Абсорбент для очистки промышленных газов от кислых компонентов и способ очистки промышленных газов от кислых компонентов

 

Область применения: изобретение относится к жидкости, абсорбирующей кислые газообразные соединения, обладающей повышенной абсорбционной способностью по отношению к CO₂. Сущность изобретения: жидкость содержит один или несколько третичных алканоламинов и активатор абсорбции CO₂ Активатор состоит из по меньшей мере одного аминированного соединения, выбранного среди полиалкилленполиаминов, алкиленциаминов или циклоалкиендиаминов, аминоалкилированных гетероциклических соединений, таких, как пиперазин, фуран, тиофен, тетрагидрофуран и тетрагидротиофен, алкоксиалкиламина и алкилмоноалканоламинов с остатком алкил по меньшей мере с C₂ Указанная абсорбирующая жидкость применяется для раскисления газа, содержащего CO₂ и в известных случаях другие кислые газообразные соединения, в частности, H₂S и CO₂ 12 з. п. ф-лы, 6 табл.

Изобретение относится к процессам очистки промышленных газов от кислых компонентов с использованием абсорбентов на основе алканоламинов.

Целью изобретения является увеличение сорбционной активности абсорбента и степени очистки газа.

Процесс реализуется следующим образом.

Абсорбент содержит активаторы сорбции типов: N-(C_nH (C_mH_2m)-N (a) N-X-N (в) y-(C_pH_2p)-NHZ (с) R₁-NH-(C_pN_2p)-OH (d) П р и м е р 1. Осуществляют три серии испытаний абсорбции СО₂ абсорбирующими жидкостями, состоящими из водных растворов метилдиэтаноламина (сокращение МДЕА) и активатора полиаминового типа формулы (а) или, в целях сравнения, абсорбирующими жидкостями, состоящими из водных растворов МДЕА без активатора.

В каждом испытании промывку газа, содержащего СО₂, осуществляют посредством выбранной абсорбирующей жидкости в колонне, снабженной в головной части одним выходным патрубком для газов, в верхней части колонны одним входом для жидкостей, в нижней части одним входом для газов и на дне одним выходом для жидкостей, при этом внутреннее пространство колонны, заключенное между указанными входами для жидкостей и для газов, снабжено равномерно установленными 12 перфорированными тарелками.

Через входной патрубок для газов в колонну нагнетают с расходом 600 нл/ч газ, содержащий объем 40% СО₂ и 60% метана, а через вход для жидкостей указанной колонны вводят выбранную абсорбирующую жидкость с расходом 3 л/ч.

Из головной части колонны удаляют газ, обедненный относительно СО₂, а из дна указанной колонны извлекают насыщенную СО₂ абсорбирующую жидкость.

Абсолютное давление и температура в головной части колонны соответственно 2,2 бара и 50^оС.

Газы, входящие в колонну и выходящие из нее, анализируют путем хроматографии в газовой фазе для определения содержания в них СО₂ и на основании этих измерений определяют количество СО₂, абсорбированного абсорбирующей жидкостью.

Определяют эффективность абсорбции СО₂ абсорбирующей жидкостью, содержащей активатор, через величину, называемую "относительной абсорбцией СО₂", которая представляет собой соотношение молярного процента СО₂, абсорбированного раствором МДЕА, содержащим активатор, к молярному проценту СО₂, абсорбированного раствором МДЕА без активатора.

Специфические для каждого из испытаний рабочие условия и полученные результаты приведены в табл.1.

Анализ результатов, приведенных в табл. 1, показывает, что абсорбирующие жидкости, согласно изобретению, на основе МДЕА и активатора формулы (а) обладают повышенной абсорбционной способностью по отношению к СО₂ в сравнении с абсорбирующими жидкостями, содержащими тот же самый третичный алканоламин, но без активатора, причем эту повышенную абсорбционную способность выдерживают и даже увеличивают, когда абсорбирующие жидкости, согласно изобретению, содержат определенное остаточное количество СО₂.

П р и м е р 2. Осуществляют три серии испытаний абсорбции СО₂ абсорбирующими жидкостям, согласно изобретению, состоящими из водных растворов метилдиэтаноламина (сокращение МДЕА) и активатора типа диамина формулы (В) или, в целях сравнения, абсорбирующими жидкостями, состоящими из водных растворов МДЕА без активатора. При каждом испытании промывают газ, содержащий СО₂, посредством выбранной абсорбирующей жидкости, действуя в колонне, подобной колонне, описанной в примере 1, причем внутреннее пространство колонны, заключенное между входом для жидкостей и входом для газов, снабжено равномерно распределенными 15 перфорированными тарелками.

Через вход газов в колонну нагнетают, с расходом 440 нл/ч, газ, содержащий объем, 40% СО₂ и 60% метана, а через входы для жидкостей указаной колонны вводят выбранную абсорбирующую жидкость с расходом 3 л/ч. В головной части колонны удаляют обедненный в отношении СО₂ газ, а из дна указанной колонны извлекают абсорбирующую жидкость, загруженную СО₂.

Абсолютное давление и температура составляют соответственно 2,2 бара и 40^оС.

Газы, входящие в колонну и выходящие из нее, анализируют путем хроматографии в газовой фазе для определения содержания СО₂ и, исходя из этих измерений, определяют количество СО₂, абсорбированного абсорбирующей жидкостью.

Специфические для каждого из испытаний оперативные условия и полученные результаты приведены в табл. 2.

Анализ результатов, приведенных в табл. 2, показывает, что абсорбирующие жидкости, согласно изобретению, на основе МДЕА и активатора формулы (в) обладают повышенной абсорбционной способностью по отношению и СО₂ в сравнении с абсорбирующими жидкостями, содержащими тот же самый третичный алканоламин, но без активатора, причем эту повышенную абсорбционную способность заметно выдерживают, когда абсорбирующие жидкости, согласно изобретению, содержат определенное остаточное количество СО₂.

П р и м е р 3. Проводят три серии испытаний абсорбции СО₂ абсорбирующими жидкостями, согласно изобретению, состоящими из водных растворов МДЕА и активатора типа диамина формулы (в) или, в целях сравнения, абсорбирующими жидкостями, состоящими из водных растворов МДЕА без активатора.

В каждом испытании промывают газ, содержащий СО₂ посредством выбранной абсорбирующей жидкости, действуя в колонне, аналогичной колонне, использованной в примере 1, но снабженной 6 перфорированными тарелками.

Через вход для газов в колонну нагнетают, с расходом 600 нл/ч газ, содержащий объем, 40% СО₂ и 60% метана, а через вход для жидкостей указанной колонны вводят выбранную абсорбирующую жидкость с расходом 3 л/ч. В головной части колонны удаляют газ, обедненный компонентом СО₂, а из дна указанной колонны извлекают абсорбирующую жидкость, насыщенную СО₂.

Абсолютное давление и температура в головной части колонны составляют соответственно 2,2 бара и 50^оС. Газы, входящие в колонну и выходящие из нее, анализируют путем хроматографии в газовой фазе для определения содержания СО₂ и, исходя из этих измерений, определяют количество СО₂, абсорбированного абсорбирующей жидкостью.

Специфические для каждого из испытаний рабочие условия и полученные результаты представлены в табл. 3.

Анализ результатов по табл. 3 выявляет повышенную абсорбционную способность по отношению к СО₂, представленную абсорбирующими жидкостями, согласно изобретению, на основе МДЕА и активатора формулы (в) по отношению к абсорбционной способности, которой обладают контрольные абсорбирующие жидкости, содержащие тот же самый третичный алканоламин, но без активатора. Кроме того, вытекает, что эту повышенную абсорбционную способность по отношению к СО₂ заметно выдерживают, когда абсорбирующие жидкости, согласно изобретению, содержат определенное остаточное количество СО₂.

П р и м е р 4. Проводят три серии испытаний абсорбции СО₂ абсорбирующими жидкостям, согласно изобретению, состоящими из водных растворов метилдиэтаноламина (сокращенно МДЕА) и активатора, а имено этилмоноэтаноламин ЕМЕА [формула (d)] или фурфуриламин ФА [формула (с)] или в целях сравнения, абсорбирующими жидкостями, состоящими из водных растворов МДЕА без активатора.

В каждом испытании промывают газ, содержащий СО₂, посредством выбарнной абсорбирующей жидкости, действуя в колонне, аналогичной колонне, использованной в примере 1, но содержащей 9 равномерно распределенных перфорированных тарелок.

Через входной патрубок для газов в колонну нагнетают, с расходом 440 нл/ч газ, содержащий объем 40% СО₂ и 60% метана, а через вход для жидкостей указанной колонны вводят выбранную абсорбирующую жидкость с расходом 3 л/ч. В головной части колонны удаляют обедненней по отношению к СО₂ газ, а из дна указанной колонны извлекают абсорбирующую жидкость, загруженную СО₂.

Абсолютное давление и температура в головной части колонны составляют соответственно 2,2 бара и 40^оС.

Газы, входящие в колонну и выходящие из нее, анализируют путем хроматографии в газовой фазе для определения содержания СО₂ и, исходя из этих измерений, определяют количество СО₂, абсорбированного абсорбирующей жидкостью.

Специфические для каждого из испытаний оперативные условия и полученные результаты приведены в табл. 4.

Анализ результатов, приведенных в табл. 4, показывает, что абсорбирующие жидкости, согласно изобретению, на основе МДЕА и активатора формулы (с) или (d) обладают повышеной абсорбционной способностью по отношению к СО₂ в сравнении с абсорбирующими жидкостями, содержащими тот же самый третичный алканоламин, но без активатора, причем эту повышенную абсорбционную способность заметно выдерживают, когда абсорбирующие жидкости, согласно изобретению, содержат определенное остаточное количество СО₂.

П р и м е р 5. Проводят три серии испытаний абсорбции СО₂ абсорбирующими жидкостями, согласно изобретению, состоящими из водных растворов МДЕА и активатора формулы (с) или, в целях сравнения, абсорбирующими жидкостями, состоящими из водных растворов МДЕА без активатора.

В каждом испытании промывают газ, содержащий СО₂, посредством выбранной абсорбирующей жидкости, действуя в колонне, аналогичной колонне, использованной в примере 1, но снабженной 6 перфорированными тарелками.

Через входной патрубок газов в колонну нагнетают, с расходом 600 нл/ч, газ, содержащий объем, 40% СО₂ и 60% метана, а через вход для жидкостей указанной колонны вводят выбранную абсорбирующую жидкость с расходом 3 л/ч. В головной части колонны удаляют обедненный по отношению к СО₂ газ, а из дна указанной колонны извлекают абсорбирующую жидкость, загруженную СО₂.

Абсолютное давление и температура составляют соответственно 2,2 бара и 50^оС. Газы, входящие в колонну и выходящие из нее, анализируют путем хроматографии в газовой фазе для определения содержания СО₂ и, исходя из этих измерений, определяют количество СО₂, абсорбированного абсорбирующей жидкостью.

Специфические для каждого из испытаний оперативные условия и полученные результаты представлены в табл. 5.

Анализ результатов, приведенных в табл. 5, выявляет, что имеется повышенная абсорбционная способность по отношению к СО₂, представленная абсорбирующими жидкостями, согласно изобретению, на основе МДЕА и активатора формулы (с) по отношению к способности, которой обладают контрольные абсорбирующие жидкости, содержащие тот же самый третичный алканоламин, но без активатора.

Кроме того, оказывается, что эта повышенная абсорбционная способность по отношению к СО₂ заметно выдерживает, когда абсорбирующие жидкости, согласно изобретению, содержат определенное остаточное количество СО₂.

П р и м е р 6. Проводят три серии испытаний абсорбции СО₂ абсорбирующими жидкостями, согласно изобретению, состоящими из водных растворов МДЕА и активатора, состоящего из аминоэтилпиперазина [соединение формулы (с)] или, в целях сравнения, абсорбирующими жидкостями, состоящими из водных растворов МДЕА без активатора.

В каждом испытании промывают газ, содержащий СО₂, посредством выбранной абсорбирующей жидкости, действуя в колонне, аналогичной колонне, использованной в примере 1, но снабженной 12 перфорированными тарелками.

Через входной патрубок для газов в колонну нагнетают, с расходом 440 нл/ч, газ, содержащий объем 40% СО₂ и 60% метана, а через вход для жидкостей указанной колонны вводят выбранную абсорбирующую жидкость с расходом 3 л/ч. В головной части колонны удаляют обедненный относительно СО₂ газ, а из дна указанной колонны извлекают абсорбирующую жидкость, загруженную СО₂.

Абсолютное давление и температура в головной части колонны составляют соответственно 2,2 бара и 40^оС. Газы, входящие в колонну и выходящие из нее, анализируют путем хроматографии в газовой фазе для определения содержания СО₂ и, исходя из этих намерений, определяют количество СО₂, абсорбированного абсорбирующей жидкостью.

Специфические для каждого из испытаний оперативные условия и полученные результаты представлены в табл. 6.

Анализ результатов, приведенных в табл. 6, выявляет повышенную абсорбционную способность по отношению к СО₂, представленную абсорбирующими жидкостями, согласно изобретению, на основе МДЕА и активатора формулы (с) по отношению к способности, которой обладают контрольные абсорбирующие жидкости, содержащие тот же самый третичный алканоламин, но без активатора. Кроме того, выявляется, что эту повышенную абсорбционную способность заметно выдерживают, когда абсорбирующие жидкости, согласно изобретению, содержат определенное остаточное количество СО₂.

Формула изобретения

1. Абсорбент дл очистки промышленных газов от кислых компонентов, включающий водный раствор третичного алконоламинового компонента и активатора сорбции, отличающийся тем, что, с целью увеличения его сорбционной активности, он в качестве активатора сорбции содержит одно из аминосоединений общей формулы или

или

или

где R водород или одновалентный радикал алкил, гидроксиалкил С₁ - С₆ или фенил;
X двухвалентный радикал, выбранный из группы алкилен С₂ - С₉, циклоалкилен-С₄ С₉-циклогексилен;
Y одновалентный радикал, выбранный из группы пиперазил, пиперидинил, фурил, тетрагидрофурил, трифенил, тетрагидротетинил;
Z водород;
R₁ углеводородный одновалентный радикал С₂ С₆;
m и n=2 6 коэффициент;
p=1 6 коэффициент,
при молярном соотношении активатора сорбции и смеси 0,01 0,5 1 соответственно.

2. Абсорбент по п.1, отличающийся тем, что он содержит активатор сорбции полиаминовое соединение общей формулы

где n=2 6;
p=1 6.

3. Абсорбент по пп.1 и 2, отличающийся тем, что он содержит полиамины, выбранные из группы дипропилентриамин, диэтилентриамин, триэтилентетрамин, тетраэтиленпентамин.

4. Абсорбент по п.1, отличающийся тем, что он содержит активатор, выбранный из группы гексаметилендиамин, 1,2-диаминциклогексан, аминоэтилэтаноламин и диметиламинопропиламин.

5. Абсорбент по п.1, отличающийся тем, что он содержит активатор общей формулы
Y₁ (CH₂)_q NH₂,
где Y₁ одновалентный радикал, выбранный из группы


радикалы алкокси С₁ С₆;
q 1 6.

6. Абсорбент по п.5, отличающийся тем, что активатор содержит соединение, выбранное из группы метоксипропиламин, этоксипропиламин, аминоэтилпиперазин, аминопропилпиперазин, аминоэтилпиперазин, аминопропилпиперидин, фурфуриламин.

7. Абсорбент по п.1, отличающийся тем, что активатор содержит соединение общей формулы

где R₃ радикал алкил С₂ С₆;
q 1 6.

8. Абсорбент по п.7, отличающийся тем, что он содержит активатор этилмоноэтаноламин.

9. Абсорбент по пп. 1 8, отличающийся тем, что он представляет собой водный раствор третичного алканоламина и активатора, дополнительно содержащий водорастворимый растворитель кислых газов, выбранный из группы сульфолан, метанол, N-метилпирролидон.

10. Абсорбент по пп. 1 9, отличающийся тем, что молярное соотношение активатора смеси активатора и третичного алконоламинового компонента 0,05 - 0,25 1 соответственно.

11. Абсорбент по пп.1 10, отличающийся тем, что он содержит третичный алконоламиновый компонент, выбранный из группы N-метилдиэтаноламин, триэтаноламин, 2-диметиламиноэтанол, 3-диметил-1-аминопропанол и 1-диэтиламино-2-пропанол.

12. Способ очистки промышленных газов от кислых компонентов, включающий их абсорбцию поглотителем, содержащим третичный алканоламиновый компонент и активатор сорбции, с последующей регенерацией насыщенного поглотителя, отличающийся тем, что, с целью повышения степени очистки, в качестве активатора сорбции используют одно из аминовых соединений общей формулы

или

или

или

где R водород или одновалентный радикал алкил, гидроксиалкил С₁ - С₆ или фенил;
X двухвалентный радикал, выбранный из группы алкилен С₂ - С₉, циклоалкилен С₄ С₉, циклогексил, циклогексилен;
Y одновалентный радикал, выбранный из группы пиперазил, пиперидинил, фурил, тетрагидрофурил, тиофенил, тетрагидротетинел;
Z водород;
R₁ углеводородный одновалентный радикал С₂ С₆,
m и n 2 6 коэффициент;
p 1 6 коэффициент,
при этом регенерацию осуществляют путем многоступенчатого дросселирования абсорбента с отгонкой диоксида углерода с последующей обработкой потока поглотителя или его части водяным паром.

13. Способ по п.12, отличающийся тем, что поглотитель после обработки его водяным паром возвращает на стадию абсорбции в верхнюю зону, а часть потока после дросселирования подают в зону абсорбции ниже первого потока.

Приоритет по пунктам:
24.05.88 по пп.1 4, 9 13.

08.12.88 по пп.1, 5 8, 12.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3