Абсорбент для очистки газов от сернистого ангидрида Советский патент 1983 года по МПК B01D53/14 

о о to

о Изобретение относится к составам для очистки газов и может быть использовано в процессах химической, нефтехимической и металлургической промьоапенности для очистки газов от .сернистого ангидрида, Известен абсорбент для очистки газов от сернистого ангидрида, в качестве которого используют диметйлсульфоксид ij . Абсорбент имеет высокую емкость и достаточно хорошую селективность по отношению к ддвуокиси серы, обеспечивает степень очистки 99%, что однако превышает санитарную норму по равную 80 мг/м. Известен абсорбент для вьщеления двуокиси серы из газовых смесей, в качестве оторого используют .аромати ческие амины Г21 . Однако степень очистки при использовании этого абсорбента составляет 99%, что также не обеспечивает достижения санитарной нормы. В качестве абсорбента двуокиси серы известен также сульфолан, харак теризующийся достаточно высокой емкостью при нормальных температурах, селективностью к СО/j, ,CO, N,, и углеводородам C.i(-Cj,, химической стойкостью 1з , Однглко из.-за неболылого коэффии,иента распре.целения серн.истого анг.идрида. между газовой фазой и сульфоланом глубина очистки от двуокиси серы невелика и при .кратности сульфолан газ 1:20 fобъемных долей в отходящих после очистки газах содержитС) 8,9 .вес сернистого ангид рида (l80 г/м) , Наиболее б.лйзким к изобретению по достигаемо.му результату является абсорбент, в качестве которого используют W -мётилпирролидон-2 4 . Известный абсорбент обеспечивает степень очистки от SO, равную 99,7%, что однако недостаточно дяя достиже ния санитарной . Цель изобретения - повышение сте пени очистки газов от сернистого ан гидрида. Поставленная цель достигается тем, что абсорбент, содержащий гете роциклическое пятичленное органичес кое соединение с атомом азота или с ры в цикле, например, сульфолан, Ы--м.етидширролидон 2, или ароматичес кий аглин, например, алкил-, дрхалкия анилин, или диалкилсульфоксид, например, диметилсульфоксид, дополнительно содержит 2,4,б-трис(диэтилам нометил) фенол при следуюйдем соотнош НИИ ксп тонентов, wac.is 2,4 ,6-трис .диэтиламинометил)фенол 5-15 Гетероциклическое пятичленное.органическое соединение с атомом илисеры в цикле, или аромати- ческий амин, или диалкилс/льфоксид 85-952,4,6-трис(диэтиламинометил)фенол представляет собой маловязкую жидкость желтого цвета с температурой кипения 180-182 С при 4 мм рт.ст,, синтезируемый из фенола, формальдегида и диэтиламйна в одну стадию по реакции .,(,j) (),,Л/Н2Сч1,СН2МГС2Н5)2 CHa/Vfcr H jg Чистый 2,4,6-тpиcfдиэтилaминoмeтил фeнoл для ОЧИСТКИ газов от сернистого ангидрида неприменим, поскольку образует твердый продукт присоединения с двуокисью серы. Технология способа состоит в следующем. Состав готовят путем смешения компонентов. Модификатор добавляют в абсорвент в количестве от 5 до 15 .%. Нижний предел количества добавляемого модификатора зависит от константы комплексообразованйя QO с 2,4,6-трис / диметиламинометил Jфенолом в этом абсорбенте и определяется во всех случаях степенью увеличения коэффициента расправления сернистого ангидрида. Верхний предел количества добавляемого модификатора обуславливается повышением вязкости абсорбешта и тем, что увеличение концентрации модификатора сверх указанного предела лишь незначительно улучшает свойства абсорбента. Поглош.ение сернистого ангидрида из газов абсорбентами, модифицированными 2,4,6-трис(диэтиламинометил) фенолом ведут в насадочном , противоточном абсорбере при 20-40 С. Регенерацию ведут отгонкой двуо- , киси серы под вакуумом 100-400 мм рт.ст. при 60-100°с, Пример 1. С верха абсорбера высотой 80 см, диаметром 30 мм, заполненного стеклянными шариками диаметром 3 мм и термостатированного при подают 100 г/ч сульфолана. Эффективность абсорбера составляет около 4-х .теоретических тафелок.

С низа абсорбера подают 50 л/ч смеси газов, осушенной над цеолитами ЦаА состава, об.%: азот4кислород 90; сернистый ангидрид ГО (266 г/м. и.,.. Сульфолан, насыщенный двуокисью серы, собирают в кубе абсорбера. Газ, 5 отбираемый с верха абсорбера при атмосферном давлении после выхода абсррбера на режим, имеет состав, об.%: азот 4 кислород 99,If сернистый ангидрид 0,9. Степень очистки сое- .10 тавляет 91,4% при содержании двуокиси серы в отходящих газах 23 г/м. . Анализ газа проводят на хроматографе УХ-2. Применение предварительного концентрирования позволяет довести 15 предел определяемой концентрации 5О до 0,001 об.%.

Пример 2. В условиях примера 1 абсорбент имеет состав 10.0 вес. 2,4,6-трис(диэтиламинометил)фенола « и 90,Овес.% сульфолана. Газ после очистки содержит 0,001 тэб.% двуокиси серы 20 мг/м) . Степень очистки , 99,99%.

Результаты степени очистки газов jr от 5Од при использовании 2,4,6-трис диэтиламинометил) фенола в смеси с диметилсульфоксидом, N -метиланилином, Н ,М-диметиланилином, М, Н -диэтиланилином и N -метилпирролидоном-2 при-. ведены в табл.1. Данные получены при одинаковых условиях: расход абсорбен- та составляет lOOtS г/ч, расход газа 50i2 л/ч, состав газа 90 об.% азота 1кислорода и 10 об.% 7266 г/м) сернистого ангидрида, температура . 35 Растворимость 5О определяют методом насыщения при барботировании сер- ниЬтого ангидрида через абсорбент при 745i5 мм рт.ст. и 50°С до установления равновесия. Количество растворив-40 шейся двуокиси серы определяют по привесу абсорбционной ячейки.

Растворимость серы в абсорбентах при различном содержании модификатора приведена в табл.2.45

2,4,6-трис(диметиламинометил) фенол в чистом виде не может быть использован в качестве абсорбента поскольку образует при поглощении 5 07 стеклообразный аддукт, имеющий, повидимому, полимерную природу, и содержащий два моль SOj на моль 2, 4,6-трис(диметиламинометил) фенола при ЗОс (47 мг5О2/г абсорбента).

Добавление модификатора к соединениям с малой емкостью - сульфолану, N -метиланилину, W ,4-диэтиланилину повышает емкость абсорбента, а добавление к диметилсульфоксиду и N -метилпирролидону-2 несколько снижает емкость на 3-10%,

Следует отметить, что некоторое уменьшение, емкости абсорбента , модич фициробанного 2,4,6-трис(диэтиламинометил фенолом не приводит к уменьшению глубины очистки газов от 5О2, поскольку поглощение SOj связано в основном с образованием аддуктов с модификатором и слабо зависит от свойств основного компонента.

Основной компонент влияет на степень диссоциации образующегося аддукта. При полной его диссоцисщии 1 моль 2,4,6-трис(диэтиламинометилI фенола способен связать 3 моль So (б99 мг абсорбентаj. Частичной диссоциацией и следует, по-видимому, объяснить, что емкость абсорбента увеличивается или уменьшается при добавлении модификатора в разной степени, в зависимости от природы основного компонента.

Таким образом, данные экспериментов свидетельствуют о том, что модификация жидких абсорбентов 2,4,6-трис(диэтиламинометил)фенолом существенно улучшает их свойства и позволяет значительно увеличить глубину очистки газов от сернистого ангидрида и уменьшить расход абсорбента.

Таблица. 1

АБСОРБЕНТ ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗОВ ОТ СЕРНИСТОГО АНГИДРИДА, включающий гетероциклическое пят1}членное органическое соединение с атомом азота или серы в цикле, например, сульфолан, W -метилпирролидон-2, или ароматический амин, например алкил-, диалкиланилин или диалкилсульфоксид, например, диметилсульфоксид, отличающийся тем, что, с целью повышения степени .очистки, он дополнительно содержит 2,4,6-трис (диэтиламинометил)фенол при следующем соотнсхлении компонентов,мае.%: 2 ,4,6-трис (диэтиламинометил).фенол 5-15 Гетероциклическое пятичленное органическое соединение с атомом азота или серы в цикле, или ароматический амин, т или диалкилсульфоксид85-95

Диметилсульфоксид 1260 390 Следы К-метилани1050 220 лин 3900 ,М,Н-диметиланилин 860 То же Следы 20 мг/м . 10-20 леды

30

11200 905

80

315910

Следы

105

1010

2330 То же

Сульфолаи

Диметилсу л ьфок снд

Ц-метиланилин

N;М-диметнланилпн .

И ,К1 -дп 3 T-1J аи лн н

N -метилпирролидон-2 Раэультагы сравнения по эффективности очистки известных абсорбентов и npeitnajaer-.ioro абсорбента при содерСульфолан

Сульфолан + 10 вес.%

2,4,б-трис (диэтилами ометш1) фенола

Лиметилсульфоксид Др1 етилсульфоксид+ 10 вес.% 2,4,6-трисднзтипaми oмeти i

. о;1Гмта

Продолжение табл, 1

5-15

же 1500

5-20

140 5-15 316

Таблица 2

335

390

270 620 640 655 480 471 450 575 575 580 307 373 253 531 529 538

91,4

23300 99,99 Следы

99,53

1260 Следы 9,99 жании в нем 10 вес.% 2,4,6-трис(диэтиламинометилфенола) представлены в табл.3, .i-S-S.-S-iJ-B-g 3 10 вес.% 2,4,6-трисдиэтиламинометил фенола; Н-метиланилин 430 ii-метиланилин + + 10 вес.% 2,4,6-трис (диэ тиламиноме-гил фенола460 Как следует из приведенных примеров и таблиц предлагаегллй абсорбент повышает глубину очистки газов от сернистого ангидрида до 99,99% про10602098

Продсэлжение табл. 3 3900 Следы 99,99 тив 99,66% в известном способе, обеспечивая остаточную концентрацию .Og, близкую к санитарной норме.