Улучшенная композиция и способ для удаления карбонилсульфида из содержащего его кислотного газа
Патент 2341324
Авторы
Правообладатели
Классы МПК
Улучшенная композиция и способ для удаления карбонилсульфида из содержащего его кислотного газа
Изобретение относится к химической промышленности и может применяться для газоочистки. Композиция растворителя содержит а) по меньшей мере один алкиловый эфир полиалкиленгликоля формулы (I) или 1,3-диметил-3,4,5,6-тетрагидро-2(1Н)пиримидинон или смесь N-формилморфолина и N-ацетилморфолина, и b) по меньшей мере, одно алканоламиновое соединение формулы (II) или, по меньшей мере, одно соединение пиперазина формулы (III). R1 представляет собой алкильную группу, имеющую от 1 до 6 атомов углерода. R2 представляет собой водород или алкильную группу, имеющую от 1 до 4 атомов углерода. Alk представляет собой алкиленовую группу, разветвленную или неразветвленную, имеющую от 2 до 4 атомов углерода, и n равно от 1 до 10. R3 представляет собой водород, алкильную группу, имеющую от 1 до 6 атомов углерода, или R4OH группу, где R4 представляет собой разветвленную или неразветвленную алкиленовую группу, имеющую от 1 до 6 атомов углерода. R5, независимо в каждом случае, представляет собой водород или гидроксиалкильную группу, имеющую от 1 до 4 атомов углерода. R6 представляет собой водород, алкильную группу, имеющую от 1 до 6 атомов углерода, или гидроксиалкильную группу, имеющую от 1 до 4 атомов углерода.
Предложенное изобретение позволяет селективно удалять карбонилсульфид (COS) из содержащих его газовых потоков с минимальным удалением CO2. 5 н. и 8 з.п. ф-лы, 8 табл.
Реферат
Настоящее изобретение относится к улучшенной композиции для селективного удаления карбонилсульфида (COS) из кислотного газа, содержащего COS и СО2, c минимальным поглощением диоксида углерода (СО2), а также к способу селективного удаления COS из кислотного газа, содержащего COS и СО2, с использованием данной улучшенной композиции.
Потоки природного газа и синтез-газа, полученные из природных источников газа, нефти или угля, в дополнение к другим примесям, таким как диоксид углерода (СО2), сероводород (H2S), диоксид серы (SO2), дисульфид углерода (CS2) и меркаптаны, часто содержат значительные количества карбонилсульфида (COS). Известны и описаны в литературе различные композиции и способы удаления кислотных газов, включая COS, из содержащего их газа.
Для селективного удаления H2S из потоков газа, содержащих H2S, СО2 и при желании другие компоненты, широко применяли конкретные физические растворители. Например, для достижения данной цели обычно указывают диалкиловые эфиры полиалкиленгликолей. Обычными из ряда раскрытий таких растворителей в данной области среди других являются заявки на европейский патент No. 0770420 А2 и патент США No. 3737392; 3824766; 3837143; 4044100; 4336233; 4581154; 4741745 и 4946620. В соответствии с данными ссылками, общеизвестно, что растворимость H2S в данных гликолях намного выше, чем растворимость СО2. Эта разница растворимостей лежит в основе селективного удаления H2S с помощью эфиров гликолей и других физических растворителей. К сожалению, растворимость COS в большинстве физических растворителей не слишком отличается от растворимости СО2. Следовательно, селективное удаление COS или COS и H2S изпотоков газа, содержащих СО2 и при желании другие компоненты, оказывается трудным.
Конкретные третичные алканоламины (например, метилдиэтаноламин и триэтаноламин) широко применяли для селективного удаления H2S из потоков газа, которые также содержали СО2. Для обеспечения селективного удаления H2Sиспользовали быстрое взаимодействие данных аминов с H2S и медленное взаимодействие с СО2. К сожалению, реакция данных аминов с COS приблизительно в 100 раз медленнее, чем реакция с СО2. Следовательно, третичные амины являются относительно неэффективными при выделении COS или COS и H2S из потоков, содержащих СО2.
Конкретные первичные и вторичные амины (например, моноэтаноламин, диэтаноламин, метилэтаноламин, аминоэтокси этанол, пиперазин) широко применяли для одновременного удаления H2S и СО2. Значительные количества СО2 и COS могут быть удалены, несмотря на то, что реакция COS с данными аминами также приблизительно в 100 раз медленнее, чем реакция с СО2. К сожалению, селективное удаление COS или COS и H2S с помощью первичных и вторичных аминов оказалось трудным, так как COS взаимодействует с данными аминами гораздо медленнее, чем СО2.
Селективное удаление COS или COS и H2S из потоков газа, содержащих СО2 и возможно другие компоненты, оказалось трудным, как с помощью физических, так и химических растворителей. Однако при осуществлении ряда общепринятых методов переработки углеводородов, желательно или необходимо снижение содержания COS до нескольких миллионных долей (ч/млн.об.) в силу некоторых причин, таких как чувствительность к COS катализатора, используемого в последующих операциях, и необходимость удовлетворения требований, касающихся содержания серы в производимых или выбрасываемых потоках газа, предусмотренных законом или контрактом. Присутствие COS при осуществлении некоторых промышленных способов удаления кислотного газа определяли как случай реакций деградации. Однако во многих случаях удаление СО2 из газовых смесей не является необходимым или желательным.
Известны различные способы и композиции растворителей для селективного удаления COS и H2S и других кислотных газов, таких как СО2, из содержащих их газовых смесей.
В патенте США No. 3989811 (Hill) раскрыт многостадийный способ удаления кислотных газов, а именно H2S, СО2 и серосодержащих соединений, включая CS2, COS и различных меркаптанов из высокосернистых газов. В данном многостадийном способе H2S, СО2 и COS поглощаются неселективным алканоламином. Регенерируемые кислотные газы затем приводят в контакт с селективным амином для получения отходящего газа колонны отпарки с высоким содержанием H2S, и потока низкого давления с высоким содержанием СО2. Подходящие алканоламины включают метилдиэтаноламин, триэтаноламин или один или более дипропаноламинов, такие как ди-н-пропаноламин или диизопропаноламин. Предпочтительный абсорбент для обработки газовых потоков, содержащих COS, также содержит значительное количество тетраметиленсульфона (незамещенного соединения, известного как сульфолан). В принципе, селективное удаление COS и H2S из исходного потока высокосернистого газа, может быть достигнуто при повторном сжатии и объединении основного, подвергнутого обработке газового потока с полученным потоком с высоким содержанием СО2. Однако капитальные и текущие расходы, связанные с необходимостью использования двух абсорберов, двух колонн отпаркии сжатия потока СО2 не склоняет чашу весов в сторону данного варианта, предполагая, что может быть найдена менее дорогостоящая альтернатива.
В патенте США No. 4482529 (Chen et al.) раскрыт одностадийный способ селективного удаления COS из газового потока, содержащего СО2. Небольшие количества бициклотретичного амина добавляли к физическому растворителю, как уже известно, селективному по отношению к H2S в присутствии СО2. Согласно изобретению, добавление бицикло третичного амина приводит к гидролизу COS до H2S и СО2. Результирующий эффект должен улучшить поглощение COS без существенного увеличения поглощения СО2. Применяемые физические растворители включают растворитель SELEXOL™ (смесь диметиловых эфиров полиэтиленгликоля, продаваемая Union Carbide Corporation под товарным знаком SELEXOL), сульфолан, метанол и другие.
В патенте США No. 4524050 (Chen et al.) раскрыт способ гидролиза COS в газовых потоках до H2S и СО2 с использованием твердых катализаторов на подложке на основе бициклотретичного амина.
В патенте США No. 4504449 (Doerges et al.) раскрыт способ селективного удаления H2S и возможно COS из газового потока, содержащего СО2, с использованием легко летучих вторичных аминов в органическом растворителе. Необходима комплексная схема регенерации. Применяемые вторичные амины представляют собой диэтиламин, диизопропиламин, метилизопропиламин, этилизопропиламин, дипропиламин, метил-н-бутиламин, метилизобутиламин и метил-втор-бутиламин. Применяемые органические растворители включают простые алкилированные эфиры полиэтиленгликоля, диоксид тетрагидротиофена и т.д.
В патенте США No. 4532116 (Doerges et al.) раскрыт способ удаления H2S и/или COS из синтез-газа с использованием, по меньшей мере, одного вторичного амина и органического растворителя. Несмотря на то, что достигается селективность к H2S и COS в присутствии СО2, способ является сложным. Необходимы две очищающие зоны - предварительная десульфуризирующая зона с использованием общепринятых циркулирующих и регенерируемых растворителей и десульфуризирующей зоны тонкой очистки или очищающей зоны с использованием нерегенирируемого растворителя. Десульфуризирующая зона тонкой очистки содержит теплообменник для конденсации нерегенирируемого растворителя. Применяемые органические растворители представляют собой метанол, этанол и изопропанол. Применяемые вторичные амины представляют собой N-этилэтанамин, N-(1-метилэтил)пропанамин, N-метил-2-пропанамин, N-этил-2-пропанамин, N-пропил-1-пропанамин, N-метил-1-бутанамин, N-2-диметил-1-пропанамин, N-метил-2-бутанамин.
В патенте США No. 4749555 (Bush) раскрыт способ селективного удаления H2S и COS без поглощения СО2 из газового потока сотносительно большой концентрацией СО2 с использованием мостиковых аминов (бициклотретичный амин или бициклоамидин), третичных аминов, физического растворителя и воды. Применяемые физические растворители включают сульфолан, простые диметиловые эфиры полиэтиленгликоля и другие.
В патенте США No. 4980140 (Souby) раскрыт способ селективного отделения COS от H2S с использованием растворителя, содержащего третичный амин, физический вспомогательный растворитель и небольшое количество воды. Полезный физический вспомогательный растворитель включает сульфоны, сульфоксиды, гликоли и их моно и диэфиры, 1,3-диоксо гетероциклические соединения (диоксан и диоксолан), простые ароматические эфиры, ароматические углеводороды и N-алкилированные лактамы гамма или омега аминокислот.
В патенте США No. 5413627 (Landeck et al.) раскрыто селективное отделение H2S и COS от СО2 с использованием физического очищающего агента, содержащего в структуре гетероцикл с пятью или более атомами в цикле, который включает два гетероатома, один из которых является азотом и другой представляет собой кислород или азот. При атоме азота в цикле находится либо одинарная, либо двойная связь, если связь одинарная, азот является органозамещенным. Раскрыт широкий спектр очищающих агентов, включая 1,3-диметил-3,4,5,6-тетрагидро-2(1Н)пиримидинон (ДМТП).
В патенте США No. 5589149 (Garland et al.) раскрыты поглощающие растворители для удаления из газовых потоков меркаптанов без использования йода. Растворитель включает алкиловый эфир полиалкиленгликоля и при желании другие амины, такие как диалканоламины.
В патенте США No. 6277345 B1 (Stankowiak et al.) раскрыто применение поглощающей жидкости, содержащей, по меньшей мере, один диалканоламин, по меньшей мере, один простой алкиловый эфир полиалкиленгликоля и воду, для неселективного удаления СО2, H2S, COS и других кислотных газов из газа потока.
В патенте США No. 6102987 (Gross et al.) раскрыт способ удаления СО2 и серосодержащих соединений из природного газа и сырого синтез-газа абсорбцией смесью N-формилморфолина и N-ацетилморфолина при температурах между -20°С и +40°С и давлении от 10 до 150 бар.
В промышленности все еще существует потребность в улучшенной композиции для селективного удаления COS из газовых потоков, содержащих COS и СО2. Недавнее неожиданное открытие, заключается в том, что добавление первичного алканоламина, вторичного алканоламина или соединения пиперазина к алкиловому эфиру полиалкиленгликоля или 1,3-диметил-3,4,5,6-тетрагидро-2(1Н)-пиримидинону (ДМТП) приводит к селективному удалению COS из содержащих его газовых потоков с минимальным удалением СО2.
В одном аспекте настоящее изобретение относится к композиции растворителя для удаления COS из содержащего его газового потока, включающей
a) по меньшей мере, один алкиловый эфир полиалкиленгликоля формулы
где R1 представляет собой алкильную группу, имеющую от 1 до 6 атомов углерода; R2 представляет собой водород или алкильную группу, имеющую от 1 до 4 атомов углерода; Alk представляет собой алкиленовую группу, разветвленную или неразветвленную, имеющую от 2 до 4 атомов углерода, и n равно от 1 до 10; и
b) по меньшей мере, одно алканоламиновое соединение формулы
или
по меньшей мере, одно соединение пиперазина формулы
,
где R3 представляет собой водород, алкильную группу, имеющую от 1 до 6 атомов углерода, или R4OH группу; R4 представляет собой разветвленную или неразветвленную алкиленовую группу, имеющую от 1 до 6 атомов углерода; R5, независимо в каждом случае, представляет собой водород, гидроксиалкильную группу, имеющую от 1 до 4 атомов углерода; и R6 представляет собой водород, алкильную группу, имеющую от 1 до 6 атомов углерода, или гидроксиалкильную группу, имеющую от 1 до 4 атомов углерода.
В другом аспекте настоящее изобретение относится к композиции растворителя для удаления COS из содержащего его газового потока, включающей
а) 1,3-диметил-3,4,5,6-тетрагидро-2(1Н)-пиримидинон; и
b) по меньшей мере, одно алканоламиновое соединение формулы
или
по меньшей мере, одно соединение пиперазина формулы
,
где R3 представляет собой водород, алкильную группу, имеющую от 1 до 6 атомов углерода, или R4OH группу; R4 представляет собой разветвленную или неразветвленную алкиленовую группу, имеющую от 1 до 6 атомов углерода; R5, независимо в каждом случае, представляет собой водород или гидроксиалкильную группу, имеющую от 1 до 4 атомов углерода; и R6 представляет собой водород, алкильную группу, имеющую от 1 до 6 атомов углерода или гидроксиалкильную группу, имеющую от 1 до 4 атомов углерода.
В другом аспекте настоящее изобретение относится к способу селективного удаления COS из содержащего его газового потока, включающему обработку газового потокакомпозициейрастворителя, включающей
а) по меньшей мере, один алкиловый эфир полиалкиленгликоля формулы
где R1 представляет собой алкильную группу, имеющую от 1 до 6 атомов углерода; R2 представляет собой водород или алкильную группу, имеющую от 1 до 4 атомов углерода; Alk представляет собой алкиленовую группу, разветвленную или неразветвленную, имеющую от 2 до 4 атомов углерода, и n равно от 1 до 10; и
b) по меньшей мере, одно алканоламиновое соединение формулы
или
по меньшей мере, одно соединение пиперазина формулы
,
где R3 представляет собой водород, алкильную группу, имеющую от 1 до 6 атомов углерода, или R4OH группу; R4 представляет собой разветвленную или неразветвленную алкиленовую группу, имеющую от 1 до 6 атомов углерода; R5, независимо в каждом случае, представляет собой водород или гидроксиалкильную группу, имеющую от 1 до 4 атомов углерода; и R6 представляет собой водород, алкильную группу, имеющую от 1 до 6 атомов углерода, или гидроксиалкильную группу, имеющую от 1 до 4 атомов углерода.
В еще одном аспекте настоящее изобретение относится к способу селективного удаления COS из содержащего его газового потока, включающему обработку газового потока композицией растворителя, включающей
а) 1,3-диметил-3,4,5,6-тетрагидро-2(1Н)-пиримидинон; и
b) по меньшей мере, одно алканоламиновое соединение формулы
или
по меньшей мере, одно соединение пиперазина формулы
,
где R3 представляет собой водород, алкильную группу, имеющую от 1 до 6 атомов углерода, или R4OH группу; R4 представляет собой разветвленную или неразветвленную алкиленовую группу, имеющую от 1 до 6 атомов углерода; R5, независимо в каждом случае, представляет собой водород или гидроксиалкильную группу, имеющую от 1 до 4 атомов углерода; и R6 представляет собой водород, алкильную группу, имеющую от 1 до 6 атомов углерода, или гидроксиалкильную группу, имеющую от 1 до 4 атомов углерода.
В еще одном аспекте, настоящее изобретение относится к композиции растворителя для удаления COS из содержащего его газового потока, включающей
а) смесь N-формилморфолина и N-ацетилморфолина; и
b) по меньшей мере, одно алканоламиновое соединение формулы
или
по меньшей мере, одно соединение пиперазина формулы
,
где R3 представляет собой водород, алкильную группу, имеющую от 1 до 6 атомов углерода, или R4OH группу; R4 представляет собой разветвленную или неразветвленную алкиленовую группу, имеющую от 1 до 6 атомов углерода; R5, независимо в каждом случае, представляет собой водород или гидроксиалкильную группу, имеющую от 1 до 4 атомов углерода; и R6 представляет собой водород, алкильную группу, имеющую от 1 до 6 атомов углерода, или гидроксиалкильную группу, имеющую от 1 до 4 атомов углерода.
В еще одном аспекте, настоящее изобретение относится к способу селективного удаления COS из содержащего его газового потока, включающему обработку газового потока композицией растворителя, включающей
а) смесь N-формилморфолина и N-ацетилморфолина; и
b) по меньшей мере, одно алканоламиновое соединение формулы
или
по меньшей мере, одно соединение пиперазина формулы
,
где R3 представляет собой водород, алкильную группу, имеющую от 1 до 6 атомов углерода, или R4OH группу; R4 представляет собой разветвленную или неразветвленную алкиленовую группу, имеющую от 1 до 6 атомов углерода; R5, независимо в каждом случае, представляет собой водород или гидроксиалкильную группу, имеющую от 1 до 4 атомов углерода; и R6 представляет собой водород, алкильную группу, имеющую от 1 до 6 атомов углерода, или гидроксиалкильную группу, имеющую от 1 до 4 атомов углерода.
Использованные здесь термины «газ», «кислотный газ» и «газовый поток» означают природный газ, углеводородный газ, синтез-газ, паровые газы, подвергнутые риформингу, и любой другой газ, содержащий COS, СО2 и другие газообразные компоненты, такие как сероводород, метан, этан, пропан, водород, монооксид углерода, меркаптаны и т.д. Выражение «минимальное дополнительное удаление СО2» означает дополнительную абсорбцию, составляющую менее одной третей СО2, присутствующего в сырьевом газе, благодаря наличию дополнительного компонента амина, все остальные условия остаются теми же.
Согласно настоящему изобретению неожиданно было обнаружено, что композиции растворителей настоящего изобретения обладают отличной селективностью при удалении COS из содержащего его газового потока с минимальным дополнительным удалением СО2.
Совершенно неожиданно было обнаружено, что добавление алканоламинового соединения формулы II, упомянутого выше, или соединения пиперазина формулы III, упомянутого выше, к, по меньшей мере, одному алкиловому эфиру полиалкиленгликоля формулы I, упомянутого выше, и, конкретно, к смеси эфиров полиалкиленгликоля формулы I, упомянутой выше, такой как растворитель SELEXOL™, приводит к удалению значительно большего количества COS, находящегося в газовых потоках с минимальным дополнительным удалением СО2.
Так же в равной степени неожиданно было обнаружено, что добавление алканоламинового соединения формулы II, упомянутого выше, или соединения пиперазина формулы III, упомянутого выше, к 1,3-диметил-3,4,5,6-тетрагирдро-2(1Н)пиридинону обеспечивает удаление значительно большего количества COS, присутствующего в потоках газа, с минимальным дополнительным удалением СО2.
Алкиловые эфиры полиалкилена формулы I, подходящие для практического осуществления настоящего изобретения, хорошо известны и включают, но не ограничиваются, диметиловый эфир диэтиленгликоля, диизопропиловый эфир диэтиленгликоля, диметиловый эфир триэтиленгликоля, диизопропиловый эфир триэтиленгликоля, диметиловый эфир тетраэтиленгликоля, диизопропиловый эфир тетраэтиленгликоля, диметиловый эфир пентаэтиленгликоля, диизопропиловый эфир пентаэтиленгликоля, диметиловый эфир гексаэтиленгликоля, диизопропиловый эфир гексаэтиленгликоля, диметиловый эфир гептаэтиленгликоля, диметиловый эфир октаэтиленгликоля, диметиловый эфир нонаэтиленгликоля, диметиловый эфир декаэтиленгликоля и любую их смесь.
Предпочтительным алкиловым эфиром полиэтиленгликоля является смесь, состоящая из диметиловых эфиров полиэтиленгликолей формулы CH3O(C2H4O)nCH3, где n равно от 2 до 10. Конкретно, предпочтительным алкиловым эфиром полиэтиленгликоля является смесь диметиловых эфиров полиэтиленгликолей, продаваемых под товарным знаком SELEXOL Union Carbide Corporation. Растворитель SELEXOL™ является смесью диметиловых эфиров полиэтиленгликолей, включающей от 0 до 0,5 мас.% диметилового эфира диэтиленгликоля, от 5 до 7 мас.% диметилового эфира триэтиленгликоля, от 16 до 18 мас.% диметилового эфира тетраэтиленгликоля, от 23 до 25 мас.% диметилового эфира пентаэтиленгликоля, от 22 до 24 мас.% диметилового эфира гексаэтиленгликоля, от 15 до 17 мас.% диметилового эфира гептаэтиленгликоля, от 8 до 10 мас.% диметилового эфира октаэтиленгликоля, от 3 до 5 мас.% диметилового эфира нонаэтиленгликоля и от 1 до 2 мас.% диметилового эфира декаэтиленгликоля. Растворитель SELEXOL™ широко применяется при обработке газа для удаления кислотных газов. Однако известно, что в силу свойств растворителя (низкая растворяющая способность) и специфических условий применения (низкое парциальное давление COS) удаление COS с помощью растворителя SELEXOL™ является неэффективным. Весьма успешно для повышения эффективности удаления COS с помощью растворителя SELEXOL™ использовали добавление конкретных аминов, таких как бициклические третичные амины и третичные амины. Недавно было обнаружено, что растворитель SELEXOL™, содержащий алканоламины формулы II, приведенной в данном описании, или соединение пиперазина формулы III, указанное выше, неожиданно являются селективными при удалении COS из газов в присутствии СО2.
Алканоламиновые соединения формулы II, применяемые при практическом осуществлении настоящего изобретения, хорошо известны и включают как первичные, так и вторичные алканоламины. Предпочтительными алканоламиновыми соединениями формулы II являются первичные алканоламины. Неограничивающими примерами алканоламиновых соединений являются моноэтаноламин (МЭА), диэтаноламин (ДЭА), метилэтаноламин (НМЭА), диизопропаноламин (ДИПА) и 2-(2-аминоэтокси)этанол (АЭЭ), также известный как диэтиленгликольамин (доступный в Huntsman Corporation под товарным знаком DGA).
Настоящее изобретение является особенно полезным при десульфуризации, стадии Комплексного Комбинированного Цикла Газификации (ККЦГ) с использованием системы ККЦГ, состоящей из общеизвестного растворителя SELEXOL™, элемента для удаления кислотного газа, неподвижного слоя каталитического преобразователя для снижения концентрации карбонилсульфида (COS) в газовой фазе и теплообменника перед элементом, несущим растворитель SELEXOL™. Неожиданно было обнаружено, что добавление алканоламинового соединения формулы II, указанного выше, к растворителю SELEXOL™ приводит к селективному удалению COS из подаваемого газа в присутствии СО2 с минимальным удалением СО2. Так же значительно снижены затраты обусловленные наличием неподвижного слоя каталитического преобразователя.
Условия осуществления способа являются такими же как для ККЦГ, так как способ настоящего изобретения селективного удаления COS из потоков газа был введен в стадию десульфуризации Комплексного Комбинированного Цикла Газификации (ККЦГ). Данные условия хорошо известны специалистам в данной области.
Все доли, процентные соотношения и соотношения в данном описании являются массовыми, если не указано иначе.
В дальнейшем изобретение будет освещено при рассмотрении следующих примеров, которые для настоящего изобретения являются исключительно иллюстративными и ни коем образом не ограничивают его.
В описании примеров используются следующие соединения.
МЭА представляет собой моноэтаноламин;
ДЭА представляет собой диэтаноламин;
ТЭА представляет собой триэтаноламин;
НМЭА представляет собой метилэтаноламин;
ДИПА представляет собой диизопропаноламин;
ГЭП представляет собой гидроксиэтилпиперазин;
МДЭА представляет собой метилдиэтаноламин;
ДМЭА представляет собой диметилэтаноламин;
ДБУ представляет собой 1,8-диазабицикло[5.4.0]ундек-7-ен;
ДБН представляет собой 1,5-диазабицикло[4.3.0]нон-5-ен;
ДАБЦО представляет собой 1,4-диазабицикло[2.2.2]октан, продаваемый Air Products and Chemicals, Inc. под товарным знаком DABCO.
ДМТП представляет собой 1,3-диметил-3,4,5,6-тетрагидро-2(1Н)пиримидинон;
Хинуклидин представляет собой 1,4-этанолпиперидин; и
АЭЭ представляет собой 2-(2-аминоэтокси)этанол.
Примеры с 1 по 10 и сравнительные примеры с 1 по 12
Эффективность действия растворителя SELEXOL™ отдельно и смеси растворителя SELEXOL™ и дополнительных компонентов известного уровня техники была оценена с помощью модельного стеклянногоадсорбционно-десорбционногоаппарата со следующими характеристиками:
а) стандартные условия подачи газа (10 мол.% СО2, 1,6 мол.% COS и остальное азот, приблизительно 3 л/мин, 80°F),
b) стандартные условия подачи жидкости (приблизительно 11 кс/мин, 80°F),
с) стандартное количество абсорбционных и десорбционныхступеней (небольшие тарелки, 25 абсорбер, 20 десорбер),
d) приблизительно стандартный расход тепла на процесс десорбции,
e) стандартное количество используемых дополнительных компонентов (приблизительно 3 мас.%),
f) анализ газовой фазы проводился с помощью газовой хроматографии, содержание воды в жидкой фазе определяли по методу Карла Фишера,
g) тщательное поддерживание установившегося режима работы;
h) содержание COS в жидкой фазе не измеряли;
i) в газах, отводимых сверху колонны, не определяли содержание COS или H2S.
Результаты оценки эффективности действия различных растворителей для обработки газов представлены в таблицах ниже.
| Таблица 1Оценка эффективности удаления COS с помощью растворителя SELEXOL™ и дополнительных компонентов известного уровня техники | ||
| Растворитель | COS Абсорбция (% от подаваемого) | СО2 Абсорбция (% от подаваемого) |
| Растворитель SELEXOL™* | 0,7 | 0,7 |
| Растворитель SELEXOL™* | 1,2 | 0,2 |
| S+3 мас.% 1,4-4-диазобицикло[2.2.2]октан (ДАБЦО)* | 2,6 | 0,0 |
| S+3 мас.% хинуклидин* | 5,1 | -0,2 |
| S+3 мас.% 1,5-5-диазобицикло[4.3.0]нон-5-ен (ДБН)* | 3,1 | -0,6 |
| S+3 мас.% 1,8-8-диазобицикло[5.4.0]ундек-7-ен (ДБУ)* | 2,5 | 0,5 |
| S+3 мас.% триэтаноламин (ТЭА)* | 2,0 | 0,5 |
| S+3 мас.% триэтаноламин (ТЭА)* | -0,7 | 2,7 |
| S+3 мас.% метилдиэтаноламин (МДЭА)* | 1,3 | 1,3 |
| S+3 мас.% диметилэтаноламин (ДМЭА)* | 2,0 | 0,0 |
| S+3 мас.% гидроксиэтилпиперазин (ГЭП) | 17,1 | 0,7 |
| S+3 мас.% диизопропаноламин (ДИПА) | 18,9 | 1,0 |
| S+3 мас.% диэтаноламин (ДЭА) | 18,9 | 2,8 |
| S+3 мас.% диэтаноламин (ДЭА) | 28,3 | 0,1 |
| S+3 мас.% моноэтаноламин (МЭА) | 28,3 | -0,7 |
| S+3 мас.% пиперазин | 29,1 | 0,8 |
| S+3 мас.% метилэтаноламин (НМЭА)** | 6,6 | -0,6 |
| S+3 мас.% метилэтаноламин(НМЭА) | 52,1 | 0,9 |
| S+3 мас.% метилэтаноламин (НМЭА) | 50,3 | 1,1 |
| ДМТП* | 5,8 | -1,0 |
| ДМТП* | 3,6 | -1,1 |
| ДМТП+S+3 мас.% диэтаноламина | 40,1 | 0,6 |
| *не является примером настоящего изобретения**ложный результат экспериментаS = растворитель SELEXOL™ |
| Таблица 2 | |||||
| Сравнительный пример 1 | Пример 1 | Пример 2 | Сравнительный пример 2 | Сравнительный пример 3 | |
| Основной растворитель | Растворитель SELEXOL™ | Растворитель SELEXOL™ | Растворитель SELEXOL™ | ДМТП | Растворитель SELEXOL™ |
| Дополнительный компонент | 0 | Пиперазин | НМЭА | нет | ДБУ |
| Концентрация дополнительного компонента (мас.%) | 25 | 3 | 3 | 0 | 3 |
| #Тарелки абсорбера | 20 | 25 | 25 | 25 | 25 |
| #Тарелки десорбера | 20 | 20 | 20 | 20 | |
| Общая скорость подачи газа (см3/мин) | 2997 | 2996 | 2995 | 3026 | 3008 |
| Подаваемый СО2 (моль.%) | 10,09 | 10,18 | 10,06 | 9,64 | 11,06 |
| Подаваемый COS (моль.%) | 1,48 | 1,51 | 1,51 | 1,21 | 1,63 |
| СО2 после десульфурирования (моль.%) | 10,02 | 10,1 | 10,12 | 9,74 | 11,01 |
| COS после десульфурирования (моль.%) | 1,47 | 1,07 | 1,41 | 1,14 | 1,59 |
| Абсорбер: | |||||
| Низкое содержание Н2О ( мас.%) | 3,2 | 4 | 4,6 | 7,4 | 4,3 |
| Небольшой поток растворителя (см3/мин) | 11 | 11 | 11 | 11 | 11 |
| Низкая Т (F) | 80,7 | 78,8 | 79,8 | 79,8 | 80,5 |
| Т подаваемого газа (F) | 80,8 | 79,1 | 79,5 | 79,3 | 80,3 |
| Т газа, подвергнутого десульфурированию (F) | 81,6 | 79,5 | 80,6 | 79,8 | 80,8 |
| Т насыщенного раствора (F) | 79,3 | 77,6 | 78,1 | 77,9 | 77,1 |
| Р абсорбера (в H2O) | 28 | 28 | 28 | 28 | 28 |
| Десорбер: | |||||
| Т горячего насыщенного раствора на входе (F) | 239,1 | 220,3 | 232,5 | 229,1 | 231,5 |
| Т газа, отводимого сверху колонны (С) | 103 | 100 | 103 | 100 | 100 |
| Т ребойлера (F) | 264,7 | 258,3 | 254,6 | 270,5 | 259,5 |
| Абсорбция COS (% от подаваемого) | 0,7 | 29,1 | 6,6 | 5,8 | 2,5 |
| Абсорбция СО2 (% от подаваемого) | 0,7 | 0,8 | -0,6 | -1,0 | 0,5 |
| Таблица 3 | |||
| Сравнительный пример 4 | Сравнительныйпример 5 | Пример 3 | |
| Основной растворитель | Растворитель SELEXOL™ | Растворитель SELEXOL™ | Растворитель SELEXOL™ |
| Дополнительный компонент | ДБН | ДАБЦО | ДЭА |
| Концентрация дополнительного компонента (мас.%) | 3 | 3 | 3 |
| Число тарелок абсорбера | 25 | 25 | 25 |
| Число тарелок десорбера | 20 | 20 | 20 |
| Общая скорость подачи газа (см3/мин) | 3000 | 2999 | 3004 |
| Подаваемый СО2 (мол.%) | 10,9 | 10,26 | 10,3 |
| Подаваемый COS (мол.%) | 1,6 | 1,51 | 1,48 |
| СО2 после десульфурирования (мол.%) | 10,97 | 10,26 | 10,01 |
| COS после десульфурирования (мол.%) | 1,55 | 1,47 | 1,2 |
| Абсорбер: | |||
| Низкое содержание Н2О (мас.%) | 4 | 3,6 | 4,1 |
| Небольшой поток растворителя (см3/мин) | 11 | 11 | 11 |
| Низкая Т (F) | 80,7 | 82,3 | 81,1 |
| Т подаваемого газа (F) | 80,3 | 81,8 | 81 |
| Т газа, подвергнутого десульфурированию (F) | 80,8 | 82,3 | 81,6 |
| Т насыщенного раствора (F) | 79,4 | 79,5 | 79,8 |
| Р абсорбера (в Н2О) | 28 | 28 | 28 |
| Десорбер: | |||
| Т горячего насыщенного раствора на входе (F) | 227,6 | 246,5 | 226,7 |
| Т газа, отводимого сверху колонны (С) | 100 | 102 | 102 |
| Т ребойлера (F) | 259,9 | 260,6 | 256,1 |
| Абсорбция COS (% от подаваемого) | 3,1 | 2,6 | 18,9 |
| Абсорбция СО2 (% от подаваемого) | -0,6 | 0,0 | 2,8 |
| Таблица 4 | |||||
| Пример 4 | Сравнительный пример 6 | Сравнительный пример 7 | Пример 5 | Пример 6 | |
| Основной растворитель | Растворитель SELEXOL™ | Растворитель SELEXOL™ | Растворитель SELEXOL™ | Растворитель SELEXOL™ | Растворитель SELEXOL™ |
| Дополнительный компонент | МЭА | Хинуклидин | нет | ДЭА | НМЭА |
| Концентрация дополнительного компонента (мас.%) | 3 | 3 | 0 | 3 | 3 |
| Число тарелок абсорбера | 25 | 25 | 25 | 25 | 25 |
| Число тарелок десорбера | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 |
| Общая скорость подачи газа (см3/мин) | 2999 | 2978 | 2985 | 2990 | 3012 |
| Подаваемый СО2 (мол.%) | 10,09 | 10,06 | 10,13 | 10,03 | 10,11 |
| Подаваемый COS (мол.%) | 1,8 | 1,76 | 1,72 | 1,7 | 1,67 |
| СО2 после десульфурирования (мол.%) | 10,16 | 10,08 | 10,11 | 10,02 | 10,02 |
| COS после десульфурирования (мол.%) | 1,29 | 1,67 | 1,7 | 1,43 | 0,8 |
| Абсорбер: | |||||
| Низкое содержание Н2О (мас.%) | 5,4 | 4,5 | 3,7 | 3,6 | 4 |
| Небольшой поток растворителя (см3/мин) | 11 | 11 | 11 | 11 | 11 |
| Низкая Т (F) | 79,7 | 80,7 | 82 | 83,2 | 80,9 |
| Т подаваемого газа (F) | 80,6 | 79,9 | 80,5 | 81,8 | 83,2 |
| Т газа, подвергнутого десульфурированию(F) | 81,1 | 81 | 81,4 | 83 | 83,5 |
| Т насыщенного раствора (F) | 78,6 | 76,7 | 77,8 | 80,9 | 82,5 |
| Р абсорбера (в Н2О) | 28 | 28 | 28 | 28 | 28 |
| Десорбер: | |||||
| Т горячего насыщенного раствора на входе (F) | 222,1 | 213,8 | 209,7 | 207,6 | 201,2 |
| Т газа, отводимого сверху колонны (С) | 109 | 103 | 105 | 101 | 100 |
| Т ребойлера (F) | 246,6 | 250,2 | 257,5 | 256,9 | 255,1 |
| Абсорбция COS (% от подаваемого) | 28,3 | 5,1 | 1,2 | 15,9 | 52,1 |
| Абсорбция СО2 (% от подаваемого) | -0,7 | -0,2 | 0,2 | 0,1 | 0,9 |
| Таблица 5 | |||||
| Пример 7 | Пример 8 | Сравнительный пример 89 | Пример 98 | Сравнительный пример 9 | |
| Основной растворитель | Растворитель SELEXOL™ | Растворитель SELEXOL™ | ДМТП | Растворитель SELEXOL™ | Растворитель SELEXOL™ |
| Дополнительный компонент | НМЭА | ДИПА | нет | ГЭП | ТЭА |
| Концентрация дополнительного компонента (мас.%) | 3 | 3 | 0 | 3 | 3 |
| Число тарелок абсорбера | 25 | 25 | 25 | 25 | 25 |
| Число тарелок десорбера | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 |
| Общая скорость подачи газа (см3/мин) | 3023 | 3013 | 3004 | 2990 | 3000 |
| Подаваемый СО2 (мол.%) | 10,08 | 10,08 | 10,02 | 10,06 | 10,01 |
| Подаваемый COS (мол.%) | 1,61 | 1,64 | 1,67 | 1,58 | 1,52 |
| СО2 после десульфурирования (мол.%) | 9,97 | 9,98 | 10,13 | 9,99 | 9,96 |
| COS после десульфурирования (мол.%) | 0,8 | 1,33 | 1,61 | 1,31 | 1,49 |
| Абсорбер: | |||||
| Низкое содержание Н2О (мас.%) | 3,7 | 4 | 8,2 | 3,2 | 3,6 |
| Небольшой поток растворителя (см3/мин) | 11 | 11 | 11 | 11 | 11 |
| Низкая Т (F) | 79,4 | 82,9 | 82,4 | 84,2 | 81 |
| Т подаваемого газа (F) | 78,4 | 81,3 | 81,1 | 82,4 | 79,3 |
| Т газа, подвергнутого десульфурированию (F) | 79,4 | 82,6 | 82 | 83,7 | 80,3 |
| Т насыщенного раствора (F) | 78,3 | 80,1 | 79,6 | 80,2 | 77,5 |
| Р абсорбера (в Н2О) | 28 | 28 | 28 | 28 | 28 |
| Десорбер: | |||||
| Т горячего насыщенного раствора на входе (F) | 200,2 | 206,7 | 198,9 | 197,5 | 180,5 |
| Т газа, отводимого сверху колонны (С) | 101 | 100 | 104 | 100 | 101 |
| Т ребойлера (F) | 255,6 | 255,6 | 271,3 | 258,4 | 255,7 |
| Абсорбция COS (% от подаваемого) | 50,3 | 18,9 | 3,6 | 17,1 | 2,0 |
| Абсорбция СО2 (% от подаваемого) | 1,1 | 1,0 | -1,1 | 0,7 | 0,5 |
| Таблица 6 | |||||
| Сравнительный пример 10 | Сравнительный пример 11 | Пример 10 | Сравнительный пример 12 | ||
| Основной растворитель | Растворитель SELEXOL™ | Растворитель SELEXOL™ | ДМТП | Растворитель SELEXOL™ | |
| Дополнительный компонент | ТЭА | МДЭА | ДЭА | ДМЕА | |
| Концентрация дополнительного компонента (мас.%) | 3 | 3 | 3 | 3 | |
| Число тарелок абсорбера | 25 | 25 | 25 | 25 | |
| Число тарелок десорбера | 20 | 20 | 20 | 20 | |
| Общая скорость подачи газа (см3/мин) | 3005 | 2995 | 2981 | 2994 | |
| Подаваемый СО2 (мол.%) | 10,17 | 10,01 | 10,09 | 9,95 | |
| Подаваемый COS (мол.%) | 1,48 | 1,52 | 1,52 | 1,47 | |
| СО2 после десульфурирования (мол.%) | 9,9 | 9,88 | 10,03 | 9,95 | |
| COS после десульфурирования (мол.%) | 1,49 | 1,5 | 0,91 | 1,44 | |
| Абсорбер: | |||||
| Низкое содержание Н2О (мас.%) | 4,2 | 3,8 | 8,6 | 4 | |
| Небольшой поток растворителя (см3/мин) | 11 | 11 | 11 | 11 | |
| Низкая Т (F) | 82,6 | 82,6 | 80 | 80,3 | |
| Т подаваемого газа (F) | 80,4 | 80,4 | 79 | 79,7 | |
| Т газа, подвергнутого десульфурированию(F) | 81,9 | 81,8 | 79,6 | 81 | |
| Т насыщенного раствора (F) | 77,8 | 78 |