СПОСОБ ИЗБИРАТЕЛЬНОЙ ОЧИСТКИ ГАЗА, СОДЕРЖАЩЕГО ДВУОКИСЬ УГЛЕРОДА, ОТ СЕРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ Российский патент 1997 года по МПК B01D53/14 B01D53/48 B01D53/52 

Изобретение относится к способу избирательной очистки газов от неорганических и/или органических серных соединений, например, сероводорода, карбонилсульфида, дисульфида углерода, меркаптанов и т.п. более конкретно, к способу очистки газовой смеси, содержащего двуокись углерода, от серных соединений.

Известен способ очистки газовой смеси, содержащей углеводороды и/или водород и диоксид углерода от серных соединений путем физической промывки ее растворителем, представляющим собой ненасыщенное гетероциклическое соединение с двумя атомами азота в кольце (заявка Франции N 2545378, МКИ: B 01 D 53/14, 1984). При этом в качестве ненасыщенного гетероциклического соединения с двумя атомами азота в кольце используют N-метилимидазол, который при температуре 25^oC и давлении 100 бар позволяет получить продукт, содержащий менее 2 ч/млн. сероводорода.

Недостатком известного способа является недостаточная степень очистки газа от серных соединений, в частности сероводорода.

Задачей изобретения является разработка способа избирательной очистки содержащего двуокись углерода газа от серных соединений, в частности от сероводорода, позволяющего повысить степень очистки газа.

Задача решается в способе избирательной очистки газа, содержащего двуокись углерода, от серных соединений путем физической промывки его азотсодержащим гетероциклическим соединением, который заключается в том, что в качестве азотсодержащего гетероциклического соединения используют имеющее третичные атомы азота соединение из группы, включающей замещенные диалкилом или дизамещенные диалкиламиноалкилом 1,2- или 1,3-диазинаноны, замещенные диалкиламиноалкилом оксазолидины, замещенные ди- или триалкилом 1,2-диазолидиноны и замещенные алкилом 1,2-оксадиазинаноны.

Согласно предпочтительной форме выполнения изобретения избирательную очистку газа, содержащего двуокись углерода, ведут от сероводорода.

В качестве предпочтительных соединений, имеющих третичные атомы азота, используют соединение из группы, включающей 1,3-диметил-1,3-диазинан-2-он, 2-диметиламинопропил-изоксазолидин, 1,2-диэтил-пиридазинан-3-он- и 1,2-диметилпиразолидин-3-он.

Предлагаемый способ можно проводить при температуре от 0 до 80^oC, предпочтительно от 0 до 50^oC, и давлении от 10 до 120 бар, предпочтительно от 15 до 60 бар.

В предлагаемом способе используют газ, содержащий сероводород в количестве от 0,1 до 10 моль. предпочтительно от 0,3 до 5 моль. а двуокись углерода взята в предпочтительном количестве от 2 до 25 моль.

В указанных условиях можно достичь содержания сероводорода в очищенном газе, составляющего порядка нескольких частей на миллион.

Пример. Согласно чертежу газ под давлением 30 бар и при температуре 40^oC, содержащий сероводород, подают по линии 1, и в теплообменнике 2 его охлаждают холодным газом, подаваемым по линии 3, до температуры 20^oC. Конденсированную при этом воду отделяют в сепараторе 4, и по линии 5 подлежащий очистке газ подают в промывочную колонну 6, где он вступает в контакт с нижеуказанным промывочным агентом. До поступления в промывочную колонну 6 регенерированный промывочный агент в охладителе 7 охлаждают до 0^oC. При этом уровне температуры обеспечено, что в промывочной колонне 6 вода не отделяется в виде льда. Из верхней части промывочной колонны 6 через линию 3 отводится газ, почти полностью очищенный от сероводорода. Данный газ с содержанием сероводорода, составляющим 10 ч/млн. в теплообменнике 2 нагревают подлежащим охлаждению сырым газом, и его можно подать на дальнейшее использование. Нагруженный промывочный агент, отводимый из нижней част промывочной колонны 6 по линии 8 кроме вымытого сероводорода содержит еще компоненты газа в зависимости от их физической растворимости в промывочном агенте. Данные растворенные газы за счет промежуточного снижения давления до 3,3 бар в сепараторе 9 почти полностью удаляют из промывочного агента, и по линии 10 их смешивают с гидрированным отходящим газом способа Клауса, доведенным до давления 3,3 бар, и после дальнейшего сжатия в компрессоре 11 до 10 бар и в компрессоре 12 до 30 бар его по линии 13 подают в исходный газ.

Остающийся нагруженный промывочный агент отводят по линии 14, и его давление снижают до 1,5 бар, причем уходит часть газообразного сероводорода и большая часть еще растворенной двуокиси углерода. Данные вещества в виде газа отделяются в сепараторе 15. Промывочный агент, имеющий еще невысокое содержание сероводорода, нагревают в теплообменнике 16 регенерированным промывочным агентом и в теплообменнике 17 паром до температуры 115^oC, а затем его в верхнюю часть регенерационной колонны 18. В данной колонне 18 с помощью азота отгоняют остаточные растворенные двуокиси углерода и сероводород, так что из нижней части регенерационной колонны 18 через линию 19 можно отводить промывочный агент, очищенный от растворенных компонентов. Очищенный промывочный агент вновь подают в промывочную колонну 6. Кислый газ, отводимый из верхней части регенерационной колонны 18, смешивают с флеш-газом, подаваемым по линии 20 из сепаратора 15, и в теплообменнике 21 его охлаждают до 0^oC, причем конденсируется большая часть парообразного промывочного агента. В сепараторе 22 отделяют конденсат, который подают в нагруженный промывочный агент перед сепаратором 15. Кислый газ, очищенный от промывочного агента, по линии 23 подают в установку Клауса 24, где при добавлении кислорода получают элементарную серу. Гидрированный газ, выходящий из установки 24 по линии 25 и еще содержащий серные компоненты, после сжатия в компрессоре 26 и охлаждения в охладителе 27 подают в газ, подаваемый по линии 10.

Основные параметры опытов, в которых применяют различные промывочные агенты, сведены в таблице, где исходный газ: 1000 моль/с, 30 бар, 40^oC:
H₂ 36 моль.

СО 47 моль.

СО₂ 16 моль.

H₂S 1 моль.

Если же применять N-метилимидазол по прототипу в вышеописанном опыте, то очищенный газ содержит 30 ч/млн. сероводорода.

Использование: при избирательной очистке газа от неорганических и/или органических серных соединений. Сущность: газ, содержащий двуокись углерода, избирательно чистят от серных соединений путем физической промывки его гетероциклическим, имеющим третичные атомы азота, соединением из группы, включающей замещенные диалкилом или дизамещенные диалкиламиноалкилом 1,2-или 1,3-диазинаноны, замещенные диалкиламиноалкилом оксазолидины, замещенные ди- или триалкилом 1,2-диазолидиноны и замещенные алкилом 1,2-оксалиазиноны. 2 з.п.ф-лы, 1 табл.,1 ил.

1. Способ избирательной очистки газа, содержащего двуокись углерода, от серных соединений путем физической промывки его азотсодержащим гетероциклическим соединением, отличающийся тем, что в качестве азотсодержащего гетероциклического соединения используют имеющее третичные атомы азота соединение из группы, включающей замещенные диалкилом или дизамещенные диалкиламиноалкилом 1,2- или 1,3-диазинаноны, замещенные диалкиламиноалкилом оксазолидины, замещенные ди- или триалкилом 1,2-диазолидиноны и замещенные алкилом 1,2-оксадиазиноны. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что избирательную очистку газа, содержащего двуокись углерода, ведут от сероводорода. 3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в качестве имеющего третичные атомы азота соединения используют соединение из группы, включающей 1,3-диметил-1,3-диазинан-2-он, 2-диметиламинопропил-изоксазолидин, 1,2-диэтил-пиридазинан-3-он и 1,2-диметилпиразолидин-3-он.