Способ удаления из газов кислых газовых компонентов и абсорбент для использования в способе
Номер патента: 10327
Опубликовано: 15.09.2003
Авторы: АСПИРОН, Норберт, ГРОСМАНН, Кристоф, КОЛАССА, Дитер, ХЭНЦЕЛЬ, Карл-Хайнц
Формула / Реферат
Способ удаления кислых газовых компонентов из группы, включающей СО2, H2S, COS, CS2 и меркаптаны, из газов, при котором на стадии абсорбции неочищенный газ, богатый кислыми газовыми компонентами, приводят в контакт с абсорбентом и при этом получают чистый газ с малым содержанием кислых газовых компонентов и абсорбент, загрязненный кислыми газовыми компонентами, причем в качестве абсорбента используют смесь, которая включает
а) от 0,1 до 50 мас.% компонента А - одного или нескольких моно- или бициклических азотистых гетероциклов с числом циклических атомов от 5 до 14 и с одним или двумя атомами азота в цикле, которые незамещены и/или замещены однократно или многократно у углерода -ОН, (С1-С3)-алкилом и/или (С1-С3)-гидроксиалкилом;
б) от 1 до 60 мас.% компонента Б - одноатомного и/или многоатомного спирта;
в) до 60 мас.% компонента В - алифатического аминоспирта;
г) до 98,9 мас.% компонента Г - воды;
д) до 35 мас.% компонента Д - К2СО3, причем сумма компонентов А, Б, В, Г и Д составляет 100 мас.%.
Текст
(51)7 01 53/14 ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(54) СПОСОБ УДАЛЕНИЯ ИЗ ГАЗОВ КИСЛЫХ ГАЗОВЫХ КОМПОНЕНТОВ И АБСОРБЕНТ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В СПОСОБЕ(57) Способ удаления кислых газовых компонентов из группы, включающей СО 2, 2, , 2 и меркаптаны, из газов, при котором на стадии абсорбции неочищенный газ, богатый кислыми газовыми компонентами, приводят в контакт с абсорбентом и при этом получают чистый газ с малым содержанием кислых газовых компонентов и абсорбент, загрязненный кислыми газовыми компонентами, причем в качестве абсорбента используют смесь, которая включает а) в качестве компонента А от 0,1 до 50 вес. одного или нескольких моно- или бициклических азотистых гетероциклов с числом циклических атомов от 5 до 14 и с одним или двумя атомами азота в цикле, которые незамещены и/или замещены однократно или многократно у углерода ОН-группой,(1-С 3) -алкилом и/или (1-С 3)-гидроксиалкилом, за исключением пиридиновых оснований и метилимидазола,б) в качестве компонента Б от 1 до 60 м. одноатомного и/или многоатомного спирта,в) в качестве компонента В от 0 до 60 мас. алифатического аминоспирта,г) в качестве компонента Г до 98,9 мас. воды,д) в качестве компонента Д до 35 мас. К 2 СО 3,причем сумма компонентов А, Б, В, Г и Д составляет 100 мас 10327 Изобретение относится к способу удаления кислых газовых компонентов, таких как СО 2 и 2,из газов с помощью абсорбента, к самому абсорбенту, а также к его применению. Известно, что нежелательные кислые газовые компоненты, такие как СО 2, 2 или , удаляют из газов, содержащих эти компоненты, при промывке газа водными или неводными смесями органических растворителей в качестве абсорбентов. При этом используют как физические, так и химические растворители. К известным физическим растворителям относятся, например, циклотетраметиленсульфон, -метилпирролидон и -алкилированные пиперидоны. В качестве химических растворителей особенно оправдали себя технические водные растворы первичных, вторичных и третичных алифатических аминов, соответственно, алканоламинов, таких как моноэтаноламин (МЭА), диэтаноламин(ДЭА), монометилэтаноламин (ММЭА), диэтилэтаноламин (ДЭЭА), триэтаноламин (ТЭА), диизопропаноламин (ДИПА) и метилдиэтаноламин (МДЭА). Амины действуют как основания, причем в присутствии воды они образуют с СО 2 соответствующие карбонаты или гидрокарбонаты аммония и с 2 соответствующие сульфиды и гидросульфиды аммония. Кроме того, первичные амины могут реагировать с 2 с образованием карбаматов. Для того, чтобы повысить скорость абсорбции смесями растворителей 2, 2, , названные алифатические амины, соответственно, алканоламины применяют с определенными насыщенными азотистыми гетероциклами, такими как пиперазин или морфолин. В заявке - 2551717 описан способ удаления СО 2 и/или 2 и, при необходимости,из газов при промывке абсорбентами, которые содержат пиперазин и алифатические алканоламины в водном растворе. Согласно этой заявке, пиперазин действует как вещество, ускоряющее абсорбцию. Поэтому пиперазин, согласно этому выводу, используют предпочтительно в каталитических количествах в качестве ускорителя абсорбции в водных растворах вместе с известными физическими или химическими растворителями или с их смесями. В названной заявке предложено также применение пиперазина в смеси с физическими растворителями,такими как метанол, -метилпирролидон и диметиловый эфир полиэтиленгликоля, причем в связи с образованием карбаматов пиперазина можно использовать только очень разбавленные водные растворы. Поэтому пиперазин предпочтительно используют в водных растворах с химическими растворителями, предпочтительно, с третичными алифатическими алканоламинами. Известные смеси растворителей обладают тем недостатком, что пиперазин в таких смесях влияет в первую очередь на скорость абсорбции СО 2, однако растворимость пиперазина в водных растворах алифатических алканоламинов, таких как МДЭА, ограничена. Задача изобретения состоит в том, чтобы получить жидкий абсорбент для удаления кислых газовых компонентов из газов, который обладает, наряду с высокой скоростью абсорбции, большой абсорбционной емкостью для кислых газовых компонентов. Эту задачу решают с помощью способа удаления кислых газовых компонентов из группы, включающей 2, 2, , 2 и меркаптаны, из газов,при котором на стадии абсорбции неочищенный газ, богатый кислыми газовыми компонентами, приводят в контакт с абсорбентом и при этом получают чистый газ с малым содержанием кислых газовых компонентов и абсорбент, загруженный кислыми газовыми компонентами, отличающийся тем, что абсорбент представляет собой смесь, которая включает а) в качестве компонента А от 0,1 до 50 мас. одного или нескольких моно- или бициклических азотистых гетероциклов с числом циклических атомов от 5 до 14 и с одним или двумя атомами азота в цикле, которые незамещены и/или замещены однократно или многократно у углерода ОН-группой,(1-С 3)-алкилом и/или (1-С 3)-гидроксиалкилом, за исключением пиридиновых оснований и метилимидазола,б) в качестве компонента Б от 1 до 60 мас. одноатомного и/или многоатомного спирта,в) в качестве компонента В от 0 до 60 мас. алифатического аминоспирта,г) в качестве компонента Г до 98,9 мас. воды,д) в качестве компонента Д до 35 мас. К 2 СО 3,причем сумма компонентов А, Б, В, Г и Д составляет 100 мас Задачу решают с помощью жидкого абсорбента вышеприведенного состава. К газам, содержащим вышеназванные кислые газовые компоненты, относятся, например, природные газы, синтетические газы, коксовые газы, газы,получаемые при газификации угля, циркуляционные газы, получаемые при производстве окиси этилена. Эти газы содержат, наряду с одним или несколькими кислыми газовыми компонентами, другие инертные газовые компоненты, которые не абсорбируются в заметном количестве жидкими абсорбентами. В качестве примера можно привести легколетучие углеводороды,предпочтительно,(1-4)углеводороды, особо предпочтительно, метан, а также азот и водород. Способ, согласно изобретению,приспособлен среди прочего для очистки этих газов при удалении кислых газовых компонентов. Газы,подлежащие очистке, могут содержать 2, предпочтительно, в количествах до 75 объемныхи 2, предпочтительно, в количествах до 50 об Кроме того, подлежащие очистке газы могут содержать , предпочтительно, в количестве до 5 об.,2, предпочтительно, до 1 об. и меркаптаны,предпочтительно, алкилмеркаптаны, особенно, метилмеркаптан, предпочтительно, в количествах до 1 10327 об Способ, согласно изобретению, особенно пригоден для удаления СО 2 и 2. Абсорбент, согласно изобретению, содержит в качестве компонента А от 0,1 до 50 вес., предпочтительно, от 5 до 30 вес., особо предпочтительно,от 8 до 25 вес., одного или нескольких моно- или бициклических азотистых гетероциклов с числом циклических атомов от 5 до 14 и с одним или двумя атомами азота в цикле, которые незамещены и/или замещены однократно или многократно у углерода и/или (1-С 3)ОН-группой,(1-С 3)-алкилом гидроксиалкилом. К бициклическим гетероциклам относятся такие, которые содержат два сочлененных цикла или два цикла, соединенных простой связью. Предпочтительно эти циклы связаны через атомы углерода. Циклы могут включать и другие гетероатомы, например, кислород или серу. В качестве примеров можно привести пирролидин, пиразолидин, имидазолидин, пиперидин, пиперазин, гексагидропиримидин, азепан, диазепан, октагидроиндол,октагидробензимидазол, октагидропурин, декагидрохинолин, декагидроизохинолин, декагидрохиназолин, декагидрохиноксалин, декагидроптеридин, 22-пирролидил-пирролидин,2-2-имидазолидилимидазолидин, 3-3-пирролидил-пиперидин, 2-3 пирролидил-пиперазин,3-3-пиперидилпиперидин, 3-2-пиперазинил-пиперидин и 2-2 пиперазинил-пиперазин. Перечисленные гетероциклы могут быть однократно или многократно замещены ОН-группой, метилом, этилом, пропилом,гидроксиметилом, гидроксиэтилом и гидроксипропилом. Абсорбент, согласно изобретению, в качестве компонента А предпочтительно содержит пиперазин, который незамещен и/или замещен однократно или многократно у углерода ОН-группой, (1-С 3)алкилом и/или (1-С 3)-гидроксиалкилом. Особо предпочтительно, если абсорбент, согласно изобретению, в качестве компонента А содержит незамещенный пиперазин. Жидкий абсорбент содержит в качестве компонента Б от 1 до 60 вес., предпочтительно, от 2 до 45 вес., особо предпочтительно, от 3 до 35 вес. одно- или многоатомного спирта. Одно- или многоатомные спирты по смыслу изобретения - это только такие, которые содержат одну или несколько спиртовых гидроксильных групп, но не содержат аминогрупп. Таким образом, алканоламины не относят к одно- или многоатомным спиртам. Подходящими одноатомными спиртами являются, например, 1 до С 5-алканолы, такие как метанол, этанол, пропанолы,бутанолы и пентанолы, предпочтительно, метанол. Метанол особенно подходит для низкотемпературного способа (абсорбция при температурах до -70 С). Подходящими многоатомными спиртами являются, например, (С 2-С 8)-алкандиолы, (С 3-С 10)алкантриолы, (4-12)-алкантетраолы, (5-16)алканпентаолы, (6-20)-алкангексаолы, например,этиленгликоль, пропиленгликоль, глицерин, бутандиолы, бутантриолы, пентандиолы, триметилолпро пан, неопентилгликоль, пентаэритритол, а также олигомерные простые эфиры многоатомных спиртов, таких как диэтиленгликоль и триэтиленгликоль,предпочтительно, диэтиленгликоль, или глицерин и триглицерин, далее сахароспирты. Предпочтительные многоатомные спирты имеют температуры кипения 180 С. К предпочтительным многоатомным спиртам относятся этиленгликоль,пропиленгликоль, 1,3-пропандиол, глицерин, триметилолпропан, неопентилгликоль, 1,2,4-бутантриол,2,5-диметил-2,5-гександиол, 1,4-бутандиол, 2,3 бутандиол, 1,2-пентандиол и 1,5-пентандиол. Из одно- и многоатомных спиртов вообще предпочтительны многоатомные спирты, особенно предпочтительны глицерин, 1,3-пропандиол, неопентилгликоль и триметилолпропан. Специально предпочтителен глицерин. Жидкий абсорбент содержит в качестве компонента В от 0 до 60 мас.алифатического алканоламина. Подходящими алканоламинами являются,например, алифатические алканоламины, обычно используемые в качестве химических растворителей для кислых газовых компонентов, такие как диизопропаноламин (ДИПА), моноэтаноламин (МЭА),диэтаноламин (ДЭА), триэтаноламин (ТЭА), метилдиэтаноламин(ММЭА), диэтилэтаноламин (ДЭЭА), аминодигликоль (АДГ), и 3-диэтиламино-1,2-пропандиол (ДЭАПД). Предпочтителен МДЭА. В качестве компонента Г жидкий абсорбент содержит до 98,9 мас., предпочтительно, от 30 до 70 мас. воды. В качестве другого химического абсорбента используют компонент Д, составляющий предпочтительно до 35 мас. К 2 СОз. Жидкий абсорбент может содержать другие обычные компоненты, такие как противовспениватели, ингибиторы коррозии и вспомогательные средства для коагуляции, предпочтительно, в количествах от 0 до 5 мас., особо предпочтительно, от 0 до 1 мас В одной из форм воплощения изобретения абсорбент, согласно изобретению, содержит компоненты А, Б и Г и не содержит компоненты В и Д. В этом случае жидкий абсорбент состоит предпочтительно только из компонентов А, Б и Г. В одном специально предпочтительном варианте этой формы воплощения жидкий абсорбент состоит из от 15 до 30 мас. пиперазина, от 3 до 35 ма. глицерина, 1,3-пропандиола, неопентилгликоля или триметилолпропана и от 35 до 72 мас. воды. В другой форме воплощения абсорбент, согласно изобретению, содержит компоненты А, Б, В и Г и не содержит компонент Д. В одном специально предпочтительном варианте этой формы осуществления жидкий абсорбент состоит из от 8 до 20 мас. пиперазина, от 3 до 35 мас. глицерина, от 20 до 50 м. МДЭА и от 30 до 69 мас. воды. 10327 Абсорбент, согласно изобретению, имеет ряд преимуществ по сравнению с абсорбентами, известными из уровня техники. Абсорбент, согласно изобретению, обнаруживает при применении компонента А вместо компонента В отчетливо более высокую поглощательную способность (равновесное поглощение) СО 2. Под поглощательной способностью понимают способность абсорбента поглощать соответствующую кислую газовую компоненту (здесь С 2). Она тем больше, чем больше компонента А содержится в абсорбенте, согласно изобретению, вместо компонента В. При сравнимом общем содержании аминов и поглощателная способность абсорбента, согласно изобретению, для 2 отчетливо выше чем у абсорбентов, соответствующих уровню техники. Дополнительно с действием алифатических алканоламинов, способствующим растворению, проявляется и действие одно- и многоатомных спиртов(компонент Б), способствующее растворению компонента А. Обнаружено, что растворимость компонента А в абсорбенте, согласно изобретению, в присутствии одно- или многоатомного спирта, как правило, отчетливо выше по сравнению с растворимостью компонента А в присутствии алифатических аминов без применения указанных спиртов в абсорбенте, соответствующем уровню техники. Поэтому абсорбенты, согласно изобретению, могут содержать компонент А в более высокой концентрации, что обуславливает высокую поглощательную способность для 2 и/или 2. Кроме того, растворимость карбаматов компонента А в абсорбенте, согласно изобретению, отчетливо выше по сравнению с системой, которая содержит компонент В и воду, но не содержит компонент Б в качестве других компонентов. Благодаря этому, удается избежать проблем,связанных с выпадением в осадок карбаматов при высоких концентрациях СО 2. Жидкий абсорбент, согласно изобретению, обнаруживает далее более высокую скорость абсорбции 2 и 2. Скорость абсорбции 2 при постоянном молярном общем содержании аминов тем выше, чем больше компонента А и чем меньше компонента В содержит жидкий абсорбент, согласно изобретению. В жидких абсорбентах, согласно изобретению, можно реализовать высокие содержания компонента А. Например, скорость абсорбции 2 в абсорбенте,который содержит пиперазин в смеси глицерин/вода, по сравнению с абсорбентом, который при одинаковом молярном содержании аминов содержит МДЭА вместо пиперазина, повышается в 90 раз. При сравнимых общих содержаниях аминов скорость абсорбции 2 абсорбентом, согласно изобретению, отчетливо выше по сравнению с абсорбентом, согласно уровню техники. Жидкий абсорбент, согласно изобретению, обладает, кроме того, тем преимуществом, что скорость абсорбции СО 2 возрастает по существу линейно с ростом содержания компонента А, в то время как 4 скорость абсорбции 2 при определенном содержании компонента А обнаруживает четкий максимум. При достижении этого максимума скорость абсорбции 2 может оказаться выше скорости абсорбции 2, в то время как для более низких и для более высоких содержаний пиперазина она может быть ниже скорости абсорбции СО. Это позволяет влиять на селективность абсорбента, согласно изобретению,по абсорбции СО 2, соответственно, 2, подбирая содержание компонента А. Другими преимуществами являются меньшая склонность к пенообразованию, меньшая коррозионная активность, меньшая летучесть пиперазина и воды, понижение температуры замерзания и затвердевания, а также точки помутнения абсорбента, согласно изобретению. Неочищенный газ, богатый кислыми газовыми компонентами, на стадии абсорбции приводят в абсорбере в контакт с абсорбентом, согласно изобретению, при этом кислые газовые компоненты, по меньшей мере, частично вымываются. К неочищенным газам, богатым кислыми газовыми компонентами, относятся, например, перечисленные выше газы, которые содержат один или несколько кислых газовых компонентов в названных выше пределах. В качестве абсорбера служит предпочтительно применяемое в обычных способах промывки газов устройство для промывки. Подходящими промывочными устройствами являются, например, насадочная колонна, набивная колонна, тарелчатая колонна, промывочное устройство с радиальным потоком, струйное промывочное устройство, промывочное устройство с трубкой Вентури и ротационный скруббер,предпочтительны насадочная колонна, набивная колонна и тарелчатая колонна, особенно предпочтительны насадочная колонна и набивная колонна. Температура абсорбента на стадии абсорбции,как правило, составляет от 40 до 100 С, при применении колонны она равна, например, от 40 до 70 С в голове колонны и от 50 до 100 С в основании колонны. Общее давление на стадии абсорбции составляет, как правило, от 1 до 120 бар, предпочтительно, от 10 до 100 бар. Парциальное давление 2 и парциальное давление 2 зависят от состава газовой смеси, однако составляют предпочтительно до 30 бар у СО 2 и до 20 бар у 2 . Получают чистый газ с малым содержанием кислых газовых компонентов, то есть обедненный этими компонентами чистый газ и абсорбент, загруженный кислыми газовыми компонентами. В предпочтительной форме осуществления способа, согласно изобретению, стадию абсорбции осуществляют в несколько последовательных шагов,причем неочищенный газ, содержащий кислые газовые компоненты, в каждом частичном шаге приводят в соприкосновение с частичным потоком абсорбента. Это осуществляют, например, таким образом,что к различным частям абсорбера подводят частичный поток абсорбента, причем предпочтительно,чтобы температура подводимого абсорбента в по 10327 следовательных шагах убывала от основания к голове колонны. Кислые газовые компоненты из абсорбента, загрязненного кислыми газовыми компонентами, высвобождают на стадии регенерации, при этом получают регенирированный абсорбент. На стадии регенерации вообще понижают загрязненность абсорбента. Полученный регенерированный абсорбент предпочтительно затем возвращают на стадию абсорбции. Как правило, стадия регенерации включает сброс давления с загрязненного абсорбента, находящегося под высоким давлением, что обычно имеет место при проведении стадии абсорбции, до низкого давления. Сброс давления можно осуществлять, например, с помощью дроссельного вентиля. Вместо или в дополнение к дроссельному вентилю можно применять турбину для сбрасывания давления, которая может приводить в действие генератор и вырабатывать энергию или приводить в действие жидкостной насос цепи кругообращения растворителя. Высвобождение кислых газовых компонентов на стадии регенерации можно осуществлять, например,в декомпрессионной колонне, например, в вертикально или горизонтально установленной бутылеобразной емкости или в колонне с противотоком с врезками. Можно применять несколько последовательно соединенных декомпрессионных колонн, в которых регенерация происходит при разных давлениях. Например, регенерацию проводят в одной колонне с предварительной декомпрессией при высоком давлении, которое обычно составляет 1,5 бар выше парциальных давлений кислых газовых компонентов газов на стадии абсорбции, и в главной декомпрессационной колонне при низком давлении,например, от 1 до 2 бар абсолютного давления. В одной предпочтительной форме воплощения на стадии регенерации проводят стриппинг, при котором из абсорбента высвобождают другие кислые газовые компоненты. Стриппинг можно осуществлять в насадочной или набивной десорбционной колонне, в которой стриппинговое средство движется навстречу абсорбенту (стриппер). Давление составляет при стриппинге предпочтительно от 1 до 3 бар абсолютного и температура равна от 90 до 130 С,причем стриппинг проводят горячим газом или водяным паром, предпочтительно, водяным паром. Преимущество способа, согласно изобретению,заключается в том, что в связи с более высокими скоростями абсорбции и десорбции кислых газовых компонентов в абсорбенте, согласно изобретению,особенно 2, можно использовать абсорбционные,соответственно, десорбционные колонны существенно меньшие по высоте. В связи с более высокой поглощательной способностью и более низкой остаточной загрязненностью кислыми газовыми компонентами, особенно СО 2, абсорбента, согласно изобретению, можно уменьшить циркуляционные количества используемого абсорбента. В предпочтительной форме воплощения стадию регенерации осуществляют в несколько последовательных шагов, причем абсорбент, получаемый после последовательных по времени шагов, обнаруживает убывающее загрязнение кислыми газовыми компонентами. Например, в декомпрессионной колонне высвобождают из абсорбента, загруженного газами, первую часть из кислых газовых компонентов, а затем проводят стриппинг, при котором и другие кислые газовые компоненты высвобождаются и абсорбент в значительной степени регенерируется. Регенерацию можно осуществлять пошагово и в нескольких (последовательно соединенных) декомпрессионных колоннах или в нескольких декомпрессионных колоннах и дополнительно в стриппере. При применении нескольких декомпрессионных колонн, например, одной колонны предварительной декомпресии и одной колонны главной декомпресии,в первой декомпрессионной колонне (колонна предварительной декомпрессии) высвобождаются предпочтительно инертные газы, а в последующих колоннах высвобождаются кислые газовые компоненты. Например, можно, аналогично описанному в 2551717, провести грубую промывку с чистым кругооборотом декомпрессии (без стриппинга), при котором абсорбент, загрязненный кислыми газовыми компонентами подвергают декомпрессии через декомпрессионную турбину и шагами регенерируют в колонне с предварительной декомпрессией и в колонне с главной декомпрессией. Вариант способа,согласно изобретению, который описан последним,особенно подходит для газов, в которых кислые газовые компоненты, подлежащие вымыванию, имеют высокие парциальные давления и, если к чистоте промытых газов (чистый газ) предъявляют невысокие требования. В другой предпочтительной форме осуществления способа, согласно изобретению, частичные потоки абсорбента, используемые в последовательных шагах стадии абсорбции, получают при последовательных шагах стадии регенерации и обнаруживают убывающее загрязнение кислыми газовыми компонентами. При этом особенно предпочтителен способ,при котором неочищенный газ, содержащий кислые газовые компоненты, последовательно приводят в соприкосновение с первым частичным потоком абсорбента, который получен после частичной регенерации на декомпрессионной колонне без стриппинга, и со вторым частичным потоком абсорбента, который получают после стриппинга. Например, можно, как описано в - 2551717,стадию абсорбции осуществить в два шага, одной грубой и одной тонкой промывки, а стадию регенерации провести шагами через декомпрессию на декомпрессионной турбине, на колонне предварительной декомпрессии и на колонне главной декомпрессии и последующий стриппинг, причем частичный поток абсорбента для грубой промывки берут после 10327 колонны главной декомпрессии, а частичный поток для тонкой промывки берут после стриппинга. Дальше изобретение более подробно описано с помощью приведенных на фиг. примеров воплощения. На фиг. показано. Фиг. 1. Схематическое представление предпочтительной формы воплощения способа, согласно изобретению. Фиг. 2. Относительные равновесные поглощения для СО 2, которые получают, согласно изобретению,по отношению к примеру для сравнения. Фиг. 3. Относительные скорости массообмена для 2, которые получают, согласно изобретению,по отношению к примеру для сравнения. Фиг. 4. Равновесные поглощения для 2, которые получают, согласно изобретениею, по отношению к примеру для сравнения. Фиг. 5. Абсорбционное поведение 2, которое получают, согласно изобретением, по отношению к примеру для сравнения. Фиг. 6. Скорости массообмена для С 2 и 2,которые получают, согласно изобретению. Фиг. 7. Кривые растворимости пиперазина, которые получают, согласно изобретению и согласно примеру для сравнения. На фиг.1 схематически представлена предпочтительная форма воплощения способа, соответственно изобретению. Через подводящий газопровод 1 вводят неочищенный газ, богатый кислыми газовыми компонентами, и приводят в контакт с абсорбентом в абсорбере 3, содержащем регенерированный абсорбент, поступающий через трубопровод для абсорбента 5. При этом через газопровод 7 отводят чистый газ с низким содержанием кислых газовых компонентов. Абсорбент, обогащенный кислыми газовыми компонентами, через трубопровод для абсорбента 9 и дроссельный вентиль 11 подают в десорбционную колонну 13 (декомпрессионная колонна или стриппер), где абсорбент регенерируют с высвобождением кислых газовых компонентов, выводимых через газопровод для отвода газов 15. В завершение регенерированный абсорбент подают с помощью насоса 17 через теплообменник 19 в абсорбционную колонну. На фиг. 2 показано относительное равновесное поглощение С 2 (2-) абсорбентом, который содержит пиперазин (Р), растворенный в смеси воды и 60 мас. глицерина, по отношению к равновесному поглощению 2 абсорбентом для сравнения, который содержит 5 мас. пиперазина, 35 мас. МДЭА и 60 МАС.воды, в зависимости от содержания пиперазина. Для измерения равновесного поглощения через 100 мл абсорбента, находящегося в термостатированной фриттен бутылке (250 мл) при 70 С и 1 бар, пропускали объемный поток газа в 10 нормальлитров в час (Нл/ч), состоящий из 2, предварительно насыщенного водяным паром, в течение 6 часов. В заключение аналитически определяли концентрацию 2 в растворе и из нее рассчитывали равновесное поглощение в нормальлитрах газа на кг абсорбента (Нл/кг). При содержании пиперазина выше примерно 10 мас., абсорбент, согласно изобретению, обнаруживает более высокое поглощение 2. На фиг.3 показана скорость массообменадля 2 в уточненных выше (фиг. 2) абсорбентах в зависимости от содержания пиперазина (Р). Скорость массообмена определяют в камере с ламинарным потоком кислого газа, насыщенного водяным паром,при Робщ 1 бар, Т 70 С, диаметре потока 0,94 мм, длине потока 1 до 8 см, объемном потоке абсорбента 1,8 мл/с и выражают в объемах газа в нормальных кубических метрах по отношению к площади поверхности абсорбента, к давлению и ко времени Нм 3/ (м 2 х бар х ч). При содержании пиперазина выше примерно 10 мас. абсорбент, согласно изобретению, обнаруживает более высокую скорость массообмена для 2. На фиг. 4 показано относительное равновесное поглощение(2-) абсорбентом, который содержит пиперазин, растворенный в смеси из глицерина и 60 мас. воды (согласно изобретению, треугольники), по сравнению с равновесным поглощением 2 абсорбентом, который содержит 40 мас. МДЭА в воде (пример для сравнения А, кружок),соответственно, 37 мас. МДЭА и 3 мас. пиперазина в воде (пример для сравнения Б, квадрат, нанесенные по отношению к общему содержанию амина(А). Равновесное поглощение для 2 определяют аналогично таковому для 2. На фиг. 5 показано абсорбционное поведение СО 2 в абсорбенте, который содержит 9,3 мас. пиперазина, 9,3 мас. глицерина и 81,4 мас. воды(согласно изобретению) по сравнению с абсорбентом с идентичным равновесным поглощением, который содержит 5 мас. пиперазина, 35 ма.МДЭА и 60 мас. воды (пример для сравнения). Измерения проводились следующим образом в термостатированную фриттен бутыль (250 мл) помещали 100 мл абсорбента и при 1 бар и 70 С пропускали во время абсорбционной фазы 30 Нл/ч смеси газов, состоящей из 20 об. С 2 и 80 об. 2 и насыщенной водяным паром (неочищенный газ). Концентрация СО 2 в газовом потоке, высушенного после пропускания газа (остаточный газ), измерялась с помощью -С 2-анализатора напрямую. Концентрации СО 2 (СО 2 К) в остаточном газе представлены в об. по отношению ко времени пропускания газа. Раствор насыщается и тем самым достигает равновесного поглощения в том случае,когда концентрация СО 2 в остаточном газе оказывается равной концентрации СО 2 в неочищенном газе,то есть равна 20 об Равновесное поглощение у абсорбента, согласно изобретению, достигается через 1800 секунд, тогда как у абсорбента для сравнения она достигается только через 3200 секунд. На фиг.6 схематически показана скорость массообменадля СО 2 (сплошная линия) и для 2(пунктирная линия) в абсорбенте, который содержит пиперазин (Р) в смеси глицерина и 60 м. воды, в зависимости от содержания пиперазина. Скорость обмена для СО 2 и для 2 определяли так же, как это описано выше для С 2. Скорость массообмена для 2 обнаруживает в абсорбенте, согласно изобретению, отчетливый максимум и превышает в этом интервале скорость массообмена для СО 2. На фиг. 7 приведена температурно(Т)/концентрационная зависимость растворимости пиперазина (Р) в водном растворе, который содержит до 30 ма. вещества, способствующего растворению. Согласно изобретению, в качестве вещества, способствующего растворению, используют глицерин (прямоугольники) и, согласно примеру для сравнения, в качестве агента растворения используют МДЭА (ромбы). Растворимость пиперазина определяли по методу 2386-67 (соответствует немецким промышленным стандартам 51421), при котором соответствующую жидкость охлаждали с малым температурным градиентом при перемешивании. Температуру растворимости определяли, наблюдая за первым выпадением кристаллов, опознаваемым по помутнению раствора. Можно видеть, что у абсорбентов, согласно изобретению, при одинаковой концентрации пиперазина температура растворимости лежит более чем на 10 С ниже по отношению к примеру для сравнения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ удаления кислых газовых компонентов из группы, включающей СО 2, 2, , 2 и меркаптаны, из газов, путем абсорбции неочищенного газа, богатого кислыми газовыми компонентами,абсорбентом, представляющим собой смесь, содержащую азотистый гетероцикл, спирт, воду и, возможно, алифатический аминоспирт с получением очищенного газа и абсорбента, загрязненного кислыми газовыми компонентами, отличающийся тем, что используют абсорбент, содержащий а) от 0,1 до 50 мас. компонента А - одного или нескольких моно- или бициклических азотистых гетероциклов с числом циклических атомов от 5 до 14 и с одним или двумя атомами азота в цикле, которые незамещены и/или замещены однократно или многократно у углерода гидроксилом, (С 1-С 3)алкилом и/или (С 1-С 3)-гидроксиалкилом, за исклю чением пиридиновых оснований и метилимидазола,б) от 1 до 60 мас. компонента Б - одноатомного и/или многоатомного спирта,в) от 0 до 60 мас. компонента В - алифатического аминоспирта,г) до 98,9 мас. компонента Г - воды,д) до 35 мас. компонента Д - К 2 СО 3,причем сумма компонентов А, Б, В, Г и Д составляет 100 мас 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что абсорбент в качестве компонента А содержит пиперазин, который незамещен и/или однократно или многократно замещен у углерода гидроксилом, (С 1-С 3)алкилом и/или (С 1-С 3)-гидроксиалкилом. 3. Способ по пп. 1 или 2, отличающийся тем,что абсорбент в качестве компонента А содержит незамещенный пиперазин. 4. Способ по одному из пп. 1-3, отличающийся тем, что абсорбент в качестве спирта содержит глицерин, 1,3-пропандиол, неопентилгликоль или триметилолпропан. 5. Способ по одному из пп. 1-4, отличающийся тем, что абсорбент состоит из компонентов А, Б и Г. 6. Способ по одному из пп. 1-4, отличающийся тем, что абсорбент состоит из компонентов А, Б, В и Г. 7. Абсорбент для удаления из газов кислых газовых компонентов, содержащий, по меньшей мере,один азотистый гетероцикл, спирт, воду и, возможно, алифатический аминоспирт, отличающийся тем, что он содержит а) от 0,1 до 50 мас. компонента А - одного или нескольких моно- или бициклических азотистых гетероциклов с числом циклических атомов от 5 до 14 и с одним или двумя атомами азота в цикле, которые незамещены и/или замещены однократно или многократно у углерода гидроксилом, (С 1-С 3)алкилом и/или (С 1-С 3)-гидроксиалкилом, за исключением пиридиновых оснований и Мметилимидазола,б) от 1 до 60 мас. компонента Б - одноатомного и/или многоатомного спирта,в) от 0 до 60 мас. компонента В - алифатического аминоспирта,г) до 98,9 мас. компонента Г - воды,д) до 35 мас. компонента Д - К 2 СО 3,причем сумма компонентов А, Б, В, Г и Д составляет 100 мас
МПК / Метки
МПК: B01D 53/14
Метки: газов, абсорбент, способе, использования, способ, удаления, газовых, кислых, компонентов
Код ссылки
<a href="https://kz.patents.su/10-10327-sposob-udaleniya-iz-gazov-kislyh-gazovyh-komponentov-i-absorbent-dlya-ispolzovaniya-v-sposobe.html" rel="bookmark" title="База патентов Казахстана">Способ удаления из газов кислых газовых компонентов и абсорбент для использования в способе</a>
Предыдущий патент: Плавучее морское сооружение для бурения или добычи углеводородного сырья и райзер для плавучего морского сооружения
Следующий патент: Орудие для глубокой безотвальной обработки почвы
Случайный патент: Настойка горькая "Рябиновая"