Абсорбент для очистки газа от сероводорода и углекислого газа
Владельцы патента RU 2416458:
Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина (RU)
Изобретение относится к газовой, нефтяной и химической промышленности, в частности к области абсорбционной очистки углеводородных газов от сероводорода и углекислого газа. Абсорбент содержит полиалканолэтилендиамин общей формулы (СН3-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, и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%: алканоламин 20-30; вода - остальное. Изобретение позволяет увеличить поглотительную способность абсорбента по отношению к сероводороду и углекислому газу, а также снизить потери абсорбента от испарения. 1 ил., 3 табл.
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 формулы
СН3-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 |
