Способ извлечения -метилпирролидона из газов Советский патент 1975 года по МПК C07D27/08 

при первичной обработке N-метилпирролидоном.

Жидкий -алкн;1лактам, использованный для первичной абсорбционной очистки газов, например для обессернвания, удаления двуокиси серы или для дегидратации, иагревают для удаления растворенных в нем сероводорода и двуокиси серы. Абсорбированную воду отгоняют при атмосферном давлении или в вакууме. Абсорбированные выеококииящие углеводороды удаляют из N-алкиллактамов либо иерего 1кой, либо высаливаиием с иомондью насыщенных растворов водных электролитов и используют в качестве источника тепла при перегонке.

Раствор, состоящий из N-алкиллактама и растворителя-абсорбента для него собирают и выделяют из него N-алкиллактам. Собранный растворитель, содержа ций немного М-алкиллактама, сиова концентрируют, иредпочтпте;1ьио перегонкой при атмосфериом давлении или в вакуу.ме, и удаляют N-алкиллакталг.

Для более легкого разделения разница между темнературами кипеиия растворителя и N-метплипрролидопа должна быть ие мепьще 25° С.

Эта разница может быть меньше, если разделение проводить в вакууме и в высокоэффективных ректификациоиных колоннах.

Как отогнанный N-алкпллактам, так и повторно коицеитрированные растворители можно вновь иеиользовать в процессе.

Растворитель, иримеияемый для извлечения N-алкиллакталшв, не должен содержать воды. Однако ирнсутствие в нем до 3 вес. % воды не намиого уменьшает его растворяющую способность по отношению к N-алкнллактама.м и ие создает затруднений ири регенерации.

Но с экономической точки зрения выгодно, чтобы содержание воды в растворителе было минимальным. Количество растворителя для извлечения исиарениого и унесенного N-алкиллактама составляет 1 -10% от количества :К-алкиллактама в зависимости от температуры, давления и вязкости жидкости во время дегидратации природного газа.

Пример 1. Дегидратация природного газа.

Природный газ (давление 56,25 кг/см, температура 21,1-26,6° С, 18,1 кг воды в 28300 м газа) при 26,6° С вводят в колонну / (см. фиг. 1) по трубопроводу 2.

В секцию 3 первичной абсорбции, имеющую восемь тарельчатых барботеров, из устройства 4 разбрызгивают N-метилнирролидои со скоростью 83,2 л па 28300 м газа.

N-Метилнирролидои, проходя сверху вниз, абсорбирует водяные пары пз природного газа и собирается внизу колоииы.

Природный газ, попадающпй в секцию 5 вторичной абсорбции, содержащую три тарельчатых барботера, через тарельчатый барботер 6, имеет точку росы О -f 5° С. Он уносит с собой 1,8-2,7 кг N-мeти.и иppoлидoнa на 28300 м газа. Из устройства 7 в секции 5 разбрь1згива10т трпэтиленгликоль (ТЭГ) со скоростью 8,3 л а 28300 м- i-аза.

Секция 5 содержит три тарельчатых барботера. Природ1п.1Й газ коитактирует i иротивотоке с ТЭГ и уда;1яется из ко.юнны / с точкой росы (-23,3) - (-28,9)° С.

ТЭГ, содержании- N-метнлнирролидо;, накапливается па тарельчатом барботере 6. NМетилиирролидои, содержание и абсорбированиую воду, но трубопрогх)ду 8 через тенлообмеииик-умеиьшитель д.авлсния 9 поступает в

регенератор 10, нагреваемый до- --ИЭ-165° С, в котором Т-метилпирролндо1, содержащий воду, отгоняют и,111 MiiioBcino испаряют под давлеиием 0,35-0,56 кг/см. Некоторые тяжелые углеводороды, присутствующие в природном газе и абсорбирук;щиеся Х-метилг нрролидином, отделяют от воды и сжигают. Очищенный N-метилпирролг.дон по трубопроводу // через теилообменник-уменьшите.чь давления 9, где его охлаждают и сжимают, постуиает в устройство 4.

Смесь ТЭГ и N-метилпирролидона, которая иакаиливается Г1иже тарельчатого барботера б, по трубоирово.1у 12 подают п аппарат 13 для повторного концеитрирования, нагреваемый до 190.5-204,4° С, отгоняют в вакууме и паровым пасосом по трубопроводу 14 перекачивают в регеператор 10, где его вновь очипипот. ТЭГ возвращаю в устройство 7 ио

трубопроводу 15.

П р и м е р 2. Дегидратапия гфиродного газа.

Проводят опыт, как в примере 1, но з.-дмеиив ТЭГ на Х-цик,10гексилиирролидои. Получают ириродпый газ с точкой росы ниже -25° С. Вследствие малой вязкости ,иклогексилпирролидопа эффективтость колонны увеличивается. Аппарат 13 работает при температуре 190,5-204,4° С и давлении 50,8 мм

рт. ст.

П р и м е р 3. Дегидратация природного газа.

Природный газ из сквалспны (давление 56,25 кг/см, температура 26,6° С) подают в

аппарат 16 (см. фиг. 2), в который через устройство 17 разбрызгивают N-метилпирролидоп. Природный газ после дегидратации в секции 18 первичной абсорбции нроходит в секгцпо 19 вторичной абсорбции, где он контактирует с ТЭГ, разбрызгиваемым из головки 20. N-Метилиирролидои, уносимый природным газом, абсорбируется ТЭГ и вместе с ним накаиливается виизу колонны. Эту смесь N-метилпирролпдоиа, ТЭГ и воды по трубоироводу 21 через теплообмеииик 22 подают в приемиик 23, из которого часть смеси ио трубопроводу 24 отводят в аппарат 25 для повторного копцеитрирования, работающий при 190,5-204,4° С, где отгоняют N-метилпирроЛИДОЙ и иримееи ТЭГ.

Отогнанный N-метилпирролпдои и примеси по трубопроводу 26 поступают в регенератор 27.

Повторно концептрированный 1ЭГ, находящийся на дне аппарата 25, по трубопроводу 28 подают в головку 20.

Большую часть смеси LN-метилпирролидона и ТЭГ по трубопроводу 29 вводят в регенератор 27, работающий при температуре 148,9- 176,6° С и давлении 0,35 - 0,56 кг/см. Примеси, включая воду, абсорбированные углеводороды и примеси природных газов кислого характера, отгоняют, а почти безводную (менее 1-2% воды) смесь ТЭГ и N-метилпирролидона подают по трубопроводу 30 через теплообменник 22, где охлаждают п снижают давление, в устройство 17.

В начале работы установки N-MeTiLinnpролидон вводят через устройство 17 и смешивают с частью ТЭГ. При нормальной скорости подачи ТЭГ из головки 20 и смеси из устройства 17 получают природный газ с подходящей точкой росы при достижении соотношения между N-метилпирролидоном и ТЭГ 10 : 1. Присутствие ТЭГ в Х-метилпирролидоне мало влияет на эффективность процесса дегидратации природного газа.

Пример 4. Дегидратация природного газа.

Проводят процесс, как в примере 3, используя вместо ТЭГ N-циклогексилпирролидон. Эффективиость процесса в присутствии указанного растворителя выше, чем при использовании ТЭГ.

При замене ТЭГ на тетраэтиленгликоль (см. пример 3) требуется несколько большая скорость циркуляции.

Пример 5. Удаление двуокиси серы из топливных газов.

Топливные газы (700000 , 0,2% двуокиси серы) электростанций мощностью 250000 кет, работающих на битуминозном угле, охлаждают до 37,7-48,9° С, отделяют от золы и вводят в колонну / (с.м. фиг. 1). Топливные газы контактируют с потоком N-метилпирролидона, вводимого через устройство 4 при 26,6-43,3° С со скоростью 18900 л/мин. Газы из секции 5 первичной абсорбции прохОл1ят через тарельчатые барботеры 6, контактируя с тетраэтиленгликолем, вводимым через устройство 7 со скоростью 380-3800 л/мин. Количество тетраэтиленгликоля зависит от погодных условий и температуры абсорбции. Газы, выходящие из секции 3 через тарельчатый барботер 6, уносят 680 кг/час N-метилпирролидона. После секции 5 вторичной абсорбции унос уменьшается до 18,1 кг/час. К-Л1етилпирролидон, собирающийся на дне колонны, очищают, как в примере 1.

Тетраэтиленгликоль, накопившийся на барботере D, повторно концентрируют, как в примере 1, а N-метилпирролидон, отпаренный из него, регенерируют как в примере 1. Топливные газы, выходящие из колонны 1, содержат примерно в десять раз меньше двуокиси серы, чем на в.чоде в нее.

Двуокись серы, удаляемую из N-метилП1, 1ролидона, восстанавливают и получают

2 т/час элементарной серы.

Извлечение такого большого количества серы позволяет покрыть расходы на эту операцию и дополнительные капитальные затраты на установку и растворители. При м е р 6. Обессеривание природного газа.

Природный газ (температура 26,6° С, давление 56,2 кг/cjH), насыщенный водой и содержащий газы кислого характера, вводят в

колонну / (см. фиг. 1). Эффективность установки 226500 - 283100 м /день природного газа. Секция 3 первичной абсорбции содержит двадцать тарельчатых барботеров. -Метилпирролидон разбрызгивают из устройства 4

со скоростью 189,2 л/мин. Смесь N-метилпирролидона, воды, абсорбированной из природного газа, и почти всей серы, содержащейся в кислых компонентах природного газа, собирается на дне колонны /.

Очищенный природный газ на входе в секцию 5 имеет точку росы -23,3° С. Количестзо сероводорода и других газов кислого характера в нем уменьшается до максимально приемлемого для трубопроводов. Потери

N-метилпирролидона за счет уноса и испарения составляют 2,6-3,6 кг на 28300 м природного газа, выходящего из секции 5 первичной абсорбции.

Природный газ через тарельчатый барботер поступает в секцию 5, снабженную пятью тарельчатыми ба1рботерами, i контактирует с К-циклогексил-2-пирролидоном, разбрызгиваемым из устройства 7 со скоростью 11,3- 30,2 л/мин на 28300 м природного газа.

Природный газ, выходящий из колонны /, имеет точку росы примерно -5° С и содержит 0,22 кг Й-метилпирролидона и N-циклогексилпирролидона на 28300 м.

N-Метилпирролидон вместе с абсорбированными соединениями серы и водой по трубопроводу 8 через теплообменник-уменьшитель давления 9 поступает в регенератор 10, работающий при температуре 148,9-176,6° С и давлении 0,35-0,56 кг/см. Сероводород и

другие серусодержащие газы превращают в элементарную серу. Небольшое количество высококипяших и/или ароматических углеводородов отделяют, конденсируют и используют в качестве источника тепла. Двуокись

углерода и водяные пары выводят в атмосферу.

Смесь N-циклогексилпирролидона с абсорбированным N-метилпирролидоном, накапливающаяся в секции 5 вторичной абсорбции,

с барботера 6 по трубопроводу 12 вводят в аппарат 13, в котором отгоняют N-метилпирролидон, и выводят его в регенератор 10 для очистки и возвращения в колонну по трубопроводу //.

N-Циклогексилпирролидон из аппарата 13

по трубопроводу 15 возвращают в устройство 7.

Из газа извлекают более 6,7 т1день элементарной серы. Доход, получаемый за счет извлечения серы и углеводородов, применяемых в качестве источника тепла, покрывает стоимость эксплуатации аппаратуры, а также часть капитальных затрат. Общая потеря N-метнлпирролидопа и N-цнклогексилпирролидона незначительна но сравнению с полной стоимостью установки. Цля обработки 226500-283100 м 1день газа потеря этих веществ, включая утечку, составляет менее 4,53 кг/день.

П р и мер 7. Полунроизводственная установка, моделирующая установку примера 6, эффективно работает с применением ТЭГ или тетраэтилепгликоля, но для последнего требуется небольшое увеличение скорости циркуляции.

Предмет изобретения

Способ извлечения N-метилпирролидопа из газов, отличающийся тем, что газовые смеси обрабатывают три- или тетраэтиленгликолем или N-циклогексилнирролидоном с последующим выделением целевого продукта из растворителя известными приемами.