Способ очистки газа от сероводорода

 

Изобретение относится к процессам абсорбционно-окислительной очистки газов от сероводорода с получением элементарной серы и может быть использовано в газовой, нефтяной, химической и других отраслях промышленности. В способе очистки газа от сероводорода, включающем абсорбцию водно-щелочным раствором, содержащим комплекс железа с этилендиаминтетраацетатом и стабилизатор, и последующую регенерацию раствора продувкой воздухом, в качестве стабилизатора используют смесь ди- и триэтаноламина и процесс ведут при pH раствора 8,5 10. При этом смесь ди- и триэтаноламина берут в количестве 15 45 г/л раствора. Кроме того, используют смесь ди- и триэтаноламина в массовом соотношении 1 (1 3), являющуюся кубовым остатком колонны вакуумной разгонки продуктов оксиэтилирования аммиака. Способ позволяет снизить потери поглотительного раствора, степень коррозии оборудования, а также расширить ассортимент применяемых стабилизаторов. 2 з. п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к процессам абсорбционно-окислительной очистки газов от сероводорода с получением элементарной серы и может быть использовано в газовой, нефтяной, химической и других отраслях промышленности.

Известны способы очистки газов от сероводорода, включающие абсорбцию водным раствором, содержащим комплекс железа с аминополикарбоновой кислотой и стабилизатор из числа серусодержащих соединений, и последующую регенерацию раствора продувкой кислородсодержащим газом. При этом в качестве серусодержащего стабилизатора используют тиодигликолевую, тиодипропионовую кислоту [1] тиодиэтанол, изопропилксанат цинка [2] Основными недостатками известных способов являются высокая стабильность комплекса железа с аминополикарбоновой кислотой и большие потери реагентов (аминополикарбоновой кислоты) в процессе очистки газа из-за низкой эффективности применяемых стабилизаторов, а также высокая степень коррозии оборудования установки сероочистки газа (из-за высокой коppозионной агрессивности применяемого поглотительного раствора).

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ очистки газа от сероводорода, включающий абсорбцию водным раствором, содержащим комплекс железа с аминополикарбоновой кислотой и стабилизатор из числа азотсодержащих соединений, и последующую регенерацию раствора продувкой кислородсодержащим газом. При этом в качестве азотсодержащего стабилизатора используют диэтилгидроксиламин, тиокарбамид, тиосемикарбазид или их смеси, а процесс ведут при рН раствора около 7 [3] Основными недостатками указанного способа являются низкая стабильность комплекса железа с аминополикарбоновой кислотой и большие потери поглотительного раствора (аминополикарбоновой кислоты), в процессе очистки газа, высокая степень коррозии оборудования установки сероочистки газа, а также дефицитность и высокая стоимость применяемых стабилизаторов.

Целью изобретения является снижение потерь поглотительного раствора и степени коррозии оборудования, а также расширение ассортимента применяемых стабилизаторов.

Для этого в способе очистки газа от сероводорода, включающем абсорбцию водно-щелочным раствором, содержащим комплекс железа с этилендиаминтетраацетатом и стабилизатор, и последующую регенерацию раствора продувкой воздухом, в качестве стабилизатора используют смесь ди- и триэтаноламина и процесс ведут при рН раствора 8,5-10.

Смесь ди- и триэтаноламина можно взять в количестве 15-45 г/л раствора.

Смесь диэтаноламина и триэтаноламина можно использовать в массовом соотношении 1: (1-3), она является кубовым остатком колонны вакуумной разгонки продуктов оксиэтилирования аммиака. Указанная смесь получается после выделения моно- и диэтаноламина в качестве товарных продуктов, и представляет собой вязкую жидкость коричневого цвета с плотностью 1,099-1,135 г/см³, хорошо растворимую в воде. По химическому составу кубовый остаток, кроме ди- и триэтаноламина (в массовом соотношении от 1:1 до 1:3 в зависимости от режима работы колонны вакуумной разгонки), содержит также небольшие примеси моноэтаноламина (0,01-0,1 мас.), а также других высококипящих продуктов окисления и осмоления этаноламинов, точный химический состав которых установить в настоящее время не представляется возможным. Предлагаемая смесь ди- и триэтаноламина указанного состава является доступным побочным продуктов производства моно- и диэтаноламина.

Отличительными признаками предлагаемого способа являются использование смеси ди- и триэтаноламина в соотношении 1:(1-3), являющейся кубовым остатком колонны вакуумной разгонки продуктов оксиэтилирования аммиака, с концентрацией 15-45 г/л в качестве стабилизатора и проведение процесса очистки при рН раствора 8,5-10.

Предлагаемый способ позволяет существенно снизить потери поглотительного раствора и увеличить срок его службы в процессе очистки газа от сероводорода. При этом следует указать также, что использование в качестве стабилизатора смеси ди- и триэтаноламина обеспечивает получение наибольшего технико-экономического эффекта по сравнению с использованием для тех же целей индивидуальных (чистых) этаноламинов (табл.1, опыт 3 и 4), являющихся дефицитными и сравнительно дорогостоящими продуктами.

Предлагаемая концентрация смеси ди- и триэтаноламина в поглотительном растворе (15-45 г/л) является оптимальной, так как при ее содержании менее 15 г/л не достигается существенного повышения стабильности и снижения потерь поглотительного раствора и увеличения срока его службы, а повышение ее содержания более 45 г/л уже не приводит к дальнейшему повышению стабильности и снижению потерь поглотительного раствора, и является экономически нецелесообразным.

Проведение процесса очистки при рН раствора в пределах 8,5-10 также является необходимым, так как при рН раствора менее 8,5 существенно увеличивается степень коррозии оборудования установки сероочистки газа, а при рН раствора более 10 резко снижается прочность комплекса железа с этилендиаминтетраацетатом и происходит его разрушение с осаждением гидроксидов железа.

При исследовании процесса очистки газа от сероводорода водно-щелочными растворами, содержащими комплекс железа с этилендиаминтетраацетатом и указанную смесь ди- и триэтаноламина в качестве стабилизатора, было обнаружено, то проведение процесса при рН раствора именно в пределах 8,5-10 приводит к резкому, скачкообразному снижению скорости и степени коррозии оборудования установки сероочистки газа (табл.2).

Предлагаемый способ апробирован в лабораторных условиях.

П р и м е р 1. Очистку газа от сероводорода предлагаемым способом осуществляют на лабораторной установке с термостатированным стеклянным абсорбером диаметром 40 мм и высотой 400 мм. В термостатированный абсорбер загружают 150 мл водно-щелочного раствора, содержащего комплекс трехвалентного железа этилендиаминтетраацетатом и стабилизатор, в качестве которого используют смесь ди- и триэтаноламина. При этом используемый поглотительный раствор содержит 4,0 г/л железа в виде хелатного комплекса с динатриевой солью этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА) и 15-45 г/л смеси ди-, триэтаноламина в качестве стабилизатора. Величину показателя рН поглотительного раствора поддерживают в пределах 8,5-10 добавлением карбоната и фосфата натрия. Затем при атмосферном давлении и температуре 40^оС через абсорбер пропускают с объемной скоростью 150 ч^-1 газ, содержащий около 15 об. сероводорода, до появления проскока сероводорода на выходе из абсорбера. Момент проскока сероводорода контролируют путем пропускания очищенного газа через склянку Дрекселя с 10%-ным водным раствором хлористого кадмия. Затем насыщенный сероводородом поглотительный раствор регенерируют при 40^оС в течение 30 мин продувкой воздухом. Эту процедуру "абсорбция-регенерация" повторяют до 50 циклов. При этом в ходе многоцикловой работы через каждые 10 циклов образующуюся элементарную серу отделяют от раствора фильтрованием, промывают водой, сушат до постоянной массы и взвешивают. После 50 циклов работы использованный поглотительный раствор анализируют на содержание ЭДТА известным методом, рассчитывают разницу между первоначальной массой ЭДТА и массой после 50 циклов работы и определяют потери ЭДТА на единицу полученной элементарной серы.

Результаты проведенных экспериментов приведены в табл.1.

Здесь же для сравнения приведены результаты определения потери поглотительного раствора (ЭДТА) в описанных выше условиях многоцикловой работы при проведении процесса известным способом с использованием в качестве стабилизатора тиокарбамида в количестве 0,1 моль/л (опыт 6) и без стабилизатора (опыт 7).

П р и м е р 2. Степень коррозии оборудования при проведении процесса предлагаемым способом определяют гравиметрическим способом на автоклавной установке путем измерения скорости коррозии углеродистой стали Ст3сп при 50^оС в поглотительном растворе по примеру 1. Общая продолжительность опыта составляет 336 ч, из них нагрев при 50^оС производят в течение 100 ч. Остальное время образцы находятся в ячейке при комнатной температуре (≈20^оС). При расчетах скорости коррозии продолжительность экспозиции образцов принимается равной 100 ч.

Усредненные результаты определения скорости коррозии стали в поглотительном растворе приведены в табл.2. Здесь же для сравнения приведены результаты определения скорости коррозии стали в описанных выше условиях при проведении процесса известным способом (опыты 11 и 12).

Из приведенных в табл.1 и 2 экспериментальных данных видно, что проведение процесса предлагаемым способом в сравнении с известным позволяет значительно снизить потери поглотительного раствора и степень коррозии оборудования. При этом потери поглотительного раствора по сравнению с известным способом сокращаются на 20-40% а скорость коррозии оборудования снижается в 10 и более раз.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ОЧИСТКИ ГАЗА ОТ СЕРОВОДОРОДА, включающий абсорбцию его водно-щелочным раствором, содержащим комплекс железа с этилендиаминтетраацетатом и стабилизатор, и последующую регенерацию раствора продувкой воздухом, отличающийся тем, что в качестве стабилизатора используют смесь ди- и триэтаноламина и процесс ведут при pH раствора 8,5 10,0.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют смесь диэтаноламина и триэтаноламина в массовом соотношении 1 (1-3).

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что смесь ди- и триэтаноламина берут в количестве 15 45 г/л раствора.

РИСУНКИ

Рисунок 1