Автоматизация процесса очистки технологического газа от двуокиси углерода в абсорбере на ОАО «Гродно Азот» в цехе «Аммиак-3»

1. Анализ систем автоматизации технологического процесса

1.1 Основные технологические стадии получения продукта; режимы работы оборудования; пуск; остановка; аварийная остановка.

Аппарат представляет собой колонный двухкорпусной абсорбер для очистки технологического газа от СО₂. Оба корпуса абсорбера имеют по три насадочных полки, заполненные кольцами «Паля». В качестве абсорбента в данном аппарате используется горячий активированный раствор «Бенфильд» (от 22 до 30 % К₂СО₃).

Процесс абсорбции происходит при давлении 2,5÷2,85 МПа по следующей реакции:

К₂СО₃ + СО₂ + Н₂О → 2КНСО₃ +  Q.

Газ поступает в нижнюю часть первого (нижнего) корпуса абсорбера, орошаемую частично регенерированным («полубедным» на СО₂) раствором (абсорбентом). Объемная доля двуокиси углерода в газе после прохождения им первого корпуса абсорбера уменьшается от 17,7 до 1,1 %. Далее газ из верхней части первого корпуса поступает в нижнюю часть второго (верхнего) корпуса, орошаемого глубоко регенерированным («бедным» на СО₂) раствором. Во втором корпусе абсорбера происходит тонкая очистка газа от углекислоты (не более 0,1 об. %).

Ориентировочно распределение подачи раствора в абсорбер следующее: «полубедного» раствора в нижнюю часть абсорбера подается 1600 т/ч (ок. 83 %) с температурой не более 119 ^оС; в верхнюю часть подается 320 т/ч (ок. 17 %) в виде «бедного» раствора. Подача раствора осуществляется  насосами. Отработанный раствор отводится из нижней части с температурой 115÷119 ^оС и подается на турбину для рекуперации энергии раствора с уменьшением давления. Развиваемая турбиной мощность (789 кВт) используется для вращения насоса «полубедного» раствора, находящегося на одном валу с турбиной. «Бедный» раствор подается насосом, работающим от электропривода; для подачи «полубедного» раствора используется агрегат «мотор-насос-турбина». На каждой линии имеется резервный насос с электроприводом, который должен включатся при снижении расхода раствора через соответствующую линию (1130 т/ч для «полубедного» раствора, 236 т/ч для «бедного»). «Бедный» раствор перед подачей в абсорбер проходит через воздушный холодильник, где охлаждается до температуры 65÷75 °С.

В нижней части первого корпуса абсорбента должно находиться некоторое количество раствора (уровень 1400 мм), обеспечивающее гидравлический затвор.

Очищенный от двуокиси углерода газ после абсорбера с температурой 60÷80 ^оC и давлением не более 2,7 МПа поступает на каталитическую очистку от окиси и двуокиси углерода (метанирование). Содержание  двуокиси углерода в технологическом газе после абсорбера не должно превышать 0,2 об. %.

1.1.1 Пуск процесса

1.     Систему «Бенфильд» продувают азотом: абсорбер, линию технологического газа, все линии раствора «Бенфильд» («бедного» и  «полубедного»).

2.     «Бедным» раствором заполняется верхняя и кубовая часть абсорбера.

3.     Азотом высокого давления или природным газом набирается давление в абсорбере не менее 1,7 МПа со скоростью 0,5 МПа/ч.

4.     По байпасу турбины обеспечивают выход раствора из абсорбера, поддерживая в нем уровень.

5.     Включают в работу насос «бедного» раствора.

6.     Осуществляют циркуляцию по контуру «полубедного» раствора.

7.     Обеспечивают нормальную циркуляцию по контурам «бедного» и «полубедного» раствора равную 50% от номинальной нагрузки, при стабилизации уровня в абсорбере.

8.     Начинают подачу технологического газа в абсорбер.

9.     При достижении нормального температурного режима в системе, отработанный раствор пускают через турбину.

10.   Включают в работу насос подачи «полубедного» раствора с гидротурбиной, а насос с электроприводом оставляют в резерв.

1.1.2 Остановка процесса

1.     Закрывают запорную арматуру на входе газа в абсорбер и продолжают циркуляцию раствора до завершения его регенерации