Абсорбент для очистки газов

 

Изобретение касается абсорбента для очистки технологических, промышленных и природных газов и может быть использовано в химической, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и газовой отраслях промышленности. Сущность изобретения: абсорбент для очистки газов на основе водного раствора этаноламинов содержит триэтаноламин, моноэтаноламин и активатор - кубовый остаток процесса ректификации триэтаноламина при следующем соотношении компонентов (мас.%): триэтаноламин 10,0-50,0; моноэтаноламин 4,0-25,0; кубовый остаток процесса ректификации триэтаноламина 0,5-8,0; вода остальное. Кубовый остаток процесса ректификации триэтаноламина содержит смесь полиоксиэтилированных триэтаноламинов, диалканоламинов, изопропаноламинов и бутаноламинов. Технический результат изобретения заключается в удешевлении процесса очистки газов, снижении энергозатрат и потерь абсорбента, повышении производительности процесса при сохранении высокой степени очистки и возможности замены абсорбента без остановки установки. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение касается абсорбента для очистки технологических, промышленных и природных газов и может быть использовано в химической, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и газовой отраслях промышленности.

В настоящее время в газовой промышленности широкое распространение получили способы очистки газов горячими растворами этаноламинов с различными добавками.

Известен абсорбент для очистки отходящих технологических газов, описываемый в патенте US 3535263, 20.10.1970. Абсорбент содержит водный раствор моноэтаноламина, стабилизированный полигидроксимонокарбоксильными кислотами. Указанный стабилизатор предотвращает протекание побочных реакций, в которых принимает участие моноэтаноламин.

Известен абсорбент для очистки отходящих технологических газов, описываемый в патенте RU 2087182, 20.08.1997. Указанный абсорбент на основе водного раствора моноэтаноламина содержит карбонат калия и нитрат калия для снижения коррозионной активности за счет предотвращения смолообразования.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является абсорбент для очистки отходящих технологических газов, описываемый в патенте RU 2143942, 10.01.2000. Данный абсорбент на основе водного раствора моноэтаноламина содержит метиловый эфир полиэтиленгликоля.

Введение в абсорбент дополнительно метилового эфира полиэтиленгликоля необходимо для повышения скорости последующей регенерации абсорбента и снижения его коррозионной способности.

Недостатком известного абсорбента являются повышенные энергозатраты по теплу на регенерацию абсорбента, значительные потери абсорбента при регенерации. Кроме того, степень очистки отходящего газа от удаляемых компонентов составляет не более 95%.

Задача, решаемая настоящим изобретением, состоит в устранении отмеченных выше недостатков.

Таким образом, технический результат, достигаемый настоящим изобретением, заключается в удешевлении процесса очистки, снижении энергозатрат, снижении потерь абсорбента, повышении производительности процесса при сохранении высокой степени очистки, возможности замены абсорбента без остановки установки.

Достижение технического результата обеспечивается тем, что абсорбент для очистки газов на основе водного раствора этаноламинов содержит триэтаноламин, моноэтаноламин и активатор - кубовый остаток процесса ректификации триэтаноламина при следующем соотношении компонентов (мас.%):

Триэтаноламин 10,0-50,0

Моноэтаноламин 4,0-25,0

Кубовый остаток процесса ректификации

триэтаноламина 0,5-8,0

Вода Остальное

Технический результат обеспечивается также тем, что кубовый остаток процесса ректификации триэтаноламина содержит смесь полиоксиэтилированных триэтаноламинов, диалканоламинов, изопропаноламинов и бутаноламинов.

Кубовый остаток процесса ректификации триэтаноламина является побочным продуктом процесса получения триэтаноламина и в настоящее время не находит квалифицированного применения в технике.

Эксперименты показали, что предложенное содержание кубового остатка в абсорбенте является оптимальным, т.к. при содержании его ниже 0,5 мас.% не достигается желаемая (99%) степень очистки отходящего газа от удаляемых компонентов, а увеличение содержания выше 8,0 мас.% практически уже не влияет на технические показатели очистки и является экономически нецелесообразным.

По химическому составу кубовый остаток представляет собой сложную смесь высококипящих продуктов, содержащую высококипящие алканоламины.

При детальном исследовании заявленного абсорбента обнаружено, что введение в абсорбент этих продуктов повышает абсорбционную способность абсорбента.

Указанная совокупность существенных признаков предлагаемого изобретения определяет его новизну и изобретательский уровень в сравнении с известным уровнем техники в области очистки газов, т.к. заявленный состав абсорбента в оптимальных процентных соотношениях в литературе на описан и позволяет значительно повысить эффективность различных технологических процессов газоочистки.

Заявленный абсорбент может быть применен в различных технологических процессах очистки газов от диоксида углерода и других примесей.

Ниже приведены конкретные примеры осуществления заявляемого изобретения.

Пример 1.

Газ, содержащий 12 об.% СО₂ под давлением 0,11 МПа и при температуре 40°С, поступает в насадочный абсорбер, орошаемый абсорбентом, содержащим (мас.%): триатаноламин (ТЭА) 30, моноэтаноламин (МЭА) 9, кубовый остаток производства 0,5, вода 60,5. Концентрация СО₂ в очищенном газе, поступающем на синтез метанола, составляет 2,5 об.%. Раствор, насыщенный СO₂, поступает в теплообменник, затем в регенератор, где регенерируется при кипячении при температуре не более 130°С, и затем через кипятильник поступает вновь в теплообменник и через холодильник вновь подается в абсорбер. Выделившийся в регенераторе CO₂ поступает в конденсатор водяных паров. Затраты тепла составляют 1940 ккал/нм³ СО₂.

Пример 2.

Газ, содержащий 17,8 об.% СO₂ под давлением 2,8 МПа и при температуре 40°С, поступает в тарельчатый абсорбер, орошаемый абсорбентом, содержащим (мас.%): ТЭА 40, МЭА 4, кубовый остаток производства 1,0, вода 55,0. Температура абсорбента на входе в абсорбер составляет 70°С. Концентрация СО₂ в очищенном газе составляет 0,007 об.%. Очищенный газ поступает далее на синтез аммиака. Раствор, насыщенный СO₂, поступает в двухступенчатый десорбер, где его давление снижается до 0,4 МПа и где выделяется СO ₂, содержащий примеси водорода. Затем давление раствора снижается до 0,2 МПа и выделившийся СО₂ подается на синтез карбамида. Далее насыщенный раствор поступает в теплообменник-десорбер, где подогревается до температуры 97°С, и затем поступает в экспанзер, где выделяется часть СО₂. Далее раствор направляется в регенератор, где происходит регенерация раствора при температуре не более 130°С. Затем регенерированный раствор из кипятильников через теплообменник и холодильник вновь подается в абсорбер. Расход тепла в кипятильнике составляет 680 ккал/нм ³ СО₂.

Степень очистки отходящего газа от удаляемых компонентов в приведенных примерах составляет около 99%.

Формула изобретения

1. Абсорбент для очистки газов на основе водного раствора этаноламинов, содержащего триэтаноламин, моноэтаноламин и активатор - кубовый остаток процесса ректификации триэтаноламина при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Триэтаноламин 10,0-50,0

Моноэтаноламин 4,0-25,0

Кубовый остаток процесса ректификации

триэтаноламина 0,5-8,0

Вода Остальное

2. Абсорбент по п.1, в котором кубовый остаток процесса ректификации триэтаноламина содержит смесь полиоксиэтилированных триэтаноламинов, диалканоламинов, изопропаноламинов и бутаноламинов.