СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИНГИБИТОРА ДЛЯ АЛКАНОЛАМИНОВЫХ АБСОРБЕНТОВ ОЧИСТКИ ГАЗА ОТ КИСЛЫХ КОМПОНЕНТОВ И АБСОРБЕНТ
METHOD OF OBTAINING INHIBITOR FOR ALKANOLAMINE ABSORBENTS OF GAS PURIFICATION FROM ACID COMPONENTS AND ABSORBENT

Изобретение относится к способу получения ингибитора для алканоламиновых абсорбентов очистки газа от кислых компонентов и к абсорбенту для очистки газа от кислых компонентов. Изобретение может быть использовано в газовой, нефтехимической и химической промышленности. Очищаемые газы могут содержать следующие кислые компоненты: сероводород и/или углекислый газ.
Известен способ получения ингибитора для алканоламиновых абсорбентов очистки газа от сероводорода (авторское свидетельство СССР №1376308, опубликовано: 19.06.1995, МПК B01D 53/14) взаимодействием элементарной серы с соответствующими полиалкиленполиаминами при 20-80°C. В абсорбенте полисульфиды полиалкиленполиаминов содержатся в количестве 0,05-1,5% мас.
Наиболее близким по технической сущности является абсорбент для очистки газа от сероводорода и меркаптанов (прототип - авторское свидетельство СССР №1583152, опубликовано: 07.08.1990, МПК B01D 53/14), включающий полисульфид амина в количестве 0,1-10%, полученный путем растворения при 90°C серы в алканоламинах.
Недостатком указанных способов получения ингибиторов является высокая коррозионная активность, низкая термостабильность абсорбента (раствора алканоламина) в присутствии полученного ингибитора.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении термостабильности (снижении деструкции алканоламина) и снижении коррозионной активности алканоламиновых абсорбентов для очистки газа, расширении арсенала способов получения ингибиторов и абсорбентов для очистки газов.
Поставленная задача достигается тем, что в предлагаемом способе ингибитор для алканоламиновых абсорбентов очистки газа от кислых компонентов получают смешением элементарной серы с алканоламином в присутствии активатора. В качестве активатора используется смесь или индивидуальные соединения гидразина и/или симметричного диметилгидразина и/или N,N-диэтилгидроксиламина. Реагенты берутся в следующем мольном соотношении элементарная сера:алканоламин:активатор (гидразин и/или симметричный диметилгидразин и/или N,N-диэтилгидроксиламин)-1: не менее 1,5:1-3. В результате реакции происходит растворение серы с получением однородной жидкости ингибитора.
При смешении реагентов наиболее оптимально поддерживать температуру раствора в пределах 20-65°C. В случае применения смеси гидразина и симметричного диметилгидразина оптимально следующее мольное соотношение 1:0,5-2 между ними.
Абсорбент для очистки газа от кислых компонентов (сероводород и/или углекислый газ) содержит алканоламин, воду и полученный ингибитор в количестве 0,01-0,5% мас. в пересчете на серу.
В качестве алканоламина может использоваться, например, моноэтаноламин (МЭА), диэтаноламин (ДЭА) и метилдиэтаноламин (МДЭА).
Отличием заявляемого изобретения от прототипа является получение ингибитора для алканоламиновых абсорбентов путем смешения элементарной серы с алканоламином в присутствии активатора (гидразина и/или симметричного диметилгидразина и/или N,N-диэтилгидроксиламина) в мольном соотношении 1:не менее 1,5:1-3, а также включение в состав абсорбента для очистки газа от кислых компонентов полученного ингибитора в количестве 0,01-0,5% мас. в пересчете на серу.
Осуществление изобретения.
Для определения антикоррозионной активности использовался гравиметрический метод (ГОСТ 9.506-87). Испытывались образцы углеродистой стали Ст-3 в автоклаве при температуре 100°C в среде абсорбента (водного раствора алканоламина), насыщенного сероводородом. Защитный эффект Z (%) рассчитывают по формуле:
1
2
1
Z=(П-П)/П*100,
1
где П - потеря массы образца в среде без ингибитора,
2
П - потеря массы образца в среде с ингибитором.
2
2
Для определения термостабильности на пробу ингибированного и неингибированного абсорбента (водный раствор алканоламина) действовали смесью кислорода и углекислого газа (O - 50% об., СO - 50% об.) при атмосферном давлении, температуре 90°C и продолжительности 72 часа. После чего определяли содержание оставшегося алканоламина в абсорбенте методом титрования с pH-метром. Защитный эффект ингибитора от деструкции алканоламина определяют по формуле.
1
2
1
R=(V-V)/V*100,
1
где V - объем кислоты на титрование абсорбента без ингибитора,
2
V - объем кислоты на титрование абсорбента с ингибитором.
Пример 1 (сравнительный). В соответствии с прототипом растворяют 13 г серы в 87 г диэтаноламина при 90°C. Мольное соотношение сера:диэтаноламин составляет 1:2. Далее ингибитор добавляют в раствор 15% диэтаноламина и определяют антикоррозионную активность, термостабильность абсорбента по сравнению с аналогичным неингибированным абсорбентом (15% ДЭА). Результаты представлены в таблице 1.
Пример 2. В смесь гидразина (активатор) и диэтаноламина добавляют элементарную серу и перемешивают при температуре 40°C. Мольное соотношение сера:гидразин:диэтаноламин составляет 1:1:2,5. В результате реакции происходит растворение серы с получением однородной жидкости ингибитора для алканоламиновых абсорбентов очистки газа от кислых компонентов на основе полисульфидов.
Абсорбент для очистки газа от кислых компонентов получают, добавляя к водному раствору диэтаноламина (15% мас.) полученный ингибитор в количестве 0,1% мас. в пересчете на серу.
Далее определяли антикоррозионную активность, термостабильность абсорбента по сравнению с аналогичным неингибированным абсорбентом (15% ДЭА).
Остальные примеры осуществлялись аналогично примеру 2. Результаты представлены в таблице 1.
Пример 3-7. Варьировался состав применяемого активатора, соотношение реагентов, и тип алканоламинового абсорбента (моноэтаноламин, диэтаноламина, метилдиэтаноламин). Кроме того, в примере 3 при смешении реагентов поддерживают температуру 20°C, а в примере 7 - соответственно 65°C.
Пример 8 (сравнительный). Применение активатора в количестве ниже заявляемого диапазона не позволяет обеспечить высокую термостабильность абсорбента.
Пример 9 (сравнительный). Применение алканоламина в количестве ниже заявляемого диапазона не позволяет обеспечить высокий защитный эффект ингибитора.
Пример 10 (сравнительный). Применение ингибитора в количестве ниже заявляемого диапазона не позволяет обеспечить высокую термостабильность и ингибирование коррозии. А применение ингибитора в количестве выше заявляемого диапазона не дает дополнительного эффекта.
Пример 11 (сравнительный). Применение повышенного содержания активатора не обеспечивает высокую степень защиты от коррозии.
Пример 12 (сравнительный). Проводится аналогично примеру 5, за исключением иного порядка смешения реагентов. Элементарная сера смешивается с алканоламином, после чего добавляется активатор. В результате снижается эффективность ингибитора.