Абсорбент для очистки газов от h2s и co2

 

Изобретение относится к абсорбенту для очистки углеводородных газов от H₂S и CO₂ и может быть использовано в газовой, нефтяной и химической промышленностях. Данное изобретение для очистки газов от H₂S и CO₂ содержит алканоламин или смесь алканоламинов и воду и дополнительно водорастворимый физический растворитель, в качестве которого используют метиловый эфир полиэтиленгликоля формулы СН₃-O (СН₂CH₂O)_x - H, где х = 2 - 5, при следующем содержании ингредиентов, мac.%: алканоламин или смесь алканоламинов 10-65; метиловый эфир полиэтиленгликоля 5-15; вода - остальное. 2 табл.

Изобретение относится к газовой, нефтяной и химической промышленностям, в частности к очистке углеводородных газов от H₂S и CO₂.

Известен абсорбент для очистки газов от H₂S, CO₂ и COS (см. патент SU N 1715195, МКИ 5 B 01 D 53/14, 1978 г.). Абсорбент содержит физический растворитель (сульфолан), аминовое соединение и воду при следующем соотношении, мас.%: Сульфолан - 20 - 60 Вторичный амин (ДИПА) - 10 - 30 Третичный амин (МДЭА или ДЭМЭА) - 10 - 60 Вода - 10 - 25 Недостатком вышеупомянутого абсорбента является то, что из газа одновременно извлекается и теряется значительное количество углеводородов, поэтому абсорбент имеет ограниченное применение.

Наиболее близким аналогом к данному изобретению является абсорбент для очистки газов от H₂S и CO₂, содержащий алканоламин или смесь алканоламинов и воду (см. патент US 4368095 A, 1983 г., B 01 D 53/14).

В качестве алканоламинов используют моноэтаноламин (МЭА), диэтаноламин (ДЭА), метилдиэтаноламин (МДЭА), монометилэтаноламин (ММЭА) и другие алканоламины или их смеси.

Недостатком данного абсорбента является то, что абсорбент имеет низкую растворяющую способность по отношению к углеводородам и обладает высокими затратами тепловой энергии на регенерацию насыщенного абсорбента.

При создании изобретения решалась следующая техническая задача: снижение энергозатрат на регенерацию абсорбента или повышение качества регенерации при том же расходе энергии.

Решение технической задачи обеспечивается тем, что абсорбент для очистки газа от H₂S и CO₂, состоящий из алконоламина или смеси алканоламинов и воды, дополнительно содержит водорастворимый физический растворитель, в качестве которого использован метиловый эфир полиэтиленгликоля (МЭП) формулой CH₃ - О(CH₂CH₂O)_x - H, где x = 2 - 5, при следующем содержании ингредиентов, мас. %: Алканоламин или смесь алканоламинов - 10 - 65 Метиловый эфир полиэтиленгликоля - 5 - 15 Вода - Остальное Пример 1. Эксперимент проводят в лабораторных условиях. В стеклянную колбу объемом 0,5 дм³, снабженную обратным водяным холодильником, заливают по 0,2 дм² испытуемого абсорбента, предварительно насыщенного H₂S до ≈ 0,1 моля H₂S на моль алканоламина. Затем раствор нагревают до кипения с помощью электроколбонагревателя и в момент закипания подают через абсорбент азот со скоростью 2 дм³/час. Через 30 и 60 мин после подачи азота отбирают пробу абсорбента на анализ - определение остаточного содержания H₂S.

H₂S в абсорбенте определяют методом йодометрического титрования (А.М. Кунин, М.М.Дербаремдикер. "Технологический контроль газового производства". - М.: Гостоптехиздат, 1958).

H₂S выбран в качестве контрольного компонента как наиболее труднорегенерируемая примесь.

Исследованные амины и полученные результаты представлены в табл. 1.

В качестве МЭП использовали промышленный продукт, выпускаемый по ТУ 242-220-002-95. Продукт представляет смесь метиловых эфиров от ди- до пентаэтиленгликоля формулой
CH₃-O(CH₂CH₂O)_x - H,
где x = 2 - 5.

Из таблицы 1 следует, что различные абсорбенты, состоящие из индивидуальных алканоламинов или их смесей, при подводе одного и того же количества тепла регенерируются с различной скоростью (эксперименты 1- 4). При этом наиболее характерной является 30-ти минутная точка - остаточное содержание H₂S в регенерированном абсорбенте на порядок меньше, чем в исходном.

Введение в абсорбент дополнительно МЭП снижает остаточное содержание H₂S на 20-30% по сравнению с известным абсорбентом. Эта зависимость имеет место как в случае индивидуальных алканоламинов (эксперименты 5,6), так и их смесей (эксперименты 7-11).

Наибольший эффект отмечается при концентрации МЭП в абсорбенте 10 - 15 мас. % (эксперименты 7, 8, 10). Дальнейшее повышение концентрации до 20% сказывается не столь существенно (эксперимент 9). Кроме того, при этом повышается растворимость углеводородов в абсорбенте, что нежелательно. Понижение концентрации МЭП в абсорбенте до 5 мас.% и ниже не дает существенного эффекта.

Пример 2. Эксперименты на промышленной установке, предназначенной для очистки природного газа состава, % об.: H₂S - 1,5; CO₂ - 0,6. Регламентный абсорбент - смесь МДЭА, ДЭА и воды. Регенерация абсорбента осуществляется насыщенным водяным паром. Расход пара 120 кг/м³ раствора. Затем в абсорбент был добавлен МЭП (ТУ 242-220-002-95).

Экспериментальные данные приведены в таблице 2.

Из таблицы 2 следует, что при одном и том же расходе тепла (пара) на регенерацию, абсорбент, содержащий 9,1% МЭП, регенерируется значительно легче и глубже - остаточное содержание H₂S на 30% ниже чем в случае известного абсорбента. За счет более глубокой регенерации обеспечивается более качественная очистка газа - содержание H₂S и CO₂ в очищенном газе в 2-3 раза ниже (эксперименты 1 и 2).

Из данных также следует, предлагаемый абсорбент позволяет снизить затраты тепла на регенерацию со 120 кг пара/м³ раствора до 100 при сохранении качества очищенного газа (эксперимент 3).

Формула изобретения

Абсорбент для очистки газов от H₂S и CO₂, содержащий алканоламин или смесь алканоламинов и воду, отличающийся тем, что дополнительно содержит водорастворимый физический растворитель, в качестве которого используют метиловый эфир полиэтиленгликоля формулы CH₃ - O(CH₂CH₂O)_x - H, где x = 2 - 5, при следующем содержании ингредиентов, мас.%:
Алканоламин или смесь алканоламинов - 10 - 65
Метиловый эфир полиэтиленгликоля - 5 - 15
Вода - Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2