СОСТАВ ДЛЯ ОЧИСТКИ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ГАЗОВ ОТ СЕРОВОДОРОДА Российский патент 1995 года по МПК B01D53/14 B01D53/34 

Изобретение относится к нефтяной, газовой, химической и нефтеперерабатывающей промышленности, а именно к составам для очистки углеродных газов от вредных примесей, в частности от сероводорода, и может быть использовано при подготовке газа к потреблению.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является состав для очистки углеводородного газа от сероводорода, включающий хлорид трехвалентного железа, двунатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТУК), едкий натр, хлорид кадмия и воду при следующем соотношении компонентов, г/л:
Хлорид трехвалентного
железа 7,9-49,4
Хлорид кадмия 2,24-13,44
Двунатриевая соль ЭДТУК 30,0,-180,0
Едкий натрий 12,5-35,0
Вода Остальное до 1 л
Достоинством состава является высокая степень очистки газа с высоким содержанием сероводорода. Состав представляет однородный раствор плотностью 1,040-1,065 г/см³, вязкостью 1,320-1,415 мПа˙с, рН 8. Каталитическая система железо-кадмий-ЭДТУК позволяет производить очистку газа при температурах 0-100^оС и давлениях 0-64 МПа с использованием обычной аппаратуры для контактирования газообразной и жидкой фаз. Кроме того, достоинствами состава является полное превращение сероводорода в элементарную серу, что предотвращает выброс сернистых соединений в атмосферу.

Однако проведенные испытания показали, что известный состав обладает малой стабильностью, так как при одном цикле (абсорбция сероводорода-регенерация состава) разрушается 10-12% двунатриевой соли ЭДТУК, время регенерации состава достаточно велико 50-60 мин при 20^оС, при этом эффективность выделения серы из состава экстракцией предельными углеводородами (модели углеводородных конденсатов как наиболее дешевые экстрагенты) не высока не превышает 50% Кроме того, кадмий токсичный тяжелый металл, что сужает область применения полученной в процессе очистки серы, например, не позволяет применять в сельском хозяйстве в качестве акарицида.

Целью изобретения является снижение материальных затрат за счет повышения стабильности и уменьшения времени регенерации состава, а также за счет наиболее полного извлечения серы из состава.

Для этого состав для очистки углеводородных газов от сероводорода, содержащий хлорид трехвалентного железа, двунатриевую соль ЭДТУК, щелочь и воду, дополнительно содержит блоксополимер окисей этилена и пропилена на основе этилендиамина дипроксамин 157-65М при следующем соотношении компонентов, г/л:
Хлорид трехвалентного
железа 8,0-100
Двунатриевая соль ЭДТУК 20,0-250,0
Каpбонат натрия 12,0-80,0
Дипроксамин 157-65М 0,01-10,0
Вода Остальное до 1 л
Предлагаемый состав представляет собой истинный раствор с плотностью 1,01-1,07 г/см³, вязкостью 1,1-2,7 мПа˙с, рН 8,1-9,1.

Лабораторные испытания показали, что предлагаемый состав железо-ЭДТУК-щелочь-ПАВ является более стабильным во времени, быстрее регенерируется, способствует более полному извлечению серы, образующейся при регенерации состава по сравнению с известным составом железо-кадмий-ЭДТУК.

Для приготовления составов были использованы следующие материалы: хлорид трехвалентного железа кристаллическая соль FeCl₃˙6H₂O ГОСТ 4147-65 или сульфат двухвалентного железа FeSO₄˙7H₂O ГОСТ 6981-75; двунатриевая соль ЭДТУК (трилон Б) ГОСТ 10652-73; карбонат натрия Na₂CO₃˙10H₂O ГОСТ 5100-73 или фосфат натрия ГОСТ 201-76, дипроксамин 157-65М ТУ-38-401292-84; техническая вода водопроводная.

Приготовление составов вели следующим образом: сульфат железа (хлорид) и трилон Б растворяли в воде, объем которой равнялся 70-80% от объема приготовляемого раствора, затем добавляли карбонат (фосфат) натрия, перемешивали, добавление проводили до рН раствора 8,1-9,1, затем вводили дипроксамин 157-65М. Общий объем состава до заданного доводили добавлением воды.

При приготовлении составов содержание дипроксамина 157-65М в них изменяли в пределах 0,01-30 г/л; хлорид (сульфата) железа 4,0-150,0 г/л; ЭДТУК 10,0-300,0; карбонат (фосфат) натрия 6,0-100,0 г/л. Эффективность предлагаемого состава для очистки углеводородных газов от сероводорода была проверена в лабораторных условиях, путем сопоставления стабильности состава, времени его регенерации, а также степени извлечения серы, достигаемых при применении предлагаемого и известного (прототип) составов при сохранении качества очистки газа от сероводорода в сопоставимых условиях проведения экспериментов.

Испытания проводили по известной методике. В трубчатый реактор диаметром 34 мм и высотой 1,5 м помещали 300 мл приготовленного состава. В нижнюю часть реактора, куда вмонтирован фильтр Шотта для равномерного распределения газа, подавался нефтяной газ с содержанием сероводорода 3,2% с объемной скоростью 300 л/ч. При контактировании нефтяного газа с составом происходила абсорбционная очистка его от сероводорода. В очищенном газе определяли остаточное содержание сероводорода.

Отработанный состав регенерировали кислородом воздуха. Для этого в нижнюю часть реактора подавали воздух с объемной скоростью 5,4 л/мин. Окончание регенерации определяли по концентрации двухвалентного железа путем титрования состава бихроматом калия. Одновременно контролировали концентрацию трилона Б спектрофотометрически с использованием тайрона для определения степени его разрушения. Процесс регенерации считали законченным после перехода 99% двухвалентного железа в трехвалентное.

В процессе регенерации состава образовывались серная пена, высота которой определяет высоту зоны сепарации в массообменных аппаратах (обычно в промышленности высота последней не превышает 1 м). В полученную в процессе регенерации суспензию пены в испытываемом растворе добавляли 100 мл октана, перемешивали в течение 1 мин и отстаивали. В процессе отстаивание происходило разделение водной и углеводородной фаз, после чего определяли количество серы в каждой из них и рассчитывали степень извлечения серы углеводородом. Испытания проводили при 20^оС.

Были испытаны семь предлагаемых составов и один известный. Рецептуры испытанных составов и результаты испытаний приведены в таблице.

Данные, приведенные в таблице, подтверждаются актом лабораторных испытаний.

Как видно из таблицы, содержание дипроксамина 157-65М в количестве 0,01 г/л является нижним (состав 2), а 10,0 г/л верхним пределами (состав 6). Такое содержание дипроксамина 157-65М позволяет обеспечить достижение наиболее высоких положительных результатов с точки зрения поставленной цели. Остаточное содержание сероводорода в очищенном газе, соответствующее требованиям ГОСТ 5542-78 (20,0 мг/м³), наблюдается при испытании составов 2-7, что позволяет исключить загрязнение окружающей среды и снизить материальные затраты за счет того, что стабильность этих составов, исходя из степени разрушения дорогостоящего компонента трилон Б повышается в 1,2-2,2 раза, время регенерации уменьшается в 1,3-5,5 раза, повышается степень извлечения серы октаном в 1,1-1,9 раза, при этом снимаются ограничения использования ее в народном хозяйстве по сравнению с прототипом (состав 8). Верхний предел компонентов, входящих в испытуемые составы (17), ограничивается образованием серной пены, образовавшейся при регенерации составов. Образование серной пены высотой более 100 см приводит к ее попаданию в газопровод, что приводит к нарушению режима его работы и потерям абсорбента.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого состава для очистки углеводородных газов от сероводорода складывается за счет повышения стабильности состава, сокращения времени его регенерации, а также повышения степени извлечения серы при сохранении высокого качества очистки.

Использование: изобретение относится к нефтяной, газовой, химической и нефтеперерабатывающей промышленности, а именно к составам для очистки углеводородных газов от вредных примесей, в частности от сероводорода и может быть использовано при подготовке газа к потреблению. Сущность изобретения: в известный состав дополнительно добавляют блоксополимер окисей этилена и пропилена на основе этилендиамина - дипроксамин 157 - 65М при следующем соотношении компонентов, г/л: хлорид трехвалентного железа 8,0 - 100,0 ; двунатриевая соль ЭДТУК 20,0 - 250,0 ; карбонат натрия 12,0 - 80,0 ; дипроксамин 157 - 65М 0,01 - 10,0 ; вода остальное до 1 л. 1 табл.

СОСТАВ ДЛЯ ОЧИСТКИ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ГАЗОВ ОТ СЕРОВОДОРОДА, содержащий хлорид трехвалентного железа, даунатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты, карбонат натрия и воду, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности и сокращения времени регенерации состава, а также повышения степени извлечения серы из состава при регенерации, он дополнительно содержит блоксополимер окисей этилена и пропилена на основе этилендиамина дипроксамин 157 65М при следующем соотношении компонентов, г/л:
Хлорид трехвалентного железа 8,0 100,0
Двунатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты 20,0 250,0
Карбонат натрия 12,0 80,0
Блоксополимер окисей этилена и пропилена на основе этилендиаминадипроксамин 157 65М 0,01 10,0
Вода Остальное до 1 л