Способ очистки газа от кислых компонентов

 

Изобретение относится к очистке газов, в частности углеводородных, природных, нефтяных, нефтезаводских газов пиролиза и крекинга, преимущественно от кислых компонентов - сероводорода и диоксида углерода растворами алканоламинов, и может быть использовано в нефтяной, газовой, газоперерабатывающей, нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, металлургической, азотной, коксохимической и др. отраслях промышленности. Для осуществления способа очистки газа от кислых компонентов, включающего его контактирование с раствором алканоламинов в присутствии полисульфидов, для снижения коррозионности процесса и энергозатрат, на контактирование подают полусильфиды, предварительно обработанные гидроокисью натрия при массовом соотношении 60:1 - 6:1, к концентрацию полисульфидов поддерживают равной 0,05 - 0,6 г/л в пересчете на серу. 2 табл.

Изобретение относится к очистке газов, в частности углеводородных, природных, нефтяных, нефтезаводских, газов пиролиза и крекинга преимущественно от кислых компонентов сероводорода и диоксида углерода растворами алканоламинов, и может быть использовано в нефтяной, газовой, газоперерабатывающей, нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, металлургической, азотной, коксохимической и др. отраслях промышленности.

Известен способ [1] заключающийся в том, что с целью повышения поглотительной способности растворов алканоламинов и удешевления процесса, контактирование ведут в присутствии полисульфидов алканоламинов общей формулы R S_m R₁, где m 1-14; R моно- и диэтаноламин или изопропаноламин; R₁ вторичный моно- или диэтаноламин, или вторичный изопропаноламин, или водород в количестве 0,01-2,0 мас.

Основные недостатки известного способа: недостаточное снижение коррозионной активности растворов алканоламинов; относительно высокие количества вводимого полисульфидного ингибитора (до 1 мас.); недостаточная стабильность алканоламиновых растворов, проявляющаяся при нагреве абсорбента в период регенерации; невозможность использования растворов более высокой концентрации (лишь до 30 мас. для МЭА и 48 мас. для ДЭА) с одновременным увеличением степени насыщения растворов алканоламинов кислыми газами, но не более 0,5-0,85 моль/моль, вызванная недостаточным снижением агрессивности растворов к конструкционным материалам; относительно высокие энергетические затраты на процесс очистки газа, связанные с недостаточной термостабильностью раствора (снижение активности, необходимость очистки и т.д.), применением относительно низких концентраций растворов алканоламинов при относительно невысоких степенях насыщения.

Цель изобретения снижение коррозионности процесса и энергозатрат.

Цель достигается тем, что в известном способе, включающем контактирование газа с раствором алканоламинов в присутствии полисульфидов, на контактирование подают полисульфиды, предварительно обработанные гидроокисью натрия при массовом соотношении 60 1 и 6 1 и концентрацию полисульфидов поддерживают равной 0,05-0,6 г/л в пересчете на серу.

Обработка полисульфидов щелочью в указанных соотношениях позволяет получить композицию ингибитора коррозии, оказывающего также положительное влияние на термостабильность раствора, и дающую возможность использовать в технологическом процессе более концентрированные растворы алканоламинов при высокой степени их насыщения кислыми газами H₂S и CO₂ (0,5-1,0 моль/моль) без изменений условий эксплуатации технологического оборудования с одновременным упрощением обслуживания установки сероочистки за счет меньшего смолообразования (очистка раствора и оборудования от смол, замена раствора). Принципиальное отличие предлагаемого состава сорбента заключается в том, что в алканоламиновые растворы добавляют полисульфидную композицию, полученную при обработке полисульфидов щелочью, при этом количество вводимого нового ингибитора поддерживают при более низких концентрациях, что снижает расход полисульфидов, при поддержании более экономических технологических и эксплуатационных параметров работы установки очистки.

При этом в процессе очистки различные полисульфиды выполняют функцию ингибитора коррозии, а щелочь и образуемые при обработке полисульфидов щелочью химические соединения и комплексы выполняют функцию стабилизатора и активатора действия ингибитора коррозии и ингибитора терморазложения.

Способ апробирован опытным путем.

П р и м е р ы 1-5. Способ испытан на лабораторной установке. Абсорбционная циркуляционная установка очистки газа состояла из абсорбера, десорбера и теплообменных аппаратов. Насыщали абсорбент кислыми газами до степени насыщения 0,6 моль/моль. При этом в систему вводили только полисульфиды в количестве 0,05; 0,1; 0,2; 0,4; 0,6 г/л в пересчете на серу. В качестве абсорбента использовали 4N раствор диэтаноламина (48 мас.).

Эффективность защитного действия композиции ингибитора определяли хронопотенциометрическим методом. Сущность этого метода сводится к определению скорости пассивации углеродистой стали в присутствии образца ингибитора известной концентрации. Критерием скорости пассивации конструкционного материала, то есть защитного действия от коррозии, является время возвращения (τ_в) потенциала предварительно поляризованного рабочего электрода из углеродистой стали до стационарного потенциала (τ_ст). Чем меньше τ_в(время возвращения), тем выше скорость пассивации и, следовательно, выше эффективность защитного действия ингибитора при каждой заданной его концентрации.

Хронопотенциометрический метод определения коррозионной активности ингибитора в качестве экспресс-метода проверен в лабораторных условиях и апробирован и испытан в течение 4 лет для определения коррозионной активности насыщенных и ненасыщенных растворов алканоламинов в промышленных условиях на Отрадненском ГПЗ и установке ДЭА-очистки ГПУ "Шуртангаз".

Результаты измерений приведены в табл. 1.

П р и м е р ы 6-10. На аналогичной установке и аналогичной степени насыщения 4N раствора диэтаноламина проводили абсорбцию кислых компонентов с замерами времени пассивации хронопотенциометрическим методом.

При этом в систему вводили новый ингибитор, полученный обработкой полисульфидов щелочью при соотношениях полисульфиды-щелочь 60 1; 20 1; 6 1.

Новую ингибиторную композицию вводили в количествах, аналогичных примерам 1-5, то есть 0,05; 0,1; 0,2; 0,4 и 0,6 г/л в пересчете на серу.

Результаты опытной проверки отражены в табл. 1.

Как видно из табл. 1, при проведении очистки газа по известному способу время возвращения (τ_в) потенциала предварительно поляризованного рабочего электрода из углеродистой стали до стационарного больше, чем в предлагаемом способе, особенно при концентрациях нового ингибитора в растворе 0,1-0,4 г/л при содержании щелочи в полисульфидной композиции до 5 мас.

Влияние обработки полисульфидов щелочью на терморазложение растворов аминов апробировано опытным путем.

П р и м е р ы 11, 12, 13. В специальном металлическом контейнере раствор алканоламини (30 МЭА) выдерживали в смеси с концентрацией полисульфидов, обработанных щелочью. При этом вводили в абсорбент количество ингибитора-полисуль- фидов 0,1; 0,2; 0,3; 0,4 г/л в пересчете на серу, обработанных щелочью в соотношении 20 1. Исследуемую смесь выдерживали при перемешивании в течение 300 ч при 120^оС и давлении 0,18 МПа. После выдержки в термостате проводили определение смолистых веществ в растворе МЭА аналитическими методами, в частности выпариванием под вакуумом.

Результаты измерений приведены в табл. 2.

П р и м е р ы 14-16. Аналогичным образом на аналогичной установке, как и в примерах 11-13, проводили исследование по образованию количества смол в растворе моноэтаноламина при добавлении только полисульфидов, не обработанных щелочью в количестве 0,1; 0,2; 0,3; 0,4 г/л.

Результаты измерений приведены в табл. 2.

Как видно из табл. 2, стойкость к терморазложению раствора амина в предлагаемом способе повышается практически в 2 раза.

Таким образом эффективность защитного действия композиций нового ингибитора с добавлением щелочи значительно выше, что позволяет использовать растворы 4-5% -ной концентрации при степенях насыщения абсорбента 0,5-1,0 моль/моль и снизить необходимое количество полисульфидов до 0,1-0,4 г/л.

Технические преимущества заявляемого изобретения в сравнении с прототипом заключаются в том, что в связи с применением новых композиций полисульфидных ингибиторов коррозии, приготовленных с добавлением щелочи, появляется возможность использования алканоламиновых абсорбентов более высокой концентрации и больших степенях насыщения и меньших концентрациях ингибитора.

Технико-экономический расчет применительно к газу Тенгизского месторождения показывает, что при увеличении степени насыщения абсорбента (диэтаноламина) с 0,8 до 0,9 моль/моль позволяет снизить расходы электроэнергии на перекачку и регенерацию раствора при повышении его концентрации с 48 до 55 мас. на 20-25%

Формула изобретения

СПОСОБ ОЧИСТКИ ГАЗА ОТ КИСЛЫХ КОМПОНЕНТОВ, включающий его контактирование с раствором алканоламинов в присутствии полисульфидов, отличающийся тем, что, с целью снижения коррозионности процесса и энергозатрат, на контактирование подают полисульфиды, предварительно обработанные гидроокисью натрия при массовом соотношении 60:1-6:1, и концентрацию полисульфидов поддерживают равной 0,05-0,6 г/л в пересчете на серу.

РИСУНКИ

Рисунок 1