MEMBRÁNOVÁ ABSORPCE AMONIAKU V odštěpném závodě Synthesia akciové společnosti Aliachem je od poloviny září roku 1999 v trvalém provozu jednotka membránové absorpce amoniaku emitovaného z výrobního procesu polotovaru pro produkci - kyseliny. Projekt, kterého se zúčastnily nizozemské a české firmy a...
MEMBRÁNOVÁ ABSORPCE AMONIAKU
V odštěpném závodě Synthesia akciové společnosti Aliachem je od poloviny září roku 1999 v trvalém provozu jednotka membránové absorpce amoniaku emitovaného z výrobního procesu polotovaru pro produkci - kyseliny. Projekt, kterého se zúčastnily nizozemské a české firmy a který byl hrazen nizozemskou stranou, vyústil
v provozně ověřené řešení vhodné i pro další aplikace.
Jde například o odstraňování oxidu siřičitého ze spalin, zpracování bioplynu nebo odstraňování rtuti, která se uvolňuje při sušení zemního plynu a jiné.
Dohoda o spolupráci byla uzavřena v roce 1998 mezi nizozemskou organizací pro aplikovaný vědecký výzkum TNO a českými společnostmi Synthesia Pardubice a Výzkumný ústav organických syntéz, a. s., Pardubice. Projektu se účastnily i další firmy z nizozemské strany - XTO dodala membránové moduly, Cirmac spolupracovala při projektu a výrobě.
Za předchozího stavu docházelo při výrobě polotovaru pro produkci - kyseliny k emisím zbytkového amoniaku při jednotlivých kampaních až do řádu 50 kg/hod.
Proto bylo rozhodnuto řešit problém přídavným absorbérem s cílem zavedení moderní technologie membránové absorpce. Současně byl vytyčen požadavek uzavření cyklu, regenerací a opětovným využitím emitovaného amoniaku, tedy uplatnění koncepce "čisté výrobní technologie".
odpovědné podnikání
Toto zadání bylo splněno. Na základě pokusů a ověřování absorpce amoniaku do vody na dvou typech dutých vláken bylo navrženo uspořádání provozního membránového absorbéru, které bylo vzhledem k originalitě řešení patentováno. Od podpisu smlouvy ke zhotovení celého zařízení uběhl pouze rok a půl a po deseti zkušebních operačních cyklech, realizovaných od konce června do počátku září, bylo zařízení uvedeno do provozu.
Předpoklady se potvrdily a dnes je ve výstupním plynném proudu z absorbéru amoniak prakticky nezjistitelný. Byla tedy potvrzena funkčnost zařízení i požadavek získat zpět volný amoniak ve formě čpavkové vody.
Výsledkem jsou nejen zkušenosti z konstrukce unikátního zařízení, ale zejména poznatky z práce nadnárodního týmu odborníků a přínos životnímu prostředí. Jde tedy o naplnění programu odpovědného podnikání "Responsible Care", které je základním předpokladem udržitelného rozvoje chemického průmyslu.
VÝHODY MEMBRÁN
Membránová absorpce plynů je separační technika, která byla vyvinuta poměrně nedávno. Základním prvkem procesu je mikroporézní hydrofobní membrána, díky které zůstává plynná fáze oddělena od absorpční kapaliny. Proud plynu je veden podle jedné strany membrány. Složka, která má být odstraněna, bude difundovat skrze póry membrány, vyplněné plynem.
Na druhé straně membrány se bude absorbovat do kapaliny. Hlavní provozní výhody membrán před konvenčními plynokapalinovými aparáty jsou následující:
[*] toky plynu a kapaliny jsou nezávislé,
[*] nevyskytuje se rovněž strhávání druhé fáze, zahlcování, pěnění nebo nerovnoměrný tok kapaliny po výplni (tvorba kanálů),
[*] díky použití dutých vláken je zařízení kompaktní (vysoká hustota mezifázové plochy),
[*] zařízení může být provozováno jen s mírným přetlakem proti atmosféře,
[*] nedochází téměř k žádné tlakové ztrátě.
Tyto výhody vedou ke snížení investičních nákladů absorbéru a ke snížení nákladů na čerpání absorpční kapaliny. Separační charakteristiky procesu jsou určeny výběrem absorpční kapaliny.
V současné době je membránová absorpce obvykle využívána při atmosférickém tlaku. Tlakový rozdíl přes membránu by neměl být vyšší než přibližně 100 kPa. Provoz při vyšších tlakových hladinách se zdá být možný, ale zatím tato skutečnost nebyla ověřena. Z teorie neplynou žádná omezení, kdy by membránová absorpce nemohla probíhat za zvýšeného tlaku.
ABSORBÉR PRO AMONIAK
V membránovém absorbéru je vstupní plyn obsahující amoniak protiproudně přiváděn do kontaktu s absorpční kapalinou. Návrh membránového absorbéru nemůže být založen na obvyklých postupech návrhů membránových modulů.
Tyto postupy byly historicky založeny na použití dutých vláken pro účely filtrací, při kterých byly špatně definovány podmínky toku na vnější straně vlákna. Pokud jsou membrány používány pro účely kontaktování fází, je nezbytné, aby podmínky toku byly dobře definovány na obou stranách membrány tak, aby bylo dosaženo dobrého součinitele prostupu hmoty.
Dále je nezbytné, aby zejména pro větší objemové toky bylo snadné zvětšení měřítka z laboratorních měření. Návrh membránového modulu, který má dobré charakteristiky prostupu hmoty a snadno se také zvětšuje jeho měřítko, byl patentován.
Pro návrh provozního membránového absorbéru vyrobily laboratoře TNO pokusné zařízení, na kterém byla ověřována absorpce amoniaku do vody na dvou typech dutých vláken, a to s vnitřním průměrem 1,8 a 0,6 mm. Na základě těchto pokusů bylo navrženo uspořádání provozního membránového absorbéru.
Provozní membránový absorbér je tvořen čtyřmi membránovými krychlovými moduly, každý s vnitřní stranou 20 cm, s polypropylénovými vlákny o vnitřním průměru 1,8 mm. Instalovaná membránová plocha na jeden modul je 2,5 m2. Moduly jsou uspořádány nad sebou, pro tok absorpční kapaliny ve dvou paralelních sekcích. Absorpční kapalinou je pitná voda, která protéká každou sekcí v množství 4 m3/h. Provozní membránový absorbér je zařazen jako čtvrtý stupeň absorpce. Vstupní plynný proud tvoří výstup z absorbéru.
Celé zařízení se skládá z membránových modulů, oběhového čerpadla, deskového chladicího výměníku a nádrže absorpční kapaliny a je instalováno v samonosném rámu. Řízení aparatury ovládá mikroprocesor. Vzhledem k tomu, že se jedná o prototypovou jednotku, je celá aparatura bohatě vybavena měřicími čidly a regulačními prvky.
ALEŠ MOKREN,
tiskový mluvčí odštěpného závodu Synthesia
společnosti Aliachem, a. s.
MILOSLAV SLEZÁK,
Výzkumný ústav organických syntéz
