Способ получения средства для селективного удаления сероводорода и меркаптанов из газов, нефти и нефтепродуктов Российский патент 2017 года по МПК B01D53/14 B01D53/52 C10G29/24 C09K8/524 C09K8/528 

Изобретение относится к области очистки газов, нефти и нефтепродуктов от сероводорода и меркаптанов, а именно к способу получения средства для селективного удаления сероводорода и меркаптанов из газов, нефти и нефтепродуктов.

Известны способы получения жидких поглотителей для очистки газов от сероводорода [Гудков С.Ф. и др. Технический прогресс в области очистки природного и сжиженных углеводородных газов от сероорганических соединений. - М.: ВНИИЭгазпром, 1975, обзорная информация], заключающиеся в том, что нейтрализующий реагент сероводорода получают путем простого смешивания аминосоединения и воды, в частности моноэтаноламина (МЭА) и воды, в следующих соотношениях, мас. %: МЭА - 15-20, вода - остальное.

Этот способ получения поглотителя обеспечивает достаточную глубину очистки газа от сероводорода (остаточное содержание H₂S в очищенном газе - 5.72 мг/м³), однако ему присущи и серьезные недостатки: неселективность по отношению к другим кислым газам (СО₂, SO₂ и т.д.), образование трудноудаляемых побочных продуктов взаимодействия Н₂S и МЭА.

В меньшей степени указанные недостатки присущи поглотительным растворам, получаемым на основе смешения третичных аминов и воды [Hydrocarbon Process, 1981, №6, p. 55], т.к. третичным аминам не свойственны реакции химического взаимодействия с H₂S. В этом случае селективность по сероводороду не достигается, т.к. комплексообразующие свойства третичных аминов для H₂S и для СO₂ близки.

Известен способ получения поглотительного раствора химическим взаимодействием формальдегида и моноэтаноламина, приводящий к 1-гидрокси-2-(1,3-оксазетидин-3-ил)этану (далее ГОАДЭ) [Патент РФ №2241684].

Получают ГОАДЭ взаимодействием формальдегида и моноэтаноламина при температуре 0-40°С в течение 20-24 часов в присутствии катализатора. Полученный 70%-ный водный раствор ГОАДЭ используют для очистки газов от сероводорода и меркаптанов.

Достоинство описанного поглотительного состава по сравнению с аналогичными на основе МЭА или третичных аминов - высокая селективность по отношению к сероводороду и меркаптанам.

Основными недостатками описанного поглотительного состава являются невысокая емкость по H₂S и меркаптанам (150 мг H₂S на 1 г средства), а также длительность процесса получения ГОАДЭ (20-24 ч).

Наиболее близким к заявляемому является способ получения средства для селективного удаления сероводорода и меркаптанов из газов (патент РФ №2359739). Для этого смешивают моноэтаноламин и формальдегид или параформ, взятые в мольном отношении 1:2, полученную смесь подвергают воздействию ультразвука в интервале частот 21,5-22,0 кГц в течение 0,5-1,0 ч при температуре 20-100°С.

Недостатком способа является необходимость использования катализатора (NaOH), присутствие которого при дальнейшей переработке газа, нефти и нефтепродуктов вызывает закоксовывание змеевика нагревательных печей.

Задачей изобретения является разработка способа получения средства для селективного удаления сероводорода и меркаптанов из газов, нефти и нефтепродуктов с достижением следующего технического результата: сокращение времени процесса, снижение энергозатрат.

Поставленная задача решается тем, что в способе получения средства для селективного удаления сероводорода и меркаптанов из газов, нефти и нефтепродуктов (реагента-поглотителя), заключающемся в смешивании моноэтаноламина, формальдегида или параформа, взятых в мольном соотношении 1:2, согласно изобретению моноэтаноламин, формальдегид или параформ диспергируют в гидродинамическом акустическом аппарате с частотой 7,2 кГц на проток при температуре 15-70°С без катализатора.

Обработка на проток подразумевает непрерывный процесс получения реагента-поглотителя. В прототипе процесс получения реагента-поглотителя периодичен с интервалом времени 0,5-1 час.

Процесс получения заявляемого реагента-поглотителя сероводорода и меркаптанов из газов, нефти и нефтепродуктов без использования катализатора происходит при более низкой температуре, так как реакция с катализатором NaOH является экзотермической, присутствие катализатора NaOH приводит к дальнейшему протеканию экзотермической реакции и повышению температуры в системе. Отсутствие катализатора в предлагаемом изобретении позволяет сократить время процесса. Когда катализатор NaOH отсутствует, а процесс протекает только при обработке в гидродинамическом акустическом аппарате, экзотермическая реакция получения поглотителя останавливается, чем предотвращается дальнейшее повышение температуры в системе после получения реагента-поглотителя.

Снижение частоты при обработке в гидродинамическом акустическом аппарате приводит к снижению энергозатрат при проведении процесса получения реагента-поглотителя.

На фигуре представлена зависимость изменений удельной электропроводности водного раствора реагента от интенсивности воздействия в гидродинамическом акустическом аппарате.

Заявленный способ не требует использования NaOH в качестве катализатора. В результате проведения процесса в гидродинамическом акустическом аппарате протекает процесс сонолиза (гидролиза) с получением ОН^- группы, которая инициирует процесс получения реагента-поглотителя.

Проведены исследования по изучению влияния обработки в гидродинамическом акустическом аппарате на диссоциацию воды с получением ОН^- группы с частотой 7,2 к Гц, являющейся катализатором при синтезе реагента (см. фигура). Результаты показали, что при обработке в гидродинамическом акустическом аппарате на водный раствор удельная электропроводность увеличивается от интенсивности воздействия, что указывает на процесс образования ОН^- ионов.

Результаты исследований позволили синтезировать средство для селективного удаления сероводорода и меркаптанов из газов, нефти и нефтепродуктов с применением гидродинамического акустического аппарата с использованием кавитационно-вихревых эффектов без использования катализатора.

Средство для селективного удаления сероводорода и меркаптанов из газов, нефти и нефтепродуктов (реагент-поглотитель) готовили следующим образом.

Пример 1. Смесь моноэтаноламина и формальдегида (37%-ный водный раствор) в соотношении 1 моль : 2 моль диспергируют в гидродинамическом акустическом аппарате с частотой 7,2 кГц на проток при температуре 15-70°С.

Пример 2. Смесь моноэтаноламина и параформа в соотношении 1 моль : 2 моль диспергируют в гидродинамическом акустическом аппарате с частотой 7,2 кГц на проток при температуре 15-70°С.

Эффективность средства для селективного удаления сероводорода и меркаптанов из газов, нефти и нефтепродуктов, полученного заявляемым способом, иллюстрируется примерами.

Из приведенных таблиц видно, что полученное средство характеризуется высокой абсорбционной емкостью и селективностью по сероводороду и меркаптанам. Поглотительная способность полученного реагента в 1,5 раза выше реагента, полученного с катализатором.

Изобретение относится к области органической химии и может быть использовано при получении средства для селективного удаления сероводорода и меркаптанов из газов, нефти и нефтепродуктов. Осуществляют диспергирование и смешивание моноэтаноламина, формальдегида или параформа, взятых в мольном соотношении 1:2, в гидродинамическом акустическом аппарате с частотой 7,2 кГц на проток при температуре 15-70°С без катализатора. Обеспечивается повышение абсорбционной емкости, селективности средства по сероводороду и меркаптанам, поглотительной способности, а также сокращение времени процесса и снижение энергозатрат. 4 табл., 1 ил.

Способ получения средства для селективного удаления сероводорода и меркаптанов из газов, нефти и нефтепродуктов, заключающийся в смешивании моноэтаноламина, формальдегида или параформа, взятых в мольном соотношении 1:2, отличающийся тем, что моноэтаноламин, формальдегид или параформ диспергируют в гидродинамическом акустическом аппарате с частотой 7,2 кГц на проток при температуре 15-70°C без катализатора.