ПОГЛОТИТЕЛЬНЫЙ РАСТВОР ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗОВ ОТ СЕРОВОДОРОДА Российский патент 1998 года по МПК B01D53/14 B01D53/52 

Изобретение относится к области очистки газа от примесей, в частности к очистке попутного нефтяного и природного газа от сероводорода, и может найти применение в нефтегазодобывающей и нефтехимической отраслях промышленности.

Известны жидкие поглотители для очистки газов от сероводорода [1], состоящие из аминосоединения и воды, в частности из моноэтаноламина и воды, в следующих соотношения, мас.%:
Моноэтаноламин - 15 - 20
Вода - Остальное
При том, что описанный поглотитель обладает достаточной глубиной очистки (остаточное содержание H₂S в очищенном газе - 5,72 мг/м³), ему присущи и серьезные недостатки: неселективность по отношению к другим кислым газам (CO₂, SO₂, HCN), образование трудноудаляемых побочных продуктов взаимодействия H₂S с МЭА.

В меньшей степени указанные недостатки присущи поглотительным раствором на основе третичных аминосоединений, поскольку трет-аминам несвойственны реакции химического взаимодействия с H₂S.

Однако селективность по сероводороду не достигается в этом случае, т.к. комплексообразующие свойства третичных аминов близки для H₂S и для CO₂, и т. д.

Наиболее близким по технической сущности и заявляемому составу является поглотительный раствор на основе третичного амина - метилдиэтаноламина (далее - МДЭА) [2], содержащий, мас.%:
МДЭА - 30
Вода - Остальное
Процесс проводится путем барботирования газа через поглотительный раствор. Содержание сероводорода понижалось с 30 до 5 мг/м³.

Достоинство описанного поглотительного состава по сравнению с аналогичными на основе триэтаноламина или диэтаноламина - меньшая молекулярная масса, что обусловливает повышение емкости по кислым газам.

Основным недостатком описанного поглотительного раствора является неселективность по сероводороду в силу довольно высокой основности МДЭА.

Значительным недостатком всех упомянутых выше составов является их невысокая емкость по кислым газам. Обусловленная физико-химическим механизмом абсорбции кислот азотсодержащим соединением по типу реакций комплексообразования. Практически емкость по кислым компонентам в таких случаях не превышает 0,5 - 0,6 моль/моль.

Указанные недостатки устраняются применением в качестве третичного амина пергидро (1,3,5-диоксазин-5-ил)алканов (далее - ПДА) формулы

где
R - алкил, оксиалкил при следующем соотношении компонентов, мас.%:
ПДА - 20-60
Вода - Остальное
Процесс проводится путем барботирования газа через поглотительный раствор при температуре 0-90^oC, скорости подачи газа 10-200 ч^-1. Достигается снижение концентрации H₂S с 1000 до 5 мг/л, при этом снижения концентрации углекислого газа не наблюдалось.

Преимущество предлагаемого состава - в селективности по отношению к сероводороду, что позволяет понизить расход реагента. Селективность обусловлена тем, что сероводород вступает в химическое взаимодействие с пергидро(1,3,5-дитиазин-5-ил) алканами по схеме

Другие кислые газы - CO₂, HCN, SO₂ и т.п. в реакции с ПДА не вступают и не поглощаются предложенным составом.

Емкость предлагаемого соединения по H₂S составляет до 2 моль/моль, как это следует из уравнения реакции. Селективное извлечение H₂S из всего спектра кислых газов позволяет еще более снизить расход абсорбента, что делает процесс экономичным.

Применение пергидро(1,3,5-диоксазин-5-ил) алканов в качестве реагентов для очистки газов от H₂S неизвестно. Описано [3] получение пергидро(1,3,5-диоксазин-5-ил)этана, но в литературе нет сведений о реакции взаимодействия его с сероводородом.

Поглотительный раствор готовят растворением предварительно синтезированного реагента в воде или осуществляют синтез непосредственно в раствор путем взаимодействия стехиометрических количеств формальдегида (в виде водного раствора) с соответствующим первичным аминосоединением.

Установлено, что использование поглотительного раствора в процессе очистки газа от H₂S обеспечивает высокое качество очистки газа, достижения селективности по H₂S, способствует увеличению производительности процесса очистки.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. В цилиндр, содержащий 100 мл поглотительного раствора состава: ПДА - 40%; вода - остальное,
пропускали газ, содержащий, об.%: углеводороды - 90; сероводород - 5; углекислый газ - 5.

На выходе из цилиндра контролировали состав газа. Содержание углеводородов и CO₂ определяли хроматографически; содержание H₂S определяли с помощью газоанализатора "Рикэн Кэйка" (Япония) с точностью до 0,5 мг/м³.

Объем пропущенного газа - 137,7 л, содержание H₂S в данном объеме - 6,74 л (10,225 г).

Состав газа на выходе после очистки, об.%: углеводороды - 94,74; углекислый газ - 5,26; сероводород - 0% (1,5 мг/м³).

Другие примеры выполнения аналогично примеру 1. Результаты сведены в таблицу.

Как видно из представленных примеров, заявляемый состав обеспечивает высокую степень очистки газов от сероводорода, оставаясь инертным по отношению к углекислому газу.

Литература
1. Гудков С.Ф. и др. Технический прогресс в области очистки природного и сжиженных углеводородных газов от сероорганических соединений. М.: ВНИИЭгазпром, 1975, Обзорная информация.

2. Hydrocorbon Process, 1981, 81, N 6, p. 55.

3. Дж. Уокер "Формальдегид", М.: Госхимиздат, 1957, с. 316.

Способ предназначен для очистки газов от сероводорода. Поглотительный раствор содержит пергидро (1,3,5-диоксазин-5-ил)алканы (ПДА) общей формулы , где R-алкил, оксиалкил, при следующем соотношении компонентов, мас.%: ПДА - 20-60; вода - остальное. Способ обеспечивает селективность по сероводороду и увеличивает производительность процесса очистки. 1 табл.

Поглотительный раствор для очистки газов от сероводорода, содержащий аминосоединения и воду, отличающийся тем, что в качестве аминосодержащего агента используют пергидро(1,3,5-диоксазин-5-ил)алканы (ПДА) общей формулы

R - алкил, оксиалкил,
при следующем соотношении компонентов, мас.%:
ПДА - 20 - 60
Вода - Остальноеж