АБСОРБЕНТ ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗА ОТ СЕРОВОДОРОДА И УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА
ABSORBENT FOR CLEANING GAS FROM HYDROGEN SULPHIDE AND CARBON DIOXIDE

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:
3
2
x
(2-x)
2
2
(2-y)
2
3
y
(CH-CH(OH)-CH)-NH-CH-CH-NH-(CH-CH(OH)-CH)
2
2
(2-х)
2
2
(2-у)
2
2
у
или (НО-СН-СН)х-NH-СН-СН-NH-(СН-СН-ОН),
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, <img file="00000003.tif" he="6" wi="6" img-content="undefined" img-format="tif" />
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