СПОСОБ ОЧИСТКИ ГАЗОВ Советский патент 1972 года по МПК B01D53/14 

Изобретение относится к очистке газов, нацример углеводородсодержащих газов, от двуокиси углерода.

При известном способе очистки газов от двуокиси углерода .путем обработки абсорбентом, содержащим диметилсульфоксид, скорость абсорбции двуокиси углерода недостаточна высока, что приводит к увеличению расхода абсорбента.

Целью изобретения является повышение скорости очистки газа и снижение расхода абсорбента, а следовательно и сокращение габаритов используемой аппаратуры, что достигается использованием в качестве абсорбента смеси диметилсульфоксида и алканоламина общей формулы

R, R

N - А - ОН ,

где А-С2-С12-алкил с прямой или разветвленной цепью, RI и Ra - одинаковые или разные, водород, или С -Со-алкил или радикалы тина В-ОН, где Вимеет то же значение, что и А.

Обычно в качестве алканоламина нспользуют МОНО-, ди- или триэтаноламины, моно-, диили трипропаноламины, моно- или диизопропаноламины.

Оптимальным является использование абсорбента, содержащего 0,5-60 вес. % алканоламина и 20-99,5 вес. % диметилсульфоксида.

Можно использовать не только безводные смеси алканоламина и диметилсульфоксида, а также растворы этих двух соединений, содержащие до 50 вес. % воды. В некоторых случаях возможно присутствие других, инертных

по отношению к компонентам газовой смеси

соединений. В этом случае весовое отношение

алканоламина к диметилсульфоксиду имеет те

же значения, что и ранее.

Очищаемый газ не должен или может содержать очень малые количества сероводорода, так как его присутствие в достаточно больших количествах при длительном контакте приводит к разложению диметилсульфоксида. Исходная газовая смесь должна содержать

менее 5 об. %, предпочтительно менее 0,2 об. % сероводорода.

Очистку проводят при О-80°С, лучше при 20-40°С. Давление, нри котором наиболее полно происходит абсорбция, равно 10-

100 кг/см.

Стадия регенерации обычно нроводится при более высоких, чем первая стадия, температурах, например нри 40-120°С, обычно нри 60- 90°С. В этом случае давление уменьшается, Обычно работают при температуре О-150°С и давлении 0,1-200 кг/см-, однако на первой стадии температура ниже и/или давление выше, чем на второй стадии. На фиг. 1 представлены кривые абсорбции двуокиси углерода раствором, состоящим из 80 вес. % диметилсульфоксида и 20 вес. % диэтаноламина (кривая 1), и водным раствором диэтаноламина (кривая 2). Измерения проводились при 20°С и давлении СО2, равном атмосферному. Полученные кривые показывают, что при времени контакта меньше 1,5 мин смесь диметилсульфоксид - диэтаноламин абсорбирует больше двуокиси углерода, чем водный раствор диэтаноламина. Такой процесс наблюдается в промышленной абсорбционной колонне при времени коптакта порядка секуиды. На фиг. 2 показана зависимость десорбции СОз от температуры для указанпых выше растворов. На оси ординат графика отложено максимальное выделение двуокиси углерода при нагревании но отношению к двуокиси углерода, имеющейся в растворе. В этом эксперименте исходпь й раствор содержит 26 л СОг в 1 л ра-створа при температуре 20°С. Как видно из представленных кривых, растворы диметилсульфоксида и диэтаноламина регенернруютея значительно легче, чем водиые растворы диэтаноламина (т. е. при более низких температурах). Таким образом, при повышении температуры от 20 до 90°С из смеси диметилсульфоксиддиэтаноламин выделяется примерно вдвое больще СО2 (кривая 1), чем из водного раствора диэтаноламина (кривая 2). Аналогичные испытания с другими алканоламинами показывают больщую степень абсорбции двуокиси углерода и больщую легкость регенерации от двуокиси углерода, чем у ранее предложенных растворов. Применение раствора, содержащего диметилсульфоксид и один или несколько алканоламинов, имеет значительные преимущества. Все алкаиоламины, используемые ранее для экстракции кислых загрязнений, могут быть применены в данном процессе, например, можно работать с моно-, ди- и триэтаноламииом, МОНО-, ди- и трипропаноламииом, моноизопропанол-, диизопропанол-, 1,4-бутанол-, 1,6-гексанол-, N-метилдиэтаноламинами, N-бутилдипропиламином, N,N - диметилмоноэтаноламином и их гомологами, у которых радикал (или радикалы) у атома азота являются линейными или разветвленными, а также могут содержать или не содержать гидроксильные группы. Нужно отметить, что простые амины не пригодны для применения. Низкомолекулярные амины относительно хорошо абсорбируют двуокись углерода, но в значительных количествах уносятся газом, что приводит к потерям. Более тяжелые амины с трудом поглощают двуокись углерода. Контакт между раствором и газовой смесью, содержащей двуокись углерода, можно осуществить различными способами. Так, можно пропускать очищаемый газ через раствор или инжектировать его в ниж)юю часть колонны, снабженной тарелками или насадкой, противотоком к жидкой смеси, подаваемой в верхнюю часть колонны. Во всех примерах объемы газа приведены к нормальным условиям. Пример 1. 1000 л/час газа, состоящего из метана, содержащего 2 об. % двуокиси углерода, 500 ррт воды и 100 ррт о-ксилола, инжектируют в нижнюю часть колонны, заполненную кольцами Ращига, при 30°С под давлением 50 кг/см. В верхнюю часть колонны вводят 2 л/час абсорбента, содержащего (в вес. %): Диметилсульфоксид Диэтанолами о-Ксилол Очищенный метай, выходящий из головной части колонны, содержит не более 100 ррт (по объему) двуокиси углерода (вместо 20000), 50 ррт воды и 10 ррт о-ксилола. Сам метан практически не поглощается. Использованный абсорбент регенерируют в колонне, нагревая до 70°С при атмосферном давлении и продувая 75 л/час сухого азота, который уносит загрязняющие абсорбент примеси (двуокись углерода, вода, о-ксилол). На выходе из колонны получают раствор, имеющий приведенный выше состав. Пример 2. В условиях примера 1 газ, содержащий 90 об. % метана и 10 об. % СОг, обрабатывают абсорбентом, состоящим из 30 вес. % диэтаноламина и 70 вес. % диметилсульфоксида. Расход газа 1 , расход абсорбента 4 л/час, температура 25°С, давление 18 кг/см. Очищенный газ содержит не более 120 ррт (по объему) двуокиси углерода. Абсорбент после регенерации в тех же условиях, что и в примере 1, имеет первоначальный состав. Пример 3, 4. Как в примере 2, при использовании абсорбента, состоящего из 12 вес. % моноэтаноламина и 88 вес. % диметилсульфоксида или из 26 вес. % диизопропаноламина и 74 вес. % диметилсульфоксида, очищенный газ содержит не более 80 или 110 ррт двуокиси углерода соответственно. Пример 5. В условиях примера 1 обрабатывают 1 мз/час газа, содержащего 95 об. % метана, 400 ррт воды, 50 ррт н-гептана, 80 ррт толуола и остальное СОг, 4 л/час абсорбента, состоящего из 15 вес. % триэтаноламина и 85 вес. % диметилсульфоксида. 1емпература и давление те же, что и в примере I. Очищенный газ содержит в (ррт): 10 СО2, 30 воды, 15 н-гептана, 10 толуола и остальное метан. Кроме того, раствор диметилсульфоксидтриэтаноламин позволяет не только декарбонизировать метан, но и удалить содержащиеся в нем воду, толуол и «-гептан. Предмет изобретения 1. Способ очистки газов, например углеводородсодержащих газов, от двуокиси углерода путем обработки газа абсорбентом, содержащим диметилсульфоксид, отличающийся тем, что, с целью повышения скорости очистки и снижения расхода абсорбента, в качестве последнего используют смесь диметилсульфоксида и алканоламина общей формулы N - А -ОН, R/ где А-Са-С12-алкил с прямой или разветвленной цепью, RI и Кг - одинаковые или разные, водород, или Ci-С12-алкил, или раднкалы типа В-ОН, где В имеет то же значение, что и А. 2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве алканоламина используют моно-, ди- или триэтаноламины, моно-, ди- или трипропаноламины, моно- или диизопропаноламины. 3.Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что берут абсорбент, содержащий 0,5- 60 вес. % алканоламина и 20-99,5 вес. % диметилсульфоксида.

75

Ot

5O

«I

-25

30 40 SO eo 70 80 SO WO Фиг. 2

Температура регенерации раствора, °C