«(51) МПК B01D 53/14 (2006.01) ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ (12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ 2012148236/05, 12.11.2012 (21)(22) Заявка: (72) Автор(ы): Набоков Сергей ...»

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ (19) (11) (13)

RU 2 513 400 C1

(51) МПК

B01D 53/14 (2006.01)

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА

ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

2012148236/05, 12.11.2012

(21)(22) Заявка: (72) Автор(ы):

Набоков Сергей Владимирович (RU), (24) Дата начала отсчета срока действия патента:

Петкина Наталья Петровна (RU), 12.11.2012 Соловьев Сергей Анатольевич (RU)

Приоритет(ы):

(73) Патентообладатель(и):

(22) Дата подачи заявки: 12.11.2012 Открытое акционерное общество "Газпром" RU (RU) (45) Опубликовано: 20.04.2014 Бюл. № 11 (56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2143942 C1, 10.01.2000. RU 2202403 C2, 20.04.2003. EP 0033401 B1, 12.08.1981. RU 2235582 C2, 10.09.2004

Адрес для переписки:

117997, Москва, ГСП-7, ул. Наметкина, 16, ОАО "Газпром", Департамент перспективного развития (54) АБСОРБЕНТ ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗОВ ОТ H2S И СО2 (57) Реферат:

Изобретение относится к области очистки содержит полиэтиленгликоль или метиловые C1 C1 газов от сероводорода и диоксида углерода. эфиры полиэтиленгликоля с формулой СН3-O Абсорбент содержит метилдиэтаноламин, (СН2СН2O)х-Н, где х=25. Изобретение фракцию вакуумной перегонки технического обеспечивает повышение эффективности очистки полиэтиленполиамина с интервалом кипения газа от H2S и СO2 при сохранении высокой 50200°С, водорастворимый физический

Изобретение относится к области очистки газов от сероводорода и диоксида углерода и может быть использовано в газовой, нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности .

Известен абсорбент для очистки газов от H2S и СO2, содержащий алканоламины 5 или их смесь и воду (см. патент US 4368059, 11.01.1983, B01D 53/14). 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 10 извлечению кислых компонентов (для третичных аминов), повышенные затраты тепла при регенерации абсорбента (для первичных и вторичных аминов) .

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является абсорбент для очистки газа от H2S и СO2 (см. патент RU №2143942, опубл.

10.01.2000, B01D 53/14, 53/ 34), состоящий из алканоламина или смеси алканоламинов, воды и водорастворимого физического растворителя, в качестве которого использован метиловый эфир полиэтиленгликоля (МЭП), имеющий формулу СН3-O(СН2СН2O)x-H, где х=25, при следующем соотношении компонентов, масс.%:

алканоламин или смесь алканоламинов 1065 20 метиловый эфир полиэтиленгликоля 515 вода остальное Недостатком данного абсорбента является невысокая эффективность одновременной очистки газа от H2S и СO2, особенно, в случае третичных аминов, например, МДЭА .

Однако преимуществом использования третичных аминов для очистки газа по сравнению с первичными и вторичными алканоламинами является меньшая теплота десорбции кислых газов и, соответственно, меньшие затраты энергии на регенерацию абсорбента, меньшее количество побочных реакций амина с СO2 .

Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является повышение эффективности очистки газа от H2S и СO2 при сохранении высокой эффективности регенерации абсорбента от кислых компонентов .

Технический результат достигается за счет того, что абсорбент для очистки газов от H2S и СO2, содержащий метилдиэтаноламин, водорастворимый физический растворитель, в качестве которого используют полиэтиленгликоль или метиловые 35 эфиры полиэтиленгликоля с формулой СН3-O(СН2СН2O)x-Н, где х=25, и воду, дополнительно содержит фракцию вакуумной перегонки технического полиэтиленполиамина с интервалом кипения 50200°С, при следующем соотношении компонентов, масс.%:

40 метилдиэтаноламин 2050 водорастворимый физический растворитель 520 фракция вакуумной перегонки технического полиэтиленполиамина 26 вода остальное

линейных, разветвленных этиленовых и пиперазинсодержащих этиленовых полиаминов, со средним молекулярным весом 220250, содержащих фрагменты:

[-C2H4NH-]n,, где n от 26 (низкомолекулярные ПЭПА) до n=2501500 (высокомолекулярные ПЭПА). Фракции вакуумной перегонки технического ПЭПА могут быть получены путем дистилляции (фракционирования) ПЭПА на стандартном промышленном оборудовании, работающем в условиях вакуума (колонна, теплообменники, холодильники, нагреватели) .

Сущность предлагаемого изобретения поясняется примерами .

Эксперимент по очистке газа проводят на лабораторной установке, включающей абсорбер с нерегулярной насадкой, насос подачи абсорбента, систему измерения и поддержания температуры, а также расходомеры газа и жидкости. В качестве модельного газа используют азот, содержащий 10 об.% СO2, как наиболее трудно извлекаемый кислый компонент природного газа. Подачу газа осуществляют со скоростью 8 л/мин при температуре 22°С в нижнюю часть абсорбционной колонки, подачу абсорбента осуществляют со скоростью 0,1 л/ч при температуре 50°С наверх абсорбера. Содержание СO2 в исходном и очищенном газе определяют хроматографически по ГОСТ 31371.1-2008, H2S - методом йодометрического титрования по ГОСТ 22387.2-83 .

Для испытаний используют образцы водного раствора 30 масс.% МДЭА, выпускаемого по ТУ 2423-005-11159873-2010, включающие физический растворитель МЭП (метиловые эфиры полиэтиленгликолей) (ТУ 2422-002-11159873-2003) и ПЭПА (ТУ 2413-357-00203447-99 с изм.1, 2) с различной исходной концентрацией. В составе предлагаемого абсорбента также используют полиэтиленгликоли (ПЭГ) марки ПЭГ 200 и ПЭГ 400 (ТУ 2483-007-71150986-2006) .

Извлечение СO2 из газа определяют по отношению разности концентраций СO2 в исходном газе и газе, выходящем из абсорбера, к концентрации СO2 в исходном газе:

Для приготовления абсорбента используют фракцию вакуумной перегонки, в частности, при давлении 5-10 мм рт.ст., технического ПЭПА №1 с интервалом кипения 50130°С и фракцию вакуумной перегонки технического ПЭПА №2, выкипающую при 130200°С. Абсорбент готовят по навескам соответствующих ингредиентов. Например, для приготовления абсорбента по примеру 4 смешивают 30 г (30 масс. %) МДЭА, 10 г (10 масс.%), МЭП, 2 г (2 масс. %) фракции вакуумной перегонки технического ПЭПА и 58 г (остальное) воды. Результаты испытаний абсорбентов приведены в Таблице 1 .

Из Таблицы 1 следует, что известный абсорбент на основе МДЭА без добавок фракции вакуумной перегонки технического ПЭПА обладает невысокой эффективностью очистки газа от СO2, извлечение которого не превышает 30% .

Абсорбент на основе смеси аминов, т.е. МДЭА, активированный добавкой ДЭА, более эффективно поглощает СO2, однако его извлечение не превышает 70% (опыты 1-3) .

Предлагаемый абсорбент, содержащий добавки фракций вакуумной перегонки технического ПЭПА, а также МЭП и ПЭГ, является существенно более эффективным при очистке газа (опыты 4-10). Наибольший эффект при очистке газа отмечается при содержании фракции вакуумной перегонки технического ПЭПА в абсорбенте 26

Стр.: 4 RU 2 513 400 C1

масс.% .

Заявляемый интервал концентрации фракции вакуумной перегонки технического ПЭПА в абсорбенте обусловлен тем, что при содержании его менее 2 масс.%, повышение эффективности очистки газа незначительно по сравнению с известным абсорбентом, а при увеличении содержания фракции вакуумной перегонки технического ПЭПА более 6 масс.%, извлечение СO2 сказывается уже в меньшей степени (см. Таблицу 2) .

Предлагаемый абсорбент сохраняет свойства энергоэффективности по сравнению с прототипом, т.е. затраты насыщенного водяного пара на регенерацию абсорбента составляют около 100 кг пара/м3 раствора благодаря наличию в составе абсорбента органического растворителя (МЭП или ПЭГ), при этом содержание H2S в регенерированном абсорбенте не превышает 1 кг/м3. Сравнительные данные по регенерации насыщенных кислыми газами абсорбентов при содержании H2S в исходном абсорбенте 8,6 кг/м3 приведены ниже в Таблице 3 .

Использование фракции вакуумной перегонки технического ПЭПА с температурой кипения выше 200°С (опыт 3, Таблица 2) для приготовления абсорбента не целесообразно, т.к. получаемый при этом абсорбент обладает существенно меньшей эффективностью при очистке газа, чем при использовании аналогичного абсорбента с фракцией №1 (опыт 6, Таблица 1) .

2. Абсорбент по п.1, отличающийся тем, что в качестве фракции вакуумной перегонки технического полиэтиленполиамина используют фракцию с интервалом кипения 50130°С .

3. Абсорбент по п.1, отличающийся тем, что в качестве полиэтиленгликоля используют полиэтиленгликоль марки ПЭГ 200 или полиэтиленгликоль марки ПЭГ 400.