Способ очистки углеводородного газа от сернистых соединений

 

Изобретение относится к области очистки углеводородных газов от сернистых соединений и позволяет снизить температуру десорбции, увеличить срок службы адсорбента и практически полностью извлекать меркаптаны. Процесс . очистки углеводородного газа от сернистых соединений проводят с применением в качестве адсорбента фосфата алюминия, обладающего кристаллической пористой структурой и имеющего молярное соотношение составляющих окислов AljO, и PjO (0,95-1,0):1, с последующей десорбцией меркаптанов без их каталитического разложения из насыценного адсорбента. При этом достигаются снижение температуры десорбции на (по сравнению с цеолитом), увеличение выхода меркаптанов до 99,8%, стабильность адсорбционной емкости сорбента (отсутствие коксовых отложений) после 280 циклов очистки. 4 табл. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5)) 4 В 01 D 53 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А В 70РСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4194330/23-26 (22) 23.02.87 (46) 15.11.88. Бюп. Ф 42 (71) Институт катализа СО АН СССР (72) K.Ã. Ионе, С.И. Дьытриев, О.В. Кихтянин, l0.М. Афанасьев, Н.М. Кузьменко и В.Н. Романников (53) 66.074.3(088.8) .(56) Патент США В 3725299, кл. 252-411, опублик. 1977. (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО

ГАЗА ОТ СЕРНИСТЬИ СОЕДИНЕНИЙ (57) Изобретение относится к области очистки углеводородяас газов от сернистых соединений и позволяет снизить температуру десорбции, увеличить срок службы адсорбента и практически пол„„SU„„143? 081 д1 ностью извлекать меркаптаны. Процесс очистки углеводородного газа от сернистых соединений проводят с применением в качестве адсорбента фосфата алюминия, обладающего кристаллической пористой структурой и имеющего молярное соотношение составляющих окислов А1 О и Р О (0,95-1,0): 1, с последующей десорбцией меркаптанов без их каталитического разложения из насьаценного адсорбента. При этом достигаются снижение температуры десорбции на 100 С (по сравнению с цеолитом), увеличение выхода меркаптанов до 99,8Х, стабильность адсорбционной емкости сорбента (отсутствие коксовых отложений) после

280 циклов очистки. 4 табл.

1 1437081 2

Изобретение относится к очистке углеводородных газов от сернистых соединений и может быть использовано в газовой, нефтяной и химической промышпенности.

Целью изобретения является упрощение процесса, увеличение срока службы адсорбента и повышение степени очистки. 10

Н р и м е р 1. Приготовление адсорбента проводят следующим образом.

К раствору определенного объема

85Х-ной ортофосфорной кислоты в

675 мп воды добавляют 134 r гидратированной окиси алюминия {псевдобемит — 76 вес.Х А1,0» 24 вес.Х H,0), размешивают до гомогенности. В смесь добавляют 208,5 мп триэтиламина и вновь гомогенизируют. Полученную реакционную смесь кристаллизуют в автоклаве при 195-205 С в течение 2530 ч. Полученный твердый продукт после фильтрации, промывки и сушки при комнатной температуре прокалива- 25 . ют в потоке воздуха при 550-600 С в .течение 4-6 ч. Необходимый объем ортофосфор ной кислоты составляет:

136э 7 мп для А 20з / 20 = (0 95 1 «О):

109,4 мл для А1 О /p,О = (1,15-1,20) г1, 150,4 мп для А1 О /Р О

° (0,85-0,9): 1.

Образцы имеют рентгенографическне характеристики, представленные в табл. 1.

П р и м. е р 2 (по прототипу).

Процесс очистки проводят в адсорбционной колонне.с внутренним диаметром 10 мм, высотой 250 мм, заполненной фракцией адсорбента 0,3-1,0 мм. 40

Адсорбционную колонну заполняют фракцией цеолита NaX взятой в количестве 11 мп, высота слоя †. 120 мм. Активируют адсорбент в потоке азота при 350 С в течение 0,5 ч охлажда- 45 ют до температуре адсорбции 25 С.

При этом температуре и давлении

1 атм подают с линейной скоростью

0,03 м/с смесь метана с этилмеркаптаном при концентрации последнего

20 г/нм (в пересчете на элементарную серу). До достижения динамичес- кой емкости цеолита NaX степень очистки составляет 100Х. При появлении проскока меркаптана поток очищаемого raaa з аме няют на п от ок а з о та (линейная скорость 0,03 м/c) и проводят десорбцию меркаптана при нагревании адсорбента от 25 до 300 С (со скоростью

1 град/мин) при давлении 1 атм. При

300 С адсорбент выдерживают в потоке азота в течение 1 ч. Выходящий при десорбции газ анализируют на содержание сероводорода и меркаптана. Затем адсорбент охлаждают в потоке азота до 25 С и повторяют цикл адсорбциидесорбции.

Результаты определения адсорбционной динамической емкости цеолита NaX в течение 280 циклов очистки и состава газа десорбции с цеолита NaX представлены в табл. 2 и 3 соответственно.

Содержание коксовых отложений в цеолите NaX после 280 циклов очистки составляет 12 вес.X.

Пример 3 ° Адсорбционную,ко-, лонну заполняют фракцией фосфата алюминия, имеющего мольное отношение

Al О /P О,. = (0,95-1,0):1. Процесс проводят по примеру 2. Температура адсорбции 25 С. До достижения динамической емкости адсорбента степень очистки остается равной 100Х.

Результаты определения адсорбционной динамической емкости в течение

280 циклов очистки представлены в табл. 2 °

Результаты определения состава газа десорбции с фосфата алюминия (А1 О /Р 0> = (0,95-1,0):1 представлены в табл. 3.

Содержание коксовых отложений на фосфате алюминия после 280 циклов очистки составляет 0,2 вес.%.

Пример 4. Опыт проводят аналогично примеру 3. Температура адсорбции 15 С. До достижения динамической емкости адсорбента степень очистки остается равной 100Х, Результаты определения адсорбционной динамической емкости в течение

280 циклов очистки представлены в табл. 2.

Пример 5. Адсорбционную колонну заполняют фракцией фосфата алюминия, имеющего мольное отношение

А1 О /Р О (1, 15-1,20): 1. Процесс проводят по примеру 2. Температура адсорбции 25 С. До достижения динамической емкости адсорбента степень очистки остается равной 100Х.

Результаты определения начальной адсорбционной емкости представлены в табл. 4.

Пример 6 (сравнительный), 1437081

Таблица 1 носительные Межплоскостные тенсивности, Х расстояния, K

Относительные интенсивности, Х

Межплоскостные расстояния, 11,88

3,95

100

3,59

6,81

3,41

5,91

84

4,47

2,96

47

4,21

Лдсорбциопную колонну заполняют фракцией фосфата алюминия, имеющего мольное отношение А1 О /Р20 — (0,85-0,90):1 ° Опыт проводят по примеру 1. Температура адсорбции

25 С. До достижения динамической емкости адсорбента степень очистки оставалась равной IOOX.

Результаты определения начальной адсорбционной емкости представлены в табл. 4.

Сравнение результатов примеров показьп ает (табл. 4), что фосфат алюминия, обладающий кристаллической пористой структурой и имеющий мольное отношение А1 О /Р О = (0,95-1):1, характеризуется наибольшей начальной адсорбционной емкостью по сернистым соединениям. Отклонение от этого состава приводит к уменьшению его ад. сорбционной емкости.

Преимуществами предлагаемого способа по сравнению со способом-прототипом являются: уменьшение более чем на 100 С температуры стадии десорбции, составляющей для фосфата алюминия 160-170 С, а не 300 С, как для цеолита ИаХ; увеличение выхода неразложенных сернистых соединений, составляющего при десорбции с фосфата алюминия 99,8Х, а не 90,5Х, как в случае цеолита ИаХ; стабильность динамической адсорбдионной емкости фосфата алюминия, которая практически не изменяется за ?80 циклов очистки, 5 в то время как емкость цеолита NaX снижается за этот период более чем в 2 раза; исключение специальной стадии окислительной регенерации фосфата алюминия ввиду незначительности количества коксовых отложений на этом сорбенте, в то время как для цеолита NaX стадия окислительной регенерации необходима уже через 280

15 циклов очистки.

Формула изобретения

Способ очистки углеводородного газа от сернистых соединений путем его контактирования с адсорбентом с последующей десорбцией поглощенных примесей при нагревании, о т л и ч а25 ю щ и Й с я тем что с це!лью упро щения процесса, увеличения срока службы адсорбента и повьппения степени очистки, в качестве адсорбента используют фосфат алюминия с кристалЗО лической пористой структурой и молярном отношении А1,0 /Р О:, равном

0,95-1,0: 1.

143708"

Таблица

Снижение емкости за счет коксовых отложений

% от начальной величины

Адсорбционная динамическая емкость, вес.%

Кол-во циклов адс ор б циидесорбции цеолит NaX осфат алюминия

А1г 0 :Р 0 = О, 95-1, О: 1) Цеолит NaX температура адсорбции

25 C емпература адсорбции, С

2,4

3,8

4,3

22,0

0,0

2,4

3,8

3,3

88

28,2

0,0

2,,4

3,8

3,1

42,0

2„4

0,0

2,4

170

0,0,2,4

58,0

3,8

1,8

280

Таблица 3 осфат алюминия (Alã Оз — 0,95-1,0: 1) Цеолит NaX

Температурный интервал десорбции, С

* доля десорбированного неразложенного меркаптана

* доля десорбированного неразложенного меркаптана

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

1,66

0,21

4,80

2,25

3,69

0,00

25,10

10, 19

0,00

200-250

250-300

1,52

0,00

0,00

300 (в течение

1 ч) 0,00

0,17

0,45

0,00

90,43

0,21

99, 79

Итого

В % от адсорбированного количества меркаптана

25-60

60-100

100-150

150-200

11, 55

20,03

23,39 и доля меркаптана, разложенного до сероводорода при десорбции

24,96

44,09

25,94

4осфат алюминия (Al О,: г

:Р О =0951,0: 1.) л доля меркаптана, разложенного до сероводорода при десорбции — 1437081

Таблица 4

Пример

Мольное отношение

Al 0 /P20 в фосфате алюминия

Начальная адсорбционная емкость при 25 С, вес.7

0,85-0,90:1

2,1

0,95-1,0: 1

2,4

1, 15-1, 20: 1

2,2

Составитель Е, Корниенко

Техред M.Äèäûê

Корректор, В- Гирняк

Редактор Л. Веселовская

Тираж 642

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Заказ 5821/10

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4