RU2143942C1

RU2143942C1 - Absorbents for purification of gases from h2s and co2

Info

Publication number: RU2143942C1
Application number: RU97107033A
Authority: RU
Inventors: А.И. Афанасьев; В.И. Мурин; Н.Н. Кисленко; В.М. Стрючков; Н.И. Подлегаев; Е.А. Афанасьева
Original assignee: Всероссийский научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий; Российское акционерное общество "Газпром"
Priority date: 1997-04-28
Filing date: 1997-04-28
Publication date: 2000-01-10

Abstract

FIELD: gas, petroleum and chemical industrial industries. SUBSTANCE: absorbent alkanolamine or mixture of alkanolamines and water, physical solvent which is polyethylene glycol methyl ether of formula CH₃-O(CH₂CH₂O)_x-H, wherein X is 2-5, ratios of ingredients being as follows, wt %; alkanolamine or mixture of alkanolatines 10-65, polyethylene glycol, methyl ether 5-15, and the water balance. EFFECT: improved properties of the absorbents. 2 ex, 2 tbl

Description

Изобретение относится к газовой, нефтяной и химической промышленностям, в частности к очистке углеводородных газов от H₂S и CO₂.The invention relates to the gas, oil and chemical industries, in particular to the purification of hydrocarbon gases from H ₂ S and CO ₂ .

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.Known absorbent for cleaning gases from H ₂ S, CO ₂ and COS (see patent SU N 1715195, MKI 5 B 01 D 53/14, 1978). The absorbent contains a physical solvent (sulfolane), an amine compound and water in the following ratio, wt.%:
Sulfolan - 20 - 60
Secondary Amine (DIPA) - 10 - 30
Tertiary amine (MDEA or DEMEA) - 10 - 60
Water - 10 - 25
A disadvantage of the aforementioned absorbent is that a significant amount of hydrocarbons is simultaneously extracted and lost from the gas, therefore, the absorbent has limited use.

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).The closest analogue to this invention is an absorbent for the purification of gases from H ₂ S and CO ₂ containing alkanolamine or a mixture of alkanolamines and water (see US patent 4368095 A, 1983, B 01 D 53/14).

В качестве алканоламинов используют моноэтаноламин (МЭА), диэтаноламин (ДЭА), метилдиэтаноламин (МДЭА), монометилэтаноламин (ММЭА) и другие алканоламины или их смеси. As alkanolamines, monoethanolamine (MEA), diethanolamine (DEA), methyldiethanolamine (MDEA), monomethylethanolamine (MMEA) and other alkanolamines or mixtures thereof are used.

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. The disadvantage of this absorbent is that the absorbent has a low solubility with respect to hydrocarbons and has a high cost of thermal energy for the regeneration of a saturated absorbent.

При создании изобретения решалась следующая техническая задача: снижение энергозатрат на регенерацию абсорбента или повышение качества регенерации при том же расходе энергии. When creating the invention, the following technical problem was solved: reducing energy consumption for the regeneration of absorbent material or improving the quality of regeneration at the same energy consumption.

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.The solution to the technical problem is provided by the fact that the absorbent for gas purification from H ₂ S and CO ₂ , consisting of alkanolamine or a mixture of alkanolamines and water, additionally contains a water-soluble physical solvent, which is used polyethylene glycol methyl ether (MEP) of the formula CH ₃ - O ( CH ₂ CH ₂ O) _x - H, where x = 2 - 5, with the following ingredients, wt. %:
Alkanolamine or a mixture of alkanolamines - 10 - 65
Polyethylene glycol methyl ether - 5 - 15
Water - Else
Example 1. The experiment is carried out in laboratory conditions. Into a glass flask of 0.5 ^dm3 equipped with a reflux water condenser, pour 0.2 ^dm2 of test absorbent, previously saturated with H ₂ S to ≈ 0,1 moles H ₂ S per mole of alkanolamine. Then the solution is heated to boiling using an electric heater and at the time of boiling, nitrogen is supplied through the absorbent at a rate of 2 dm ³ / h. 30 and 60 minutes after the nitrogen supply, a sample of absorbent is taken for analysis - determination of the residual content of H ₂ S.

H₂S в абсорбенте определяют методом йодометрического титрования (А.М. Кунин, М.М.Дербаремдикер. "Технологический контроль газового производства". - М.: Гостоптехиздат, 1958).H ₂ S in the absorbent is determined by the method of iodometric titration (A. M. Kunin, M. M. Derbaremdiker. "Technological control of gas production." - M .: Gostoptekhizdat, 1958).

H₂S выбран в качестве контрольного компонента как наиболее труднорегенерируемая примесь.H ₂ S is selected as the control component as the most difficultly recovered impurity.

Исследованные амины и полученные результаты представлены в табл. 1. The investigated amines and the results are presented in table. 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.An industrial product manufactured according to TU 242-220-002-95 was used as the MEA. The product is a mixture of methyl esters from di- to pentaethylene glycol of the formula
CH ₃ -O (CH ₂ CH ₂ O) _x - H,
where 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.From table 1 it follows that various absorbents, consisting of individual alkanolamines or mixtures thereof, when supplying the same amount of heat are regenerated at different speeds (experiments 1-4). The most characteristic is a 30-minute point - the residual content of H ₂ S in the regenerated absorbent is an order of magnitude less than in the initial one.

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).The introduction of additional MEP into the absorbent reduces the residual content of H ₂ S by 20-30% compared with the known absorbent. This dependence takes place both in the case of individual alkanolamines (experiments 5.6) and their mixtures (experiments 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. The greatest effect is observed when the concentration of MEP in the absorbent is 10-15 wt. % (experiments 7, 8, 10). A further increase in concentration to 20% is not so significant (experiment 9). In addition, this increases the solubility of hydrocarbons in the absorbent, which is undesirable. Reducing the concentration of MEP in the absorbent to 5 wt.% And below does not give a significant effect.

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).Example 2. Experiments in an industrial installation intended for the purification of natural gas composition,% vol .: H ₂ S - 1,5; CO ₂ 0.6. Regulatory absorbent is a mixture of MDEA, DEA and water. The regeneration of the absorbent is carried out with saturated water vapor. Steam consumption 120 kg / m ³ solution. Then, MEP was added to the absorbent (TU 242-220-002-95).

Экспериментальные данные приведены в таблице 2. The experimental data are shown in table 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).From table 2 it follows that at the same heat (steam) consumption for regeneration, the absorbent containing 9.1% of MEP is regenerated much easier and deeper - the residual content of H ₂ S is 30% lower than in the case of the known absorbent. Due to deeper regeneration, better gas purification is provided - the content of H ₂ S and CO ₂ in the purified gas is 2-3 times lower (experiments 1 and 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).From the data it also follows that the proposed absorbent can reduce the cost of heat for regeneration from 120 kg of steam / m ^{3 of the} solution to 100 while maintaining the quality of the purified gas (experiment 3).

Claims

Absorbent for the purification of gases from H ₂ S and CO ₂ containing alkanolamine or a mixture of alkanolamines and water, characterized in that it further comprises a water-soluble physical solvent, which is used as a polyethylene glycol methyl ester of the formula CH ₃ - O (CH ₂ CH ₂ O) _x - H, where x = 2 - 5, with the following content of ingredients, wt.%:
Alkanolamine or a mixture of alkanolamines - 10 - 65
Polyethylene glycol methyl ether - 5 - 15
Water - Else