Исследование физико-химических свойств абсорбентов nar-e и nar-p

УДК 66.074.332; 66.074.371

Р. З. Фахрутдинов, Ф. Р. Зайнуллов,

Р. Г. Гарифуллин, А. Х. Султанов

ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ АБСОРБЕНТОВ NAR-E И NAR-P

Ключевые слова: абсорбент, плотность, вязкость, коррозионная активность, температура кипения,

термическая стабильность.

В статье приведены результаты сравнительных исследований физико-химических свойств абсорбентов NAR-E и NAR-P, а также широко применяемых в настоящее время МЭА и МДЭА. Показаны преимущества NAR-E и NAR-P над МЭА и МДЭА по термической стабильности и температуре кипения.

Key words: absorbent, density, viscosity, corrosivity, boiling point, thermal stability.

In this paper listed results of absorbents NAR-E, NAR-P and widely used at the present time MEA and MDEA physic-chemical properties investigation. Significant advantages of NAR-E and NAR-P over MEA and MDEA in thermal stability and boiling point was showed.

Углеводородные газы, прежде всего попутные нефтяные газы, содержат значительные количества кислых компонентов (сероводород и углекислый газ), которые во влажной среде способствуют внутренней коррозии оборудования при транспортировке, хранении углеводородных газов, осложняют условия переработки и ухудшают качество вырабатываемых продуктов из этого сырья. Наиболее распространенными методами очистки углеводородных газов от сероводорода и углекислого газа являются алканоламиновые процессы с применением моноэтаноламина (МЭА) и метилдиэтаноламина (МДЭА) [1,2]. Однако эти реагенты обладают рядом эксплуатационных недостатков. Предлагаемые абсорбенты NAR-E и NAR-P показали повышенную поглотительную способность по отношению к кислым компонентам [3]. Для дальнейшего проектирования технологических установок очистки углеводородных газов с применением NAR-E и NAR-P необходимо изучение их физико-химических свойств. В данной статье приведены результаты сравнительных исследований физико-химических свойств NAR-E, NAR-P, МЭА и МДЭА по методикам, приведенным в таблице 1.

Термическую стабильность определяют путем нагрева чистых реагентов без доступа воздуха до 165°С и 140°С и выдержке при этих температурах 2 часа по сравнению оптической плотности и светопропускания 30%-х водных растворов реагентов, а также по изменению массы навески чистого реагента. Для этого фарфоровую чашку наполняют приблизительно наполовину реагентом. Чашку взвешивают с точностью до 0,001 г и помещают на 2 часа в термостат, нагретый до необходимой температуры. После охлаждения чашку с реагентом взвешивают и определяют потерю массы навески чистого реагента в процентах. Результаты проведенных исследований приведены в таблицах 2,3,4.

Таблица 1 - Методы определения физико-химических свойств абсорбентов

Исследуемый показатель Метод исследования

Плотность Кинематическая вязкость Оптическая плотность и светопропускание Температура кипения (упругость паров) Коррозионная активность Пикнометрически по ГОСТ 18995.1-73 Вискозиметрически по ГОСТ 33-2000 Фотокалориметр ФКС-2 по ГОСТ 2667-82 ГОСТ 18995.6-73 МОНИКОР-2 по ГОСТ 9.514-99

Таблица 2 - Температуры кипения реагентов

Реагент Температура кипения, °С

При 760 мм рт. ст. При 20 мм рт. ст.

МЭА 171 [2] 81

МДЭА 247 [2] 134

ЫДК-Б 302 140

ЫДК-Р 318 144

Таблица 3 - Физико-химические свойства абсорбентов на основе МДР-Б, МДР-Р, МЭА и МДЭА

Абсорбент Плотность, г/см3 Кинематическая вязкость при 20°С, сСт 2 (мм /с) Коррозионная активность, мм/год

Насыщенный абсорбент Регенерированный абсорбент

30% водный раствор МЭА 1,0042 1,831 0,022 0,008

30% водный раствор МДЭА 1,0093 2,304 0,016 0,007

30% водный раствор ЫДК-Б 1,0261 2,256 0,024 0,008

30% водный раствор ЫДК-Р 1,0622 2,042 0,026 0,008

50% ДЭГ, 20%Н2О, 30% МЭА 1,0621 7,097 0,018 0,007

50% ДЭГ, 20%Н2О, 30% МДЭА 1,0681 7,563 0,015 0,007

50% ДЭГ, 20%Н2О, 30% ЫДК-Б 1,0857 7,554 0,023 0,008

50% ДЭГ, 20%Н2О, 30% ЫД^Р 1,1221 7,315 0,021 0,009

Таблица 2 показывает, что ЫДК-Б и ЫДК-Р имеют более высокую температуру кипения (меньшую упругость паров), по сравнению с температурой кипения МЭА и МДЭА, что приведет к меньшим потерям первых от испарения вместе с очищенным газом.

Как видно из данных таблицы 3, ЫДК-Б и ЫДК-Р имеют практически одинаковую плотность и вязкость при одинаковых значениях температуры с аналогичными показателями МЭА и МДЭА. Коррозионная активность всех реагентов находится на одном уровне. Эти данные позволяет ожидать сопоставимые значения эксплуатационных затрат при использовании новых реагентов для очистки углеводородных газов.

Таблица 4 - Термическая стабильность реагентов

Реагент Оптическая плотность 30% -ных водных растворов Светопропускание 30%-ных водных растворов Изменение массы навески, % мас. Цвет реагента

До нагрева После нагрева До нагрева После нагрева До нагрева После нагрева

При 165°С

МЭА 1 1,5 9 3 -17,4 светло-зеленый темно-зеленый

МДЭА 0,58 0,59 26 25 -4,2 бесцветный бесцветный

ЫД^Р 0,66 0,64 22 22 -4,0 белый бесцветный

ЫДК-Б 0,65 0,64 22 22,5 -4,1 белый бесцветный

При 140°С

МЭА 1 1,3 9 5,5 -9,0 светло-зеленый темно-зеленый

МДЭА 0,58 0,58 26 26 -1,7 бесцветный бесцветный

ЫД^Р 0,66 0,66 22 22 -1,3 белый бесцветный

ЫДК-Б 0,65 0,65 22 22 -1,5 белый бесцветный

Примечание: при комнатной температуре реагенты МЛ^Е и МЛИ-Р представляют собой мазеобразные вещества белого цвета.

Данные табл. 4 показывают, что по термической стабильности ЫДК-Б и ЫДК-Р заметно превосходят термическую стабильность МЭА и находится на уровне с МДЭА. Эти результаты позволяют ожидать меньшие потери от термического разложения при эксплуатации ЫДК-Б и ЫДК-Р по сравнению с потерями стандартных абсорбентов.

Таким образом, исследования физико-химических свойств ЫДК-Б и ЫДК-Р показали, что при применении данных реагентов следует ожидать меньшие потери от испарения и термического разложения по сравнению с применяемыми в настоящее время в промышленности МЭА и МДЭА.

Литература

1. Ахметов, С. А. Технология глубокой переработки нефти и газа / С.А. Ахметов. - Уфа: Гилем, 2002. - 672 с.

2. Гриценко, А. И. Физические методы переработки и использование газа / А.И. Гриценко. - М.: Недра, 1981. - 224 с.

3. Фахрутдинов, Р. З. Исследование реагента КЛЯ-Р в качестве абсорбента для очистки углеводородных газов от сероводорода и углекислого газа / Р.З. Фахрутдинов, Ф.Р. Зайнуллов, Р.Г. Гарифуллин, А.Х. Султанов // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2011. - № 2. - С. 104-109.

© Р. З. Фахрутдинов - канд. хим. наук, проф. каф. химической технологии переработки нефти и газа КГТУ, xtpngfah@kstu.ru Ф. Р. Зайнуллов - сотр. КГТУ; Р. Г. Гарифуллин - сотр. КГТУ; А. Х. Султанов - асс. каф. химической технологии переработки нефти и газа КГТУ, soultanov@gmail.com.