Абсорбент диоксида серы

 

Изобретение относится к способам очистки газов от диоксида серы. сущность изобретения заключается в применении в качестве абсорбента SO₂ концентрата кетосульфидов, полученного конденсацией ацетона со смесью формальдегида и газоконденсата. Емкость диоксида серы на 1 г абсорбента составляет 275 мг/г. 5 табл.

Изобретение относится к нефтепереработке и нефтехимии и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, нефтехимической и газовой промышленности.

Предлагаемая смесь кетосульфидов представляет практическую ценность и может быть эффективно использована в качестве абсорбента диоксида серы. Известны способы очистки газов от диоксида серы с применением сульфолана [1] . Недостатком указанного способа является отсутствие селективности при избирательной очистке газов от SO₂ в присутствии окислов азота. Кроме того, сульфолан является дорогостоящим синтетическим реагентом (закупается за рубежом), что снижает полезность и промышленную применимость способа.

Известны способы поглощения диоксида серы с применением в качестве абсорбента нефтяных сульфоксидов и сульфонов [2,3].

Недостатком нефтяных сульфоксидов является низкая химическая и термическая стабильность и отсутствие селективности поглотителя в присутствии окислов азота.

Общим недостатком известных способов является сложность получения, так как в процессе синтеза нефтяных сульфоксидов и сульфонов используют пероксид водорода (взрывоопасный реагент). Причем реакция окисления сульфоксидов до сульфонов протекает трудно, с большими потерями и образованием больших количеств сточных вод.

Известно использование в процессе очистки, а также при регенерации насыщенного сернистым ангидридом гексаметилфосфортриамида аминокетосульфидов формулы - где R - пиперидино, морфолино или диэтиламино и 1,1,3,3-тетракис (дибутиламиноэтилтиометил)пропанона-2 [4,5].

Недостатком известного способа является дорогостоящий синтез как абсорбента, так аминокетосульфидов, которые получают на основе индивидуальных азотистых соединений и меркаптанов.

Применение кетосульфидов в качестве абсорбентов диоксида серы неизвестно. Известно лишь использование индивидуальных кетосульфидов, а также концентратов кетосульфидов, полученных на основе меркаптансодержащих газоконденсатов и нефтей, в качестве экстрагентов благородных металлов и стимуляторов роста растений [6].

Для авторов оказалось совершенно неожиданным новое свойство кетосульфидов, а именно свойство поглотителей диоксида серы.

Целью предлагаемого способа является расширение ассортимента абсорбентов диоксида серы и возможность промышленного осуществления процесса.

Поставленная цель достигается применением кетосульфидов, полученных конденсацией ацетона со смесью формальдегида и газоконденсата или нефти, содержащих меркаптановую серы (0,2-0,6 мас.%) в водно-спиртовой среде при комнатной температуре в присутствии едкого натра и триэтилбензиламмоний хлористого (ТЭБАХ) с последующим выделением целевого продукта экстракцией 60-86% серной кислотой. Конденсация протекает в течение 5-15 мин при массовом соотношении газоконденсат (нефть):ТЭБАХ, равном 100:0,2-0,1. В способе используют следующий состав газоконденсатов (табл.1.).

П р и м е р 1. В круглодонную колбу, снабженную механической мешалкой, вносят 0,5 г едкого натра и 2,5 г дистиллированной воды. Смесь перемешивают до растворения едкого натра и в колбу при перемешивании подают 100 г оренбургского газоконденсата, содержащего 0,4 мас.% меркаптановой серы, 2,5 г изопропилового спирта, 0,375 г параформа, 1,1 г ацетона и 0,06 г ТЭБАХ. Смесь перемешивают до полной конверсии меркаптанов. Контроль на полноту реакции меркаптанов проводят методом потенциометрического титрования аммиаком азотнокислого серебра. Результаты анализа свидетельствуют о том, что конверсия меркаптанов составляет 98-99 мас.% в течение 5-15 мин. Остаточное содержание меркаптанов в смеси не превышает 0,004-0,0008 мас.%. Затем реакционную смесь переносят в делительную воронку и после расслоения нижний слой отделяют. Продукт, оставшийся в воронке, отмывают до нейтральной реакции и сушат. Затем продукт обрабатывают 30 мл серной кислоты 86% концентрации. После отстоя фазы разделяют. В кислотную фазу добавляют 150 мл охлажденной до 1-5^оС воды. Смесь отстаивают 3 ч. После этого нижний кислотный слой отделяют, оставшийся в воронке концентрат кетосульфидов отмывают водой до нейтральной реакции и сушат сернокислым магнием. Выход кетосульфидов на исходный газоконденсат составляет 2,50 г (2,5 мас.%). Сера сульфидная составляет 9,5 мас.%. Результаты эксперимента представлены в табл.2-5.

Испытания показали, что кетосульфиды, полученные на основе меркаптансодержащих газоконденсатов, эффективно абсорбируют диоксид серы. Емкость концентрата кетосульфидов по диоксиду серы составляет 275 мг/г. Следует также отметить, что получаемый концентрат кетосульфидов практически не абсорбирует оксид азота. Емкость по сероводороду и двуокиси азота составляет 9,1 и 15,4 мг/г соответственно (см.пример 2).

Таким образом, предлагаемый способ тиометилирования ацетона смесью формальдегида и газоконденсата позволяет получить эффективный абсорбент диоксида серы и одновременно очистить газоконденсаты от меркаптанов. Абсорбент легко регенерируется и возвращается в процесс.

П р и м е р 2. Емкость кетосульфидов по диоксиду серы определяли в абсорбере типа Дрекселя при парциальном давлении диоксида серы 745±5 мм рт. ст. при 20 ±5^оС. В абсорбер загружали 12,9407 г кетосульфидов (масса абсорбента с кетосульфидами 70,7596 г, масса пустого 57,8189 г), полученных в условиях примера 1 на основе ацетона и оренбургского газоконденсата. После этого в абсорбер подавали диоксид серы. Поглощение диоксида серы определяли по привесу абсорбера. Опыты показывают, что через 2 ч наступает насыщение абсорбента и масса абсорбера равна 74,3182 г. Увеличение массы абсорбента составляет 74,3182-70,7596 = 3,5586 г. Таким образом, емкость (мг) диоксида серы на 1 г абсорбента составляет 3,5586:12,9407 = 0,275 г/г = 275 мг/г. В аналогичных условиях емкость кетосульфидов по сероводороду и двуокиси азота составляет 9,1 и 15,4 мг/г соответственно. В указанных условиях окись азота предлагаемым образцом кетосульфидов практически не поглощается. После насыщения газом абсорбент полностью регенерируют следующим образом: абсорбент нагревают до 50-80^оС в течение 15-30 мин, абсорбент продувают воздухом при 20-30^оС в течение 5-10 мин. Масса использованного абсорбента равна 12,9400 г.

Преимуществом применения кетосульфидов, полученных тиометилированием ацетона смесью формальдегида и газоконденсата, в качестве абсорбента диоксида серы является: простота способа получения, доступность газоконденсатов, возможность получения кетосульфидов в промышленном масштабе.

Формула изобретения

АБСОРБЕНТ ДИОКСИДА СЕРЫ.

Применение концентрата кетосульфидов, полученного конденсацией ацетона со смесью формальдегида и газоконденсата, в качестве абсорбента диоксида серы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2