RU2586159C1 - Absorbent for cleaning gases from hydrogen sulphide and carbon dioxide - Google Patents

Abstract

FIELD: technological processes.

SUBSTANCE: invention relates to cleaning gases from hydrogen sulphide and/or carbon dioxide and can be used in gas, oil and oil processing industries. Absorbent for cleaning gas from H₂S and CO₂ contains methyl diethanolamine, amino ethyl piperazine, methyl or ethyl ether of diethylene glycol and water.

EFFECT: use of said components in certain proportions provides faster recovery of saturated absorbent and higher quality of cleaning gas at reduced consumption of heat energy.

1 cl, 2 tbl

Description

Translated fromRussian

Изобретение относится к области очистки газов от сероводорода и/или диоксида углерода и может быть использовано в газовой, нефтяной и нефтеперерабатывающей отраслях промышленности.The invention relates to the field of gas purification from hydrogen sulfide and / or carbon dioxide and can be used in the gas, oil and oil refining industries.

Известен абсорбент для очистки газов от H₂S и CO₂, содержащий водный раствор алканоламина или смесь алканоламинов (см. US 4368095, B01D 53/14, 1983 г.). В качестве алканоламинов используют соединения, содержащие первичные, вторичные или третичные аминогруппы, например моноэтаноламин (МЭА), диэтаноламин (ДЭА), метилдиэтаноламин (МДЭА). Недостатком известного абсорбента является невысокая эффективность по извлечению кислых компонентов (особенно для третичных аминов), повышенные затраты тепла при регенерации абсорбента (для первичных и вторичных аминов).Known absorbent for cleaning gases from H₂ S and CO₂ containing an aqueous solution of alkanolamine or a mixture of alkanolamines (see US 4368095, B01D 53/14, 1983). As alkanolamines, compounds containing primary, secondary or tertiary amino groups are used, for example, monoethanolamine (MEA), diethanolamine (DEA), methyldiethanolamine (MDEA). A disadvantage of the known absorbent is the low efficiency in the extraction of acidic components (especially for tertiary amines), increased heat consumption during regeneration of the absorbent (for primary and secondary amines).

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является абсорбент для очистки газов от H₂S и CO₂, содержащий водный раствор третичного алканоламина или смесь третичных алканоламинов и активатор (см. US 5348714, C01B 3/20, 1994 г.). В качестве третичного алканоламина используют соединения, содержащие третичные аминогруппы, например метилдиэтаноламин (МДЭА), а в качестве активатора используют производное пиперазина, пиперидина.The closest technical solution to the proposed is an absorbent for the purification of gases from H₂ S and CO₂ containing an aqueous solution of tertiary alkanolamine or a mixture of tertiary alkanolamines and an activator (see US 5348714, C01B 3/20, 1994). Compounds containing tertiary amino groups, for example methyldiethanolamine (MDEA), are used as tertiary alkanolamine, and a piperazine derivative, piperidine, is used as an activator.

Недостатком данного абсорбента является невысокая скорость регенерации насыщенного абсорбента, т.е. повышенные затраты тепловой энергии на десорбцию кислых компонентов.The disadvantage of this absorbent is the low regeneration rate of the saturated absorbent, i.e. increased costs of thermal energy for the desorption of acidic components.

Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является повышение скорости регенерации насыщенного абсорбента от кислых компонентов H₂S и CO₂, повышение качества очистки газа при сокращении затрат тепловой энергии.The technical result, the achievement of which the present invention is directed, is to increase the regeneration rate of a saturated absorbent from acidic components H₂ S and CO₂ , to improve the quality of gas purification while reducing thermal energy costs.

Данный технический результат достигается за счет того, что абсорбент для очистки газа от H₂S и CO₂, содержащий метилдиэтаноламин, аминоэтилпиперазин и воду, дополнительно содержит метиловый или этиловый эфир диэтиленгликоля при следующем соотношении компонентов, масс.%:This technical result is achieved due to the fact that the absorbent for gas purification from H₂ S and CO₂ , containing methyldiethanolamine, aminoethylpiperazine and water, additionally contains methyl or ethyl ether of diethylene glycol in the following ratio, wt.%:

метилдиэтаноламинmethyldiethanolamine20÷5020 ÷ 50миноэтилпиперазинminoethylpiperazine2÷102 ÷ 10метиловый или этиловый эфир диэтиленгликоляdiethylene glycol methyl or ethyl ester2÷82 ÷ 8водаwaterостальноеrest

Сущность изобретения поясняется примерами.The invention is illustrated by examples.

Для испытаний используют образцы метилдиэтаноламина (МДЭА), выпускаемого по ТУ 2423-005-11159873-2000, аминоэтилпиперазина (АЭП) фирмы Akzo Nobel (номер CAS 140-31-8), метиловый эфир диэтиленгликоля (МДЭГ) или этиловый эфир диэтиленгликоля (ЭДЭГ) (ТУ 2422-125-05766801-2003) с массовой долей эфира 99%, растворяя данные реагенты в воде в необходимой концентрации.For the tests, samples of methyldiethanolamine (MDEA) manufactured according to TU 2423-005-11159873-2000, aminoethyl piperazine (AEP) from Akzo Nobel (CAS number 140-31-8), diethylene glycol methyl ether (MDEG) or diethylene glycol ethyl ether (EDEG) are used. (TU 2422-125-05766801-2003) with a mass fraction of ether of 99%, dissolving these reagents in water in the required concentration.

Эксперимент по регенерации абсорбента проводят следующим образом.An absorbent regeneration experiment is carried out as follows.

В колбу объемом 0,25 дм с обратным водяным холодильником заливают по 100 дм³ испытуемого абсорбента, предварительно насыщенного СO₂ до содержания 30 г/л, затем абсорбент нагревают до кипения с подачей через него азота со скоростью 2 л/ч при атмосферном давлении. Через определенные промежутки времени отбирают пробы раствора, в которых определяют остаточное содержание CO₂ объемным методом.In a 0.25 dm flask with a reflux condenser, 100 dm^{3 of the} test absorbent is added, pre-saturated with CO₂ to a content of 30 g / l, then the absorbent is heated to boiling with a flow of nitrogen through it at a speed of 2 l / h at atmospheric pressure. At certain intervals, samples of the solution are taken in which the residual CO₂ content is determined by the volumetric method.

Результаты испытаний по регенерации насыщенных СО₂ абсорбентов различного состава (известного и предлагаемого) приведены в таблице 1. Из таблицы 1 следует, что при подводе одного и того же количества тепла (соответствующих равным промежуткам времени) абсорбенты различного состава регенерируются с разной скоростью.The test results for the regeneration of saturated CO₂ absorbents of various compositions (known and proposed) are shown in table 1. From table 1 it follows that when the same amount of heat (corresponding to equal time intervals) is supplied, absorbents of different composition are regenerated at different speeds.

В качестве известного абсорбента использовали водный раствор, включающий 30 масс.% МДЭА при содержании АЭП 6 или 10 масс.% (поз. 1, 2). Предлагаемый абсорбент включает водный раствор 30-50 масс.% МДЭА, 2-10 масс.% АЭП и добавки метилового или этилового эфира ДЭГ в количестве 2-8 масс.% (поз. 3-9).An aqueous solution was used as a known absorbent, including 30 wt.% MDEA with an AED content of 6 or 10 wt.% (Pos. 1, 2). The proposed absorbent includes an aqueous solution of 30-50 wt.% MDEA, 2-10 wt.% AED and additives of methyl or ethyl ether DEG in an amount of 2-8 wt.% (Pos. 3-9).

Из таблицы 1 следует, что известный абсорбент на основе МДЭА без добавок эфиров обладает невысокой скоростью регенерации, причем остаточное содержание CO₂ в абсорбенте через 15 мин составляет 13,5 г/л, через 30 - мин 7,3 г/л, а через 60 мин - 3,3 г/л.From table 1 it follows that the known absorbent based on MDEA without additives of esters has a low regeneration rate, and the residual CO₂ content in the absorbent after 15 min is 13.5 g / l, after 30 min 7.3 g / l, and after 60 min - 3.3 g / l.

Предлагаемый абсорбент с добавками МДЭГ (поз. 3-6) и ЭДЭГ (поз. 7-9) регенерируется существенно быстрее, что характеризуется остаточным содержанием CO₂ по сравнению с известным абсорбентом за те же промежутки времени в 2-3 раза меньше.The proposed absorbent with the addition of MDEG (pos. 3-6) and EDEG (pos. 7-9) is regenerated much faster, which is characterized by a residual CO₂ content compared to the known absorbent for the same time periods of 2-3 times less.

Эксперименты по очистке газа проводят на опытной установке, включающей абсорбер с нерегулярной насыпной насадкой (10×10 мм), насос подачи абсорбента, тепловой регенератор амина, систему измерения и поддержания температуры, а также расходомеры газа и жидкости. В качестве модельного газа используют природный газ с давлением 50 атм, в который подают кислые компоненты (3,5% CO₂ и 2,5% H₂S). Подачу газа осуществляют со скоростью 10 м³/ч при температуре 22°C в нижнюю часть абсорбционной колонки, подачу абсорбента осуществляют со скоростью 15 л/ч при температуре 50°C наверх абсорбера. Содержание кислых компонентов в исходном и очищенном газе определяют хроматографически по ГОСТ 31371.1-2008. Экспериментальные данные приведены в таблице 2: составы абсорбентов по п. 1 - известного, по пп. 2-5 - предлагаемого.Gas purification experiments are carried out in a pilot plant, which includes an absorber with an irregular bulk nozzle (10 × 10 mm), an adsorbent supply pump, a thermal amine regenerator, a temperature measurement and maintenance system, and gas and liquid flow meters. Natural gas with a pressure of 50 atm is used as a model gas, into which acidic components (3.5% CO₂ and 2.5% H₂ S) are supplied. The gas supply is carried out at a speed of 10 m³ / h at a temperature of 22 ° C in the lower part of the absorption column, the supply of absorbent material is carried out at a speed of 15 l / h at a temperature of 50 ° C up the absorber. The content of acidic components in the source and purified gas is determined chromatographically according to GOST 31371.1-2008. The experimental data are shown in table 2: the compositions of absorbents according to claim 1 - known, according to paragraphs. 2-5 - proposed.

Из данных таблицы 2 следует, что предлагаемый абсорбент позволяет уменьшить затраты тепла на регенерацию абсорбента при обеспечении требуемого качества очистки газа, либо повысить качество очистки газа от кислых компонентов (при фиксированном расходе тепла).From the data of table 2 it follows that the proposed absorbent can reduce the cost of heat for the regeneration of the absorbent while ensuring the required quality of gas purification, or to improve the quality of gas purification from acidic components (at a fixed heat consumption).

Эффективная массовая доля МДЭГ или ЭДЭГ составляет от 2 до 8%. Заявляемый интервал содержания эфиров диэтиленгликоля в абсорбенте обусловлен тем, что их массовая доля менее 2% в абсорбенте не изменяет существенно скорости регенерации в сравнении с известным абсорбентом, а увеличение массовой доли более 8% приводит к уменьшению скорости регенерации абсорбента.The effective mass fraction of MDEG or EDEG is from 2 to 8%. The claimed interval of the content of diethylene glycol ethers in the absorbent is due to the fact that their mass fraction of less than 2% in the absorbent does not significantly change the regeneration rate in comparison with the known absorbent, and an increase in the mass fraction of more than 8% leads to a decrease in the regeneration rate of the absorbent.

Использование предлагаемого абсорбента позволяет уменьшить затраты тепловой энергии на регенерацию до остаточного содержания СO₂, в сравнении с известным абсорбентом на 15-25%. В то же время при одинаковых затратах энергии использование предлагаемого абсорбента, имеющего лучшие характеристики по регенерации, позволяет повысить эффективность очистки газа.Using the proposed absorbent can reduce the cost of thermal energy for regeneration to a residual content of CO₂ , compared with the known absorbent by 15-25%. At the same time, at the same energy costs, the use of the proposed absorbent, which has the best regeneration characteristics, can improve the efficiency of gas purification.

Claims (1)

Translated fromRussian

Абсорбент для очистки газа от H₂S и СO₂, содержащий метилдиэтаноламин, аминоэтилпиперазин и воду, отличающийся тем, что абсорбент дополнительно содержит метиловый или этиловый эфир диэтиленгликоля при следующем соотношении компонентов, масс.%:
метилдиэтаноламин30÷50аминоэтилпиперазин2÷10метиловый или этиловый эфир диэтиленгликоля2÷8водаостальноеAbsorbent for gas purification from H₂ S and CO₂ containing methyldiethanolamine, aminoethylpiperazine and water, characterized in that the absorbent further comprises diethylene glycol methyl or ethyl ether in the following ratio, wt.%:
methyldiethanolamine 30 ÷ 50 aminoethylpiperazine 2 ÷ 10 diethylene glycol methyl or ethyl ester 2 ÷ 8 water rest