Абсорбент для очистки газа от сероводорода и углекислого газа

Абсорбент для очистки газа от сероводорода и углекислого газа

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к газовой, нефтяной и химической промышленности, в частности к области абсорбционной очистки углеводородных газов от сероводорода и углекислого газа.

Известен абсорбент для очистки углеводородных газов от сероводорода и углекислого газа на основе моноэтаноламина (МЭА) (Ахметов С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа / С.А.Ахметов. - Уфа: Гилем, 2002. - 672 с.). В качестве поглотителя используют 15-20% (мас.) водный раствор МЭА.

Недостатками данного абсорбента являются низкая термическая стабильность МЭА, большие потери МЭА от испарения из-за высокого давления насыщенных паров, повышенная склонность МЭА к вспениванию.

Известен абсорбент для очистки углеводородных газов от сероводорода и углекислого газа на основе диэтаноламина (ДЭА) (Николаев В.В. Основные процессы физической и физико-химической переработки газа / В.В.Николаев, Н.В.Бусыгина, И.Г.Бусыгин. - М.: Недра, 1998. - с.15-76). В качестве используют 25-30% (мас.) водный раствор ДЭА.

Недостатком данного абсорбента является низкая поглотительная способность раствора ДЭА.

Предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемым результатам наиболее близок абсорбент для очистки углеводородных газов с применением метилдиэтаноламина (МДЭА) (Николаев В.В. Основные процессы физической и физико-химической переработки газа / В.В.Николаев, Н.В.Бусыгина, И.Г.Бусыгин. - М.: Недра, 1998. - с.15-76). В качестве поглотителя используют 30-50% (мас.) водный раствор МДЭА. Недостатками данного абсорбента являются низкая поглотительная способность, большие потери от испарения из-за высокого давления насыщенных паров.

Задачей изобретения является увеличение поглотительной способности абсорбента.

Поставленная техническая задача решается созданием абсорбента для очистки газов от сероводорода и углекислого газа, включающего полиалканолэтилендиамин общей формулы:

(CH₃-CH(OH)-CH₂)_x-NH_(2-x)-CH₂-CH₂-NH_(2-y)-(CH₂-CH(OH)-CH₃)_y

или (НО-СН₂-СН₂)х-NH_(2-х)-СН₂-СН₂-NH_(2-у)-(СН₂-СН₂-ОН)_у,

где х=1-2, у=0-1, и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:

полиалканолэтилендиамин 20-30;

вода - остальное.

Полиалканолэтилендиамин представляет собой оксиэтилированные и оксипропилированные продукты этилендиамина (Левченко Д.Н. Технология обессоливания нефтей на нефтеперерабатывающих предприятиях / Д.Н.Левченко, Н.В.Верштейн, Н.И.Николаева. - М.: Химия, 1985). Данные реагенты являются промежуточными соединениями при производстве проксаминов (неионогенных поверхностно-активных веществ на основе этилендиамина), применяемых при деэмульгировании нефти и увеличения нефтеотдачи нефтяных пластов. Полиалканолэтилендиамины получают путем присоединения оксида пропилена или оксида этилена к этилендиамину по следующим реакциям:

этилендиамин оксид пропилена оксипропилированный этилендиамин

этилендиамин оксид этилена оксиэтилированный этилендиамин

где n=1-4, у=1-2, х=0-2

Физико-химические свойства полиалканолэтилендиаминов в таблице 1.

Кроме того, предлагаемые реагенты обладают меньшей упругостью паров по сравнению с МДЭА (таблица 1), что позволяет говорить о меньших потерях от испарения.

Поглотительную способность по отношению к кислым компонентам определяли на лабораторной установке, состоящей из:

- баллона с испытуемым газом - 1;

- баллона с инертным газом - 2;

- лабораторного абсорбера - 3;

- термометра стеклянного - 4;

- лабораторного автотрансформатора регулировочного - 5;

- ротаметра - 6;

- холодильника воздушного - 7;

- конической колбы для приема конденсата - 8;

- колбы Дрекселя с поглотителем сероводорода (ацетатом свинца) - 9;

- газового счетчика барабанного (с жидкостным затвором) - 10;

- переходника стеклянного - 11;

- шприца для отбора проб - 12;

- насадки из стеклянных шариков - 13;

- нихромовой нити, обогревающей абсорбер - 14;

- вентилей - 15;

- колбы Дрекселя с поглотителем влаги (ДЭГ) - 16.

Заявленный способ поясняется чертежом.

Состав исходного и отходящего газа представлен в таблице 2. Определение поглотительной способности проводили в следующем порядке:

- в собранную установку вносили приблизительно 25 мл раствора абсорбента так, чтобы жидкость не проваливалась через перегородку, сбоку в абсорбер 3 (через гнездо термометра или контактного термометра);

- начинали ввод очищаемого газа из баллона 1. Расход газа регулировали по ротаметру 6 на уровне 1,2 л/мин. Отмечали: температуру, скорость подачи, время начала ввода газа, расход газа до абсорбера 3 (по ротаметру 6), расход газа на выходе установки (по газовому счетчику 10);

- после начала ввода исходного газа отбирали пробу газа 12 для хроматографического анализа;

- определяли проскок сероводорода по потемнению окраски раствора ацетата свинца, находящемуся в колбе Дрекселя 9;

- после проскока сероводорода прекращали подачу испытуемого образца газа.

Состав газа до и после пропускания через слой абсорбента определяли хроматографичеким методом по ГОСТ 23781-83 "Газы горючие природные, хроматографический метод определения компонентного состава".

Полученные результаты представлены в таблицах 2, 3. Как видно из этих таблиц, полиалканолэтилендиамины обладают повышенной поглотительной способностью по отношению к сероводороду и углекислому газу в сравнении с метилдиэтаноламином. Так, например, при применении 30%-го (мас.) водного раствора моноэтанолэтилендиамина поглотительная способность реагента по отношению к сероводороду составляет 32,18 мл сероводорода/мл реагента, по отношению к углекислому газу - 22,41 мл углекислого газа/мл реагента. При этом глубина абсорбции сероводорода составляет 99,91% (об.), а углекислого газа - 92,87% (об.), что позволяет очищать газ до остаточного содержания сероводорода 0,00342% (об.), и углекислого газа - 0,18% (об.). При испытании метилдиэтаноламина поглотительная способность по отношению к сероводороду составила 21,62 мл сероводорода/мл реагента, по отношению к углекислому газу - 7,63 мл углекислого газа/мл реагента. При этом глубина абсорбции сероводорода составляет 99,16% (об.), а углекислого газа - 46,21% (об.), что позволяет очищать газ до остаточного содержания сероводорода 0,04% (об.), и углекислого газа - 1,93% (об.).

Таблица 1
Физико-химические свойства реагентов
Реагент	Температура кипения, °С	Плотность, г/мл	Показатель преломления,
МДЭА (прототип)	247	1,0180	1,4347
МОПЭДА (моноизопропанолэтилендиамин)	254	1,1013	1,4963
ДОПЭДА (диизопропанолэтилендиамин)	329	1,1106	1,5002
МОЭЭДА (моноэтанолэтилендиамин)	231	1,0751	1,4856
ДОЭЭДА (диэтанолэтилендиамин)	303	1,0942	1,4961

Таблица 3
Экспериментальные данные о поглотительной способности абсорбентов
абсорбент	Объем газа (н.у), л	Поглотительная способность, мл/мл реагента	Глубина абсорбции, % об.
По ротаметру	По газовому счетчику	сероводород	Углекислый газ	сероводород	Углекислый газ
30% МОПЭДА + вода	5,94	4,95	31,01	22,30	99,96	93,98
30% ДОПЭДА + вода	4,76	3,95	24,99	14,35	99,88	90,19
30% МОЭЭДА + вода	6,18	5,16	32,18	22,41	99,91	92,87
30% ДОЭЭДА + вода	5,01	4,11	26,47	18,74	99,98	91,13
20% МОПЭДА + вода	6,15	5,17	32,06	23,18	99,93	93,72
20% ДОПЭДА + вода	4,88	4,03	25,69	16,02	99,90	90,05
20% МОЭЭДА + вода	6,35	5,34	33,35	13,87	99,89	93,23
20% ДОЭЭДА + вода	5,41	4,45	28,14	20,13	99,99	90,47
30% МДЭА + вода (прототип)	4,14	3,45	21,62	7,63	99,16	46,21

Абсорбент для очистки газов от сероводорода и углекислого газа, содержащий алканоламин и воду, отличающийся тем, что в качестве алканоламина он содержит полиалканолэтилендиамины общей формулыСН₃-СН(ОН)-СН₂)_х-NH_(2-x)-CH₂-CH₂-NH_(2-у)-(CH₂-CH(OH)-CH₃)_у или(НО-СН₂-CH₂)_х-NH_(2-x)-CH₂-CH₂-NH_(2-у)-(CH₂-CH₂-OH)_у,где х=1-2, у=0-1, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

алканоламин	20-30
вода	остальное