3. Поглинання розчинами етаноламінів.

Ефективнішим методом видалення діоксиду карбону з газів є поглинання розчинами етаноламінів. Етаноламінова очистка - найпоширеніший метод очистки промислових газів від діоксиду карбону (СO₂) та сірководню (H₂S).

Як поглинювачі використовують моно-, ди- та трнетаноламіни (МЕА, ДЕЛ,ТЕА). Реакції, на яких базується поглинання газоподібних домішків наведено нижче:

2 RNH₂ + СO₂ + Н₂O = (RNH₃)₂СО ₃;

(RNH₃)₂СО ₃+ СO₂ + Н₂O = 2 RNH₃HCО ₃;

2 RNH₂ +СO₂ = RNHCOОNH ₃R;

2 RNH₂ +Н₂S = (RNH₃)₂S;

(RNH₃)₂S+Н₂S =2 RNH₃HS.

Отже, поглинання діоксиду карбону та сірководню є не тільки процесом розчинення, але й утворення хімічних сполук (на основі кислотно-основної взаємодії). Проте ці сполуки за нормальних умов мають значний тиск насиченої пари. З підвищенням температури тиск парів цих сполук швидко зростає, тому нагріванням можна проводити десорбцію кислотних газів.

Як правило, в промисловості використовують розчини MEA, тому що ДЕА і TEA є нестійкими. Він дешевий, володіє високою реакційною здатністю, стабільністю, легко регенерується. На жаль, MEA вступає в незворотну реакцію з оксидом карбону (СО), який також часто присутній в газовій суміші. Крім того, MEA має відносно високий тиск пари.

Для зменшення корозії сталевого обладнання, концентрація амінів, як правило, не перевищує 15-30%. Іноді, щоб з газу видаляти одночасно СO₂ та Н₂O, застосовують суміш діетиленгліколю (триетиленгліколю) та MEA, що вміщує до 5% води. Регенерацію насичених розчинів проводять при 115- 125⁰ С. При вищих температурах алканоламіни розкладаються з утворенням сполук, які викликають корозію апаратури. Витрати MEA коливаються залежно від умов експлуатації та складу очищувального газу в межах від 30 до 1000 г на 1000 м³ газу.

Алканоламінові методи недоцільно застосовувати для очищення газів (від сірководню), які містять значні кількості кисню. Це зумовлено тим, що проходить інтенсивне окислення сульфідів до тіосульфатів. Схема процесу звичайна для абсорбційних методів.

4. Очистка газу холодним метанолом. Процес називають "ректизол". Метанол разом з іншими органічними розчинниками є добрим поглинювачем діоксиду карбону. При зниженні температури абсорбенту та підвищенні тиску в системі поглишовальна здатність різко збільшується. Так, при температурі - 60°С та тиску 0,1 МПа розчинність діоксиду карбону в метанолі складає 75 см³/г, а із збільшенням парціального тиску до 0,4 МПа вона досягає 600 см³/г. Розчинення проходить із значним екзотермічним ефектом (16,55 кДж/моль). Метанол ефективно поглинає, окрім діоксиду карбону, сірководень та органічні сполуки сульфуру.

Технологічна схема процесу включає охолодження газу до мінус 35°С при прямому контакті з холодоагентом - 60%-вим водним розчином метанолу; очистку проводять в трьохсекцііїній колоні при температурі від мінус 35 до мінус 60°С та тиску 2,0-2,2 МПа. Десорбцію газів проводять послідовним зниженням тиску. Повна регенерація метанолу досягається його кип'ятінням.

Процес "ректизол" відрізняється високою економічністю (при значних концентраціях забруднювачів). Недоліком процесу є громіздкість обладнання. Процес доцільно застосовувати при очищенні газів з високим вмістом домішок, а також у тих випадках, коли газ повинен підлягати глибокому охолодженню.

5. Очистка газів цеолітами. Цеоліти є ефективними поглинювачами (адсорбентами) діоксиду карбону (та сірководню) із різних промисловихгазів. Молекули СО₂ достатньо малі (d=0,31нм), що дозволяє їм проникати до внутрішньої структури більшості цеолітів. Молекули СO₂ не мають дипольного моменту, але за рахунок полярності зв'язку С=O володіють квадрупольним моментом - 3,2x10^-26 ел.ст.од. Внаслідок цього енергія адсорбції діоксиду карбону на цеолітах значно зростає за рахунок взаємодії квадруполь-катіон (який входить до складу цеоліту), а також донорно-акцепторної взаємодії з участю неподільних електронних пар атомів оксигену газу та вакантних орбіталей катіонів цеолітів. Катіони є специфічними активними центрами для молекул СО₂.

Прикладом вдалого застосування цеолітів для одночасного видалення парів води та діоксиду карбону з очищувального газу є готування екзотермічної контрольної атмосфери (захисного інертного газу в металургійних процесах), яка одержується при згоранні природного газу в повітрі. В результаті спалювання метану одержують газову суміш, насичену парами води і яка містить до 12% СО₂. В якості цеолітів використовують модифіковані цеоліти СаА. Цей тип цеолітів, поряд з високими рівноважними та кінетичними показниками, зберігає свою стабільність при багаторазовому використанні. Хоча ці установки не дуже продуктивні, проте для них характерна висока ефективність.

При одночасному поглинанні парів води та діоксиду карбону волога адсорбується в поверхневих шарах цеоліту, поступово витісняючи з наступних шарів адсорбований раніше діоксид карбону. У стадії десорбції досить швидко видаляється СО₂. Виділення вологи починається тільки після нагрівання шару цеоліту до достатньо високої температури.