочетаний химических модификаторов: толуилендиизоцианата, эпоксидированного соевого масла и тетраэтоксисилана., Синтезовано плівкові матеріали з іонообмінними властивостями на основі полімеру, який отримано конденсацією олігоепіхлоргідринового епоксиду і піперазину з подальшою хімічною модифікацією. Уякостімодифікаторіввикористаносполуки, щомаютьрізнутермодинамічнуспорідненістьзполімероміодинзодним. Показано можливість подолання недостатньої сумісності компонентів шляхом вибору порядку їх суміщення. При цьому результат суміщення можна прогнозувати за значеннями параметрів Гільдебранда інгредієнтів, проміжних продуктів і преполімерів на їх основі. Встановлено, що властивості синтезованих матеріалів можна регулювати підбором сполучень хімічних модифікаторів: толуїлендіізоціанату, епоксидованої соєвої олії і тетраетоксисилану.

С целью получения пленочного анионообменного материала на основе пиперазина и глицидилового эфира олигоэпихлоргидрина исследованы модельные системы: эпихлоргидрин – пиперидин, эпихлоргидрин – пиперазин, глицидиловый эфир олигоэтиленгликоля – пиперазин. Показана возможность регулирования вклада основных реакций на начальной стадии структурообразования, а также свойств материала. С учетом найденных закономерностей получены эластичные пленочные материалы, набухающие в полярных растворителях и обладающие ионообменными свойствами., The possibility of acquiring film material from a mixture of oligoepichlorhydrin diglycidylether and piperazyne discussed. The process involves elongation of the chain by means of reaction of the oligomer terminal oxyran cycles with piperazine aminogrups, and the subsequent formation of crosslinked by tertiary amine alongthe chainsalkylation whis chlorometyl dand groups of macromolecules. With this purpose, the model system investigated: epichlorohydrin−piperidine, epichlorohydrin−piperazine, oligoetylenglikol glicidyl ether−piperazine. The possibility of regulating the contributions of reactions of epoxy group and alkylation on crosslinking primary stage is disclosed, as well as material properties. Taking into account the found regularities receive elastic film structured materials with quaternary nitrogen atoms in the nodes. The ratio of tertiary and quaternary structure of nitrogen depends on the process conditions. Films swell in polar solvents and has ion-exchange properties., З метою одержання плівкового аніонообмінного матеріалу на основі піперазину і гліцидилового ефіру олігоепіхлоргідрину досліджені модельні системи: епіхлоргідрин – піперидин, епіхлоргідрин – піперазин, гліцидиловий ефір олігоетиленгліколю – піперазин. Показана можливість регулювання внеску основних реакцій на початковій стадії структуроутворення, а також властивостей матеріалу. З урахуванням знайдених закономірностей отримані еластичні плівкові матеріали, які набрякають у полярних розчинниках і мають іонообмінні властивості.