АБСОРБЕНТ ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗА ОТ СЕРОВОДОРОДА И УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА Российский патент 2011 года по МПК B01D53/14 

Изобретение относится к газовой, нефтяной и химической промышленности, в частности к области абсорбционной очистки углеводородных газов от сероводорода и углекислого газа.

Известен абсорбент для очистки углеводородных газов от сероводорода и углекислого газа на основе моноэтаноламина (МЭА) (Ахметов С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа / С.А.Ахметов. - Уфа: Гилем, 2002. - 672 с.). В качестве поглотителя используют 15-20% (мас.) водный раствор МЭА.

Недостатками данного абсорбента являются низкая термическая стабильность МЭА, большие потери МЭА от испарения из-за высокого давления насыщенных паров, повышенная склонность МЭА к вспениванию.

Известен абсорбент для очистки углеводородных газов от сероводорода и углекислого газа на основе диэтаноламина (ДЭА) (Николаев В.В. Основные процессы физической и физико-химической переработки газа / В.В.Николаев, Н.В.Бусыгина, И.Г.Бусыгин. - М.: Недра, 1998. - с.15-76). В качестве используют 25-30% (мас.) водный раствор ДЭА.

Недостатком данного абсорбента является низкая поглотительная способность раствора ДЭА.

Предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемым результатам наиболее близок абсорбент для очистки углеводородных газов с применением метилдиэтаноламина (МДЭА) (Николаев В.В. Основные процессы физической и физико-химической переработки газа / В.В.Николаев, Н.В.Бусыгина, И.Г.Бусыгин. - М.: Недра, 1998. - с.15-76). В качестве поглотителя используют 30-50% (мас.) водный раствор МДЭА. Недостатками данного абсорбента являются низкая поглотительная способность, большие потери от испарения из-за высокого давления насыщенных паров.

Задачей изобретения является увеличение поглотительной способности абсорбента.

Поставленная техническая задача решается созданием абсорбента для очистки газов от сероводорода и углекислого газа, включающего полиалканолэтилендиамин общей формулы:

(CH₃-CH(OH)-CH₂)_x-NH_(2-x)-CH₂-CH₂-NH_(2-y)-(CH₂-CH(OH)-CH₃)_y

или (НО-СН₂-СН₂)х-NH_(2-х)-СН₂-СН₂-NH_(2-у)-(СН₂-СН₂-ОН)_у,

где х=1-2, у=0-1, и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:

полиалканолэтилендиамин 20-30;

вода - остальное.

Полиалканолэтилендиамин представляет собой оксиэтилированные и оксипропилированные продукты этилендиамина (Левченко Д.Н. Технология обессоливания нефтей на нефтеперерабатывающих предприятиях / Д.Н.Левченко, Н.В.Верштейн, Н.И.Николаева. - М.: Химия, 1985). Данные реагенты являются промежуточными соединениями при производстве проксаминов (неионогенных поверхностно-активных веществ на основе этилендиамина), применяемых при деэмульгировании нефти и увеличения нефтеотдачи нефтяных пластов. Полиалканолэтилендиамины получают путем присоединения оксида пропилена или оксида этилена к этилендиамину по следующим реакциям:

этилендиамин оксид пропилена оксипропилированный этилендиамин

этилендиамин оксид этилена оксиэтилированный этилендиамин

где n=1-4, у=1-2, х=0-2

Физико-химические свойства полиалканолэтилендиаминов в таблице 1.

Кроме того, предлагаемые реагенты обладают меньшей упругостью паров по сравнению с МДЭА (таблица 1), что позволяет говорить о меньших потерях от испарения.

Поглотительную способность по отношению к кислым компонентам определяли на лабораторной установке, состоящей из:

- баллона с испытуемым газом - 1;

- баллона с инертным газом - 2;

- лабораторного абсорбера - 3;

- термометра стеклянного - 4;

- лабораторного автотрансформатора регулировочного - 5;

- ротаметра - 6;

- холодильника воздушного - 7;

- конической колбы для приема конденсата - 8;

- колбы Дрекселя с поглотителем сероводорода (ацетатом свинца) - 9;

- газового счетчика барабанного (с жидкостным затвором) - 10;

- переходника стеклянного - 11;

- шприца для отбора проб - 12;

- насадки из стеклянных шариков - 13;

- нихромовой нити, обогревающей абсорбер - 14;

- вентилей - 15;

- колбы Дрекселя с поглотителем влаги (ДЭГ) - 16.

Заявленный способ поясняется чертежом.

Состав исходного и отходящего газа представлен в таблице 2. Определение поглотительной способности проводили в следующем порядке:

- в собранную установку вносили приблизительно 25 мл раствора абсорбента так, чтобы жидкость не проваливалась через перегородку, сбоку в абсорбер 3 (через гнездо термометра или контактного термометра);

- начинали ввод очищаемого газа из баллона 1. Расход газа регулировали по ротаметру 6 на уровне 1,2 л/мин. Отмечали: температуру, скорость подачи, время начала ввода газа, расход газа до абсорбера 3 (по ротаметру 6), расход газа на выходе установки (по газовому счетчику 10);

- после начала ввода исходного газа отбирали пробу газа 12 для хроматографического анализа;

- определяли проскок сероводорода по потемнению окраски раствора ацетата свинца, находящемуся в колбе Дрекселя 9;

- после проскока сероводорода прекращали подачу испытуемого образца газа.

Состав газа до и после пропускания через слой абсорбента определяли хроматографичеким методом по ГОСТ 23781-83 "Газы горючие природные, хроматографический метод определения компонентного состава".

Полученные результаты представлены в таблицах 2, 3. Как видно из этих таблиц, полиалканолэтилендиамины обладают повышенной поглотительной способностью по отношению к сероводороду и углекислому газу в сравнении с метилдиэтаноламином. Так, например, при применении 30%-го (мас.) водного раствора моноэтанолэтилендиамина поглотительная способность реагента по отношению к сероводороду составляет 32,18 мл сероводорода/мл реагента, по отношению к углекислому газу - 22,41 мл углекислого газа/мл реагента. При этом глубина абсорбции сероводорода составляет 99,91% (об.), а углекислого газа - 92,87% (об.), что позволяет очищать газ до остаточного содержания сероводорода 0,00342% (об.), и углекислого газа - 0,18% (об.). При испытании метилдиэтаноламина поглотительная способность по отношению к сероводороду составила 21,62 мл сероводорода/мл реагента, по отношению к углекислому газу - 7,63 мл углекислого газа/мл реагента. При этом глубина абсорбции сероводорода составляет 99,16% (об.), а углекислого газа - 46,21% (об.), что позволяет очищать газ до остаточного содержания сероводорода 0,04% (об.), и углекислого газа - 1,93% (об.).

Таблица 1 Физико-химические свойства реагентов Реагент Температура кипения, °С Плотность, г/мл Показатель преломления, МДЭА (прототип) 247 1,0180 1,4347 МОПЭДА (моноизопропанолэтилендиамин) 254 1,1013 1,4963 ДОПЭДА (диизопропанолэтилендиамин) 329 1,1106 1,5002 МОЭЭДА (моноэтанолэтилендиамин) 231 1,0751 1,4856 ДОЭЭДА (диэтанолэтилендиамин) 303 1,0942 1,4961

Таблица 3 Экспериментальные данные о поглотительной способности абсорбентов абсорбент Объем газа (н.у), л Поглотительная способность, мл/мл реагента Глубина абсорбции, % об. По ротаметру По газовому счетчику сероводород Углекислый газ сероводород Углекислый газ 30% МОПЭДА + вода 5,94 4,95 31,01 22,30 99,96 93,98 30% ДОПЭДА + вода 4,76 3,95 24,99 14,35 99,88 90,19 30% МОЭЭДА + вода 6,18 5,16 32,18 22,41 99,91 92,87 30% ДОЭЭДА + вода 5,01 4,11 26,47 18,74 99,98 91,13 20% МОПЭДА + вода 6,15 5,17 32,06 23,18 99,93 93,72 20% ДОПЭДА + вода 4,88 4,03 25,69 16,02 99,90 90,05 20% МОЭЭДА + вода 6,35 5,34 33,35 13,87 99,89 93,23 20% ДОЭЭДА + вода 5,41 4,45 28,14 20,13 99,99 90,47 30% МДЭА + вода (прототип) 4,14 3,45 21,62 7,63 99,16 46,21

Изобретение относится к газовой, нефтяной и химической промышленности, в частности к области абсорбционной очистки углеводородных газов от сероводорода и углекислого газа. Абсорбент содержит полиалканолэтилендиамин общей формулы (СН₃-СН(ОН)-СН₂)_х-NH_(2-x)-CH₂-CH₂-NH_(2-у)-(CH₂-CH(OH)-CH₃)_у или (НО-СН₂-CH₂)_х-NH_(2-x)-CH₂-CH₂-NH_(2-у)-(CH₂-CH₂-OH)_у, где х=1-2, у=0-1, и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%: алканоламин 20-30; вода - остальное. Изобретение позволяет увеличить поглотительную способность абсорбента по отношению к сероводороду и углекислому газу, а также снизить потери абсорбента от испарения. 1 ил., 3 табл.

Абсорбент для очистки газов от сероводорода и углекислого газа, содержащий алканоламин и воду, отличающийся тем, что в качестве алканоламина он содержит полиалканолэтилендиамины общей формулы
СН₃-СН(ОН)-СН₂)_х-NH_(2-x)-CH₂-CH₂-NH_(2-у)-(CH₂-CH(OH)-CH₃)_у или
(НО-СН₂-CH₂)_х-NH_(2-x)-CH₂-CH₂-NH_(2-у)-(CH₂-CH₂-OH)_у,
где х=1-2, у=0-1, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
алканоламин 20-30 вода остальное