Абсорбційний засіб для видалення кислих газів, що містить амінокислоти та кислий промотор

Є ще 2 сторінки.

Дивитися все сторінки або завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Абсорбційний засіб для видалення кислих газів із рідинного потоку, що містить водний розчин

a) принаймні однієї солі металу амінокарабонової кислотиі

b) принаймні один кислий промотор, вибраний з групи, що включає органічні фосфонові кислоти та їх парціальні естери,

причому молярне відношення b) до а) лежить в діапазоні від 0,0005 до 1,0.

2. Абсорбційний засіб за п. 1, який відрізняється тим, що кислий промотор вибрано з-поміж протонних кислот зі значенням рКа нижче 6 або їх нечетвертинних солей амонію.

3. Абсорбційний засіб за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що кислий промотор містить багатоосновну кислоту.

4. Абсорбційний засіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що кислий промотор містить 1-гідроксіетан-1,1-дифосфонову кислоту.

5. Абсорбційний засіб за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що амінокарбонову кислоту вибрано із групи, що включає a-амінокислоти, b-амінокислоти, g-амінокислоти, d-амінокислоти, e-амінокислоти і z-амінокислоти.

6. Абсорбційний засіб за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що як амінокарбонову кислоту містить N-моно-С1-С4-алкіламінокарбонову кислоту або N,N-ді-С1-С4-алкіламінокарбонову кислоту.

7. Абсорбційний засіб за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що як сіль металу амінокарбонової кислоти містить калієву сіль диметилгліцину або N-метилаланіну.

8. Абсорбційний засіб за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що водний розчин містить від 2 до 5 кмоль/м3 солі металу амінокарбонової кислоти.

9. Спосіб видалення кислих газів із рідинного потоку, згідно з яким потік газів вводять у контакт із абсорбційним засобом за будь-яким із пп. 1-8.

10. Спосіб за п. 9 для селективного видалення сірководню.

11. Спосіб за п. 9 або 10, причому рідинний потік містить вуглеводні.

12. Спосіб за будь-яким із пп. 9-11, причому насичений абсорбційний засіб регенерують шляхом

a) нагрівання,

b) декомпресії,

c) стріпінг-відгонки з інертною рідиною або комбінації двох чи всіх вказаних заходів.

Текст

Реферат: Абсорбційний засіб для видалення кислих газів із рідинного потоку, що містить водний розчин а) принаймні однієї солі металу амінокарабонової кислоти і b) принаймні один кислий промотор, причому молярне відношення b) до а) лежить в діапазоні від 0,0005 до 1,0, де кислий промотор вибрано з групи, що включає органічні фосфонові кислоти та їх парціальні естери. UA 106881 C2 (12) UA 106881 C2 UA 106881 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Даний винахід належить до абсорбційного засобу і способу видалення кислих газів із флюїдного потоку. Видалення кислих газів, як наприклад, CO2, H2S, SO2, CS2, HCN, COS або меркаптанів з флюїдного потоку, такого як природний газ, газ, отриманий в процесі переробки нафти, синтезгазу є важливим з різних причин. Вміст сполук сірки в природному газі має бути зменшений придатними для цього засобами підготовки безпосередньо на місці видобутку газу, оскільки сполуки сірки утворюють у воді, яка часто транспортується у складі природного газу, кислоти, що викликають корозію. Тому для транспортування природного газу в трубопроводі необхідно дотримуватися заданих максимально допустимих концентрацій сірковмісних домішок. Зменшення вмісту вуглекислого газу часто є необхідним для регулювання заданої теплоти згоряння. Для видалення кислих газів використовують промивання водними розчинами на неорганічній або органічній основі. При розчиненні кислих газів у абсорбційному засобі відбувається утворення іонів із основами. Абсорбційний засіб можна регенерувати шляхом зменшення тиску і/або відгонки, при цьому відбувається зворотне перетворення іонних хімічних сполук на кислі гази і/або їх відгонка за допомогою пари. Після регенераційного процесу абсорбційний засіб можна використовувати повторно. Використання солей амінокислот в абсорбційних засобах відоме само по собі. У публікації GB 1 543 748 описано спосіб видалення CO 2 і H2S з крекінг-газу шляхом використання водного розчину солі лужного металу N-діалкіл-α-аміномонокарбонової кислоти, такої як диметилгліцин. З публікації US-А 4,094,957 відомо видалення CO2 з флюїдного потоку за допомогою абсорбційного розчину, який містив основну сіль лужного металу, просторово утруднений амін і амінокислоту, таку як N, N-диметилгліцин. У публікації EP-А 671 200 описано видалення CO2 з потоку відпрацьованих газів при атмосферному тиску за допомогою водного розчину солі металу амінокислоти і піперазину. У публікації EP-A 134 948 описаний лужний абсорбційний засіб, ефективність абсорбційної дії якого покращують шляхом додавання кислоти з низьким значенням pKa. Солі амінокислот характеризуються високою абсорбційною здатністю щодо H 2S і CO2; відповідно, вони також потребують багато енергії для регенерацію. Тому абсорбційні засоби на основі солей амінокислот заміщені амінами, такими як діетаноламін або метилдіетаноламін, які потребують менше енергії для регенерації. В основі винаходу лежить задача розроблення способу та абсорбційного засобу для видалення кислих газів з флюїдних потоків, які порівняно з абсорбційними засобами на основі солей амінокислот потребують менше енергії для регенерації без суттєвого зменшення абсорбційної здатності розчину для кислих газів. Задача вирішена шляхом використання абсорбційного засобу для видалення кислих газів з флюїдного потоку, який містить водний розчин а) принаймні однієї солі металу амінокарбонової кислоти, і б) принаймні один кислий промотор, причому молярне співвідношення між b) та а) становить від 0,0005 до 1,0, переважно від 0,01 до 0,1, зокрема, від 0,02 до 0,09. Розчини солей амінокарбонових кислот характеризуються корисними для абсорбційного засобу якостями: (і) солі амінокарбонових кислот практично не містять тиску пари і на відміну від амінів не є леткими; (іі) сумісна абсорбція вуглеводнів у розчинах солей амінокарбонових кислот є меншою за розчинів амінів; (ііі) солі амінокарбонових кислот є більш стійкими до розкладення киснем; (іv) здатність до поглинання кислого газу, особливо при низькому парціальних тисках кислого газу, є вищою за відомих амінів. В наступній таблиці наведено дані про абсорбційну здатність сірководню та вуглекислого газу для різних амінів або солей амінокислот: 50 Теплота абсорбції N, N-Диметилгліцин, калійна сіль (35 %) N-метилаланін, калійна сіль (35 %) Моноетаноламін (15 %) Діетаноламін(30 %) Діізопропаноламін (40 %) Метилдіетаноламін (50 %) 3 3 H2S (кДж/м ) CO2 (кДж/м ) 1520 2474 1625 2985 1500 1140 1230 1045 1902 1510 1750 1340 1 UA 106881 C2 5 10 15 Солі амінокислот мають вищу абсорбційну здатність, ніж звичайні аміни. Під час регенерації абсорбційного засобу необхідно знову використати абсорбційну здатність для десорбування зв'язаних кислих газів. Це означає, що обсяг енергії, який необхідно використати для регенерації солей амінокислот, є вищою ніж амінів. При заданих обсягах подачі енергії в десорбер, наприклад, за допомогою метилдіетаноламіну досягають значно меншого залишкового насичення кислим газом, що веде до нижчої залишкової концентрації кислого газу обробленого потоку, який залишає адсорбер. Тепер виявлено, що шляхом додавання кислого промотора обсяг енергії, необхідної для регенерації розчинів солі амінокарбонової кислоти, може бути значно зменшений. На основі сильнішої лужності розчинів солі амінокарбонової кислоти і наявності катіонів металу адсорбовані кислі гази можуть вступати в реакцію з утворенням двократно зарядженої + хімічної сполуки, як наочно показано далі на прикладі абсорбції H 2S (AA = амінокислоти; M = катіон металу). Можливо, дія кислого промотора грунтується на зміщенні рівноваги 2співвідношення (2) важкого здатного до регенерації сульфід-іона (S ) в сторону легкого здатного до регенерації гідросульфід-іона (HS ). M AA + H2S  M HS + H AA + + + (1) + + + 2+ M AA + M HS  2 M S + H AA (2) 20 25 30 35 40 45 50 Кислий промотор вибирають відповідно серед протонних кислот (кислоти Бренстедта) з показником pKa нижче 6, зокрема нижче 5, або нечетвертинних солей амонію. Серед кислот з декількома рівнями дисоціації і відповідно декількома показниками pK a дана вимога виконується, якщо один з показників pKa лежить в заданому діапазоні. В переважних формах виконання кислий промотор містить багатоосновну кислоту. В основному кислий промотор вибирають серед мінеральних кислот, карбонових кислот, сульфокислот, органічних фосфонових кислот і неповних складних ефірів. Придатними кислими промоторами є наприклад, Мінеральні кислоти, такі як соляна кислота, сірчана кислота, сульфамінова кислота, фосфорна кислота, неповні складні ефіри фосфорної кислоти, наприклад, моно- і діалкіл- і арилфосфати як тридецилфосфат, дибутилфосфат, дифенілфосфат і біс (2етилгексил)фосфат; борна кислота; Карбонові кислоти, наприклад, насичені аліфатичні монокарбонові кислоти, такі як мурашина, оцтова, пропіонова, масляна, ізомасляна, валеріанова, ізовалеріанова, півалінова, капронова, н-гептанова, каприлова, 2-етилгексанова, пеларгонова, неодеканова, ундеканова кислота, лауринова кислота, тридеканова, міристинова, пентадеканова, пальмітинова, маргаринова, стеаринова кислота, ізостеаринова, арахінова, бегенова кислота; насичені аліфатичні полікарбонові кислоти, такі як щавлева кислота, малонова кислота, янтарна кислота, Глутаринова, адипінова, пімелінова, пробкова, азелаїнова, себацінова, додеканова кислота; циклоаліфатичні моно-і полікарбонові кислоти, такіяк циклогексанкарбонова кислота, гексагідрофталева кислота, тетрагідрофталева кислота, смоляна кислота, нафтенові кислоти; аліфатичні гідроксикарбонові кислоти такі як гліколева кислота, молочна кислота, мигдальна кислота, оксимасляна кислота, винна кислота, яблучна кислота, лимонна кислота; галогеновані аліфатичні карбонові кислоти такі як трихлороцтоваої кислота або 2-хлорпропіонова кислота; ароматичні моно-і полікарбонові кислоти, такі як бензойна кислота, саліцилова кислота, галова кислота, позиційно ізомерні кислоти, метоксибензойні кислоти, хлорбензойні кислоти, нітробензойні кислоти, фталева кислота, терефталева кислота, ізофталева кислота; технічні суміші карбонової кислот, такі як кислоти Версатік. Сульфокислоти, такі як метилсульфонова, бутилсульфонова кислота, 3гідроксипропілсульфонова кислота, сульфо-оцтова кислота, бензолсульфонова кислота, ртолуолсульфонова кислота, р-ксилолсульфонова кислота, 4-додецилбензолсульфонова кислота, 1-нафталінсульфонова кислота і динонилнафталіндисульфонова кислота, трифлюорметил- або нонафлюор-n-бутилсульфонова кислота, камфорсульфонова кислота; Органічні фосфонові кислоти, наприклад, фосфонові кислоти формули І R-PO3H (I) 55 де R означає C1-C18-алкіл, який у разі потреби заміщають замінниками до чотирьох одиниць, яких вибирають незалежно серед карбоксидів, карбоксамідів, гідроксидів та амінів. 2 UA 106881 C2 5 10 15 До них відносять алкілфосфонові кислоти, такі як метилфосфонова кислота, пропилфосфонова кислота, 2-метил-пропилфосфонова кислота, т-бутилфосфонова кислота, нбутилфосфонова кислота, 2,3-диметилбутилфосфонова кислота, октилфосфонова кислота; гідроксиалкілфосфонові кислоти такі як гідроксиметилфосфонова кислота, 1гідроксиетилфосфонова кислота, 2-гідроксифосфонова кислота; Арилфосфонові кислоти, такі як фенилфосфонова кислота, толуолфосфонова кислота, ксилилфосфонова кислота, аміноалкілфосфонові кислоти такі як амінометилфосфонова кислота, 1-аміноетилфосфонова кислота, 1-диметиламіноетилфосфонова кислота, 2аміноетилфосфонова кислота, 2 (N-метиламіно)етилфосфонова кислота, 3амінопропилфосфонова кислота, 2-амінопропилфосфонова кислота, 1-амінопропилфосфонова кислота, 1-амінопропил-2-хлорпропилфосфонова кислота, 2-амінобутилфосфонова кислота, 3амінобутилфосфонова кислота, 1-амінобутилфосфонова кислота, 4-амінобутилфосфонова кислота, 2-амінопентилфосфонова кислота, 5-амінопентилфосфонова кислота, 2аміногексилфосфонова кислота, 5-аміногексилфосфонова кислота, 2-амінооктилфосфонова кислота, 1-аміноактилфосфонова кислота, 1-амінобутилфосфонова кислота; амідоалкілфосфонові кислоти такі як 3-гідроксиметиламіно-3-оксопропилфосфонова кислота; і фосфонокарбонові кислоти такі як 2-гідроксифосфонооцтова кислота і 2-фосфонобутан-1,2,4трикарбонова кислота. Фосфонові кислоти формули ІІ 20 PO3H2 R (II) Q PO3H2 25 де R означає H або C1-6-алкіл, Q означає H, OH або NY2, а Y означає H або CH2PO3H2, як наприклад, 1-гідроксиетан-1,1-дифосфонова кислота; Фосфонові кислоти формули ІІІ Y Y N Z Y 30 N Z Y m (III) N Y в якій Z означає C2-6- алкіли, циклоалкандііл, фенилен, або C2-6- алкіли, перерваний циклоалкандіілом або фениленом, Y означає CH2PO3H2 а m означає 0 – 4, як наприклад, етилендіамін-тетра(метиленфосфонова кислота), діетилентріамін-пента(метиленфосфонова кислота) і біс(гексаметилен)тіамін-пента(метиленфосфонова кислота); Фосфонові кислоти формули IV R-NY2 (IV) 35 40 45 50 в якій R означає C1-6-алкіл, C2-6-гідроксіалкіл або Y а Y означає CH2PO3H2, як наприклад, нітрілотріс(метиленфосфонова кислота) і 2-гідроксіетилімінобіс(метиленфосфонова кислота). Під фосфоновими кислотами розуміють 2-гідроксіфосфон-оцтову кислоту, 2-фосфонобутан1,2,4-трикарбонову кислоту, 1-гідроксіетан-1,1-дифосфонову кислоту, етилендіамін-тетра(метиленфосфонову кислоту), діетилентріамін-пента(метиленфосфонову кислоту), біс(гексаметилен)тіамін-пента(метиленфосфонову кислоту) і нітрило-тріс(метилен-фосфонову кислоту), з яких особливо переважною є 1-гідроксіетан-1,1-дифосфонова кислота. Кислий промотор додають переважно у формі вільної кислоти до розчину солі амінокарбонової кислоти. Як альтернатива, кислий промотор може бути використаний у формі не четвертинної солі амонію, тобто як сіль амонію (сіль NH4) або сіль первинного, вторинного або третинного іону амонію. В умовах регенерації абсорбційного засобу з нечетвірчастої солі амонію може бути виділена вільна кислота. Придатними солями амонію є протоновані хімічні сполуки первинних, вторинних або третинних алкіламінів і/або алканоламінів. Алканоламіни містять принаймні один атом азоту, заміщений принаймні однією гідроксіалкіловою групою, зокрема, C 2-C3гідроксіалкіловою групою, переважно 2-гідроксіетил- або 3-гідроксіпропіловою групою. Придатними алкано амінами є наприклад, обрані моноетаноламін (MEA), диетаноламін (DEA), диізопропаноламін, триетаноламін (TEA), диетилетаноламін (DEEA), аміноетоксіетанол (AEE), 3 UA 106881 C2 5 10 15 20 25 30 диметиламінопропанол (DIMAP) і метилдиетаноламін (MDEA), метилдиізопропаноламін (MDIPA), метилдиізопропаноламін (MDIPA), 2-аміно-2-метил-1-пропанол (AMP), 2-аміно-1бутанол (2-AB) або їх суміші. Амінокарбонову кислоту переважно вибирають серед α-амінокислот, β- амінокислот, γамінокислот, δ- амінокислот, ε- амінокислот і ζ- амінокислот. Придатними амінокарбоновими кислотами є наприклад, α-амінокислоти, такі як гліцин (аміно-оцтова кислота), N-метилгліцин (N-метиламіно-оцтова кислота, саркозін), N, N-Диметилгліцин (диметиламіно-оцтова кислота), N-етилгліцин, N, Nдиетилгліцин, аланін (2 - аміно) пропіонова кислота, N-метилаланін (2 - (метиламіно)-пропіонова кислота), N, N-диметилаланін, N-етилаланін, 2-метилаланін (2-аміно ізомасляна кислота), лейцин (2-аміно-4-метил пентан-1-кислоти), N-метиллейцин, N, N-диметиллейцин, ізолейцин (1аміно-2-метил-пентанова кислота), N-метилізолейцин, N, N-диметилізолейцин, валін (2 –аміноізовалеріанова кислота), α-метилвалін (2-аміно-2-метил-ізовалеріанова кислота), N-метилвалін (2-метиламіноізовалеріанова кислота), N, N-ддиметилвалін, пролін (піролідин-2-карбонова кислота), N-метилпролін, серин (2-аміно-3-гідрокси-пропан-1 кислота), N-метил-серин, N, Nдиметил-серин, 2 - (метиламіно)-ізомасляна кислота, піперидин-2-карбонова кислота, N-метилпіперидин-2-карбонова кислота, β-амінокислоти, такі як 3-амінопропіоновой (β-аланін), 3метиамінопропіонова кислота, 3-диметиламінопропіонова, імінодипропіонова кислота, Nметиамінодипропіонова кислота, піперидин-3-карбонова кислота, N-метил-піперидин-3карбонової кислоти β-амінокислоти, такі як 3-амінопропіонова кислота (β-аланін), 3-метиламінопропіонова кислота, 3-диметиламінопропіонова кислота, імінодипропіонова кислота, Nметилімінопропіонова кислота, піперідін-3-карбонова кислота, N-метил-піперідін-3-карбонова кислота, γ-амінокислоти, такі як 4-аміномасляна кислота, 4-метиламіномасляна кислота, 4-диметиламіномасляна кислота, або амінокарбонові кислоти такі як піперідін-4-карбонова кислота, N-метил-піперідін-4карбонова кислота. Особливо придатними є N-моно-C1-C4-алкіл-амінокарбонові кислоти і N, N-Di-C1-C4-алкіламінокарбонові кислоти, зокрема, N-моно-C1-C4-алкіл-α-амінокарбонові кислоти і N, N-Di-C1-C4алкіл-α-амінокарбонові кислоти. Як сіль металу використовують як правило сіль лужного металу або сіль лужно-земляного металу, як наприклад, сіль натрію або калію, з яких сіль калію особливо переважно. Переважними солями металу амінокарбонової кислоти є наступні із загальної формули V 35 2 R R 1 3 R (CH2)n COOM N (V) H 1 40 45 50 55 2 3 де R , R і R означають незалежно один від одного H або C1-C3-алкіл, М означає Na або K, а n означає ціле число від 0 до 5. Особливо переважними солями металів є сіль калію диметилгліцину або N-метилаланіну. 3 3 В загальному випадку водний розчин 2 містить до 5 кмоль/м , зокрема 3,5-4,5 кмоль/м солі металу амінокарбонової кислоти. Абсорбційний засіб також може містити присадки, такі як інгібітори корозії, ензими і т.д… В загальному кількість таких присадок знаходиться в діапазоні близько).01-3 % від ваги абсорбційного засобу. Винахід, крім цього, стосується способу видалення кислих газів з флюїдного потоку, при якому забезпечують контакт флюїдного потоку з вище визначеним абсорбційним засобом. Як правило, регенерацію насиченого абсорбційного засобу здійснюють шляхом a) нагрівання b) декомпресії c) відгонки за допомогою інертного газу або комбінації двох або усіх цих заходів. Відповідний винаходу спосіб або абсорбційний засіб придатний для обробки речовин у газоподібному стані, зокрема, потоків газів будь-яких видів. В контексті кислих газів йдеться переважно про CO2, H2S, COS і меркаптани. Крім цього, можна також здійснювати видалення SO3, SO2, CS2 і HCN. Речовини у газоподібному стані, які містять кислі гази, це з однієї сторони 4 UA 106881 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 гази, такі як природний газ, синтез-газ, коксовий газ, крекінг-газ, газ, отриманий при газифікації вугілля, рециркуляційний газ, сховищні гази, відпрацьовані гази, а з іншої сторони, рідини, які в основному не змішуються з абсорбційним засобом, такі як СВГ (скраплений вуглеводневий газ) або газоконденсат. Відповідний винаходу спосіб або абсорбційний засіб особливо придатний для обробки потоків рідини в газоподібному стані із вмістом вуглеводневих газів. Вуглеводні, що містяться там, включають, наприклад, аліфатичні вуглеводні, такі як C 1-C4-вуглеводні, наприклад, метан, ненасичені вуглеводні, такі як етилен або пропілен, або ароматичні вуглеводні, такі як бензол, толуол або ксилол. Відповідний винаходу спосіб або абсорбційний засіб особливо придатний для видалення CO2 і H2S. У переважних формах виконання потік речовин у газоподібному стані - це (i) потік речовин у газоподібному стані з вмістом води, або з вмістом води і вуглекислого газу; сюди відносять синтез-гази, які, наприклад, утворюють шляхом газифікації вугілля або парогазового риформінгу і в разі потреби проводять реакцію виділення водяного газу; синтезгази використовують, наприклад, для виготовлення амонію, метанолу, формальдегіду, оцтової кислоти, карбаміду, синтезу Фішера-Тропша або для отримання енергії під час процесу інтегрованої газифікації комбінованого типу (IGCC), крекінг-печі для легкого крекінгу (VDU), (ii) потік речовин у газоподібному стані з вмістом вуглеводнів; сюди поряд з природний газом відносять газоподібні відходи різних нафтопереробних процесів, такі як частка залишкового газу (TGU), каталітичної крекінг-печі (LRCUU/FCC), гідрокрекінг-печі (HCU), гідроочищувача (HDS/HTU), коксовика (DCU), атмосферної дистиляції (CDU) або рідинного очисника (наприклад, LPG). Відповідний винаходу спосіб придатний для вибіркового видалення сірководню у присутності CO2. Термін "вибіркове видалення сірководню" означає, що виконується наступна нерівність c H2Sf eed c H2Streat c H2Sf eed 1 c CO 2 f eed c CO 2 treat c CO 2 f eed де c(H2S)feed означає концентрацію H2S у вихідному потоці речовини у газоподібному стані, c(H2S)treat – концентрацію в обробленому потоці речовини у газоподібному стані, c(CO 2)feed – концентрацію CO2 у вихідному потоці речовини у газоподібному стані і c(CO2)treat – концентрацію CO2 у обробленому потоці речовини у газоподібному стані. Вибіркове видалення H2S є, наприклад, вигідним при а) дотриманні заданих специфікацій H2S, коли максимальна здатність насичення кислим газом абсорбційного засобу у досягнута і б) для створення вищого співвідношення H2S/CO2 у потоці кислого газу, який буде вивільнений при регенерації абсорбційного засобу і який зазвичай здійснюють в установці Клауса. Потік кислого газу з вищим співвідношенням H2S/CO2 характеризується вищою теплотворною здатністю і стримує утворення COS (з CO2), який знижує тривалість експлуатації каталізатора Клауса. У відповідному винаходу способі вихідний потік речовини у газоподібному стані (неочищений газ) з вмістом кислих складових газу контактує під час кроку очищення в абсорбері з абсорбційним засобом, завдяки чому кислі складові газу принаймні частково відновлюються. Як абсорбер використовують переважно застосовуваний під час звичайного методу очищення газу промивний пристрій. Придатними промивними пристроями є, наприклад, наповнювачі, насадні і ректифікаційні колони, мембранні контактори, радіально-поточні скрубери, струмінні скрубери, скрубери Вентурі і ротаційні скрубери, переважно насадки, насадні і ректифікаційні колони, особливо переважно ректифікаційні колони і насадки. Обробка потоку речовини у газоподібному стані за допомогою абсорбційного засобу здійснюється при цьому переважно в колоні зустрічним потоком. Потік речовини у газоподібному стані в основному підводять у нижню частину, а абсорбційний засіб у верхню частину колони. В ректифікаційній колоні встановлюють сітчасті, ковпачкові або клапанні тарілки, через які протікає рідина. В насадних колонах можуть бути встановлені різні формовані насадки. Теплообмін і обмін речовин покращують шляхом збільшення поверхні на основі здебільшого формованих насадок величиною від 25 до 80мм. Відомими прикладами є кільце Рашига (порожнистий циліндр), кільце Палля, кільце Хіфлоу, сідло Інталокса і т.п. Насадки можуть поміщати в колону впорядковано або також невпорядковано (як насипний матеріал). Як матеріали використовують скло, кераміку, метал і пластмасу. Структуровані насадки є модернізованою формою впорядкованих наповнювачів. Вони характеризуються впорядкованою структурою. Це дозволяє за допомогою компоновок/насадок зменшити втрати тиску в потоці 5 UA 106881 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 газу. Існують різні форми компоновок/насадок, наприклад, тканинна або бляшана. В якості матеріалу може бути використаний метал, пластмаса, скло і кераміка. Температура абсорбційного засобу під час кроку абсорбції складає в середньому приблизно 30-100 °C, при використанні колони, наприклад, 30-70 °C, у верхній частині колони і 50-100 °C, біля основи колони. Загальний тиск під час кроку абсорбції складає в середньому приблизно 1120 бар, пере важно 10-100 бар. Отримують збіднений на кислі складові газу, тобто збіднений на кислі складові газу товарний газ (очищений газ), і насичений кислими складовими газу абсорбційний засіб. Відповідний винаходу спосіб може включати один або декілька, переважно два послідовний кроки абсорбції. Абсорбція може проходити в декілька послідовних часткових кроки, при цьому неочищений газ з вмістом кислих складових газу під час кожного часткового кроку контактує з відповідним частковим потоком абсорбційного засобу. Абсорбційний засіб, який контактував з неочищеним газом, вже може бути частково насичений кислими газами, тобто може йтися, наприклад, про абсорбційний засіб, який відведений назад з наступного кроку абсорбції на перший крок абсорбції, або про частково регенерований абсорбційний засіб. Щодо проведення двостадійної абсорбції посилаються на публікації EP-A 0 159 495, EP-A 0 20 190 434, EP-A 0 359 991 і WO 00100271. Згідно переважній формі виконання відповідний винаходу спосіб здійснюють таким чином, що потік речовини у газоподібному стані з вмістом кислих газів спочатку обробляють під час першого кроку абсорбції за допомогою абсорбційного засобу при температурі 40-100 °C, переважно 50-90 °C, і особливо переважно 60-90 °C. Збіднений на кислі гази потік речовини у газоподібному стані обробляють після цього під час другого кроку абсорбції за допомогою абсорбційного засобу при температурі 30-90 °C, переважно 40-80 °C, і особливо переважно 5080 °C. При цьому температура на 5-20 °C менша за температуру під час першого кроку абсорбції. З насиченого кислими складовими газу абсорбційного засобу кислі складові газу можна вивільняти традиційним способом (аналогічно цитованим далі публікаціям) на стадії регенерації, причому отримують регенерований абсорбційний засіб. На стадії регенерації зменшують насичення абсорбційного засобу, і отриманий регенерований абсорбційний засіб переважно після цього повертають назад на стадію абсорбції. У загальному випадку стадія регенерації включає принаймні зменшення тиску, під яким перебуває абсорбційний засіб, від високого значення, під яким пропускають абсорбційний засіб, до нижчого значення. Зменшення тиску може бути здійснене, наприклад, за допомогою дросельного клапана і/або турбодетандера. Спосіб регенерації, який включає стадію зменшення тиску, описаний, наприклад, у публікаціях US 4,537, 753 та US 4,553, 984. Вивільнення кислих компонентів газу на стадії регенерації може бути здійснене, наприклад, у декомпресійній колоні, наприклад у вертикально чи горизонтально вбудованому резервуарі миттєвої дії або в протитечійній колоні з вбудованими елементами. Як регенераційна колона може бути застосована також насадна або тарілчаста колона. У нижній частині регенераційної колони передбачений підігрівач, наприклад випарний апарат із примусової циркуляцією з циркуляційним насосом. У верхній частині регенераційної колони передбачений вихідний отвір для випуску вивільнених кислих газів. Пароподібний абсорбційний засіб, який виходить разом із вивільненими газами, конденсують у конденсаторі та повертають у колону. Можливим є варіант послідовного підключення кількох декомпресійних колон, в яких здійснюють регенерацію під різним тиском. Наприклад, регенерацію можна здійснювати в колоні для попередньої декомпресії під високим тиском, у типовому випадку приблизно на 1,5 бар вище парціального тиску кислих компонентів газу на стадії абсорбції, та в головній декомпресійній колоні під низьким тиском, наприклад від 1 до 2 бар абс. Спосіб регенерації, який включає дві або більше стадій декомпресії, описаний у публікаціях US 4,537, 753, US 4,553, 984, EP-A 0 159 495, EP-A 0 202 600, EP-A 0 190 434 та EP-A 0 121 109. Варіант способу, який включає дві стадії декомпресії під низьким тиском (від 1 до 2 бар абс.), в якому здійснюється нагрівання частково очищеної на першій стадії декомпресії під низьким тиском абсорбційної рідини, і в якому необов'язково перед першою стадією декомпресії під низьким тиском передбачено здійснення стадію декомпресії під середнім тиском, на якій тиск зменшують принаймні на 3 бар, описаний у публікації DE 100 28 637. При цьому насичену абсорбційну рідину спочатку піддають декомпресії на першій стадії декомпресії під низьким тиском, зменшуючи тиск до значення від 1 до 2 бар (абс.). Після цього частково регенеровану абсорбційну рідину нагрівають у теплообміннику, а потім знову піддають декомпресії на другій стадії декомпресії: до тиску від 1 до 2 бар (абс.). 6 UA 106881 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 Остання стадія декомпресії може бути також здійснена у вакуумі, який утворюють, наприклад. за допомогою пароструминного апарата, в разі необхідності в комбінації з механічним вакуум-генератором, як описано в публікаціях EP-A 0 159 495, EP-A 0 202 600, EP-A 0 190 434 та EP-A 0 121 109(US 4, 551, 158). Завдяки оптимальному узгодженню кількості амінних компонентів відповідний винаходові абсорбційний засіб відрізняється високою спроможністю до насичення кислими газами, які також легко піддаються десорбції. Тому відповідний винаходові спосіб дозволяє значно зменшити енерговитрати та циркуляцію розчинника. Далі винахід докладніше пояснюється за допомогою доданих креслень і наведених прикладів. На фіг. 1 наведене схематичне зображення установки, придатної для здійснення відповідного винаходові способу. Як показано на фіг. 1, поданий по підвідному трубопроводу 1 попередньо оброблений відповідним чином газ, що містить кислі газові компоненти, зустрічним потоком вводять у контакт в абсорбері 2 з регенерованим абсорбційним засобом, який подають по трубопроводу 3 для абсорбційного засобу. Абсорбційний засіб видаляє кислі гази шляхом їх абсорбції з газу; при цьому по відвідному трубопроводу 4 одержують очищений від кислих газів чистий газ. Через трубопровід 5 для абсорбційного засобу, насос 12, теплообмінник 11 типу "розчинникрозчинник", в якому насичений кислим газом абсорбційний засіб нагрівають теплом регенерованого абсорбційного засобу, що виходить із нижньої частини десорбційної колони 7, та дросельний клапан 6 насичений кислим газом абсорбційний засіб напрямляють у десорбційну колону 7. У нижній частині десорбційної колони 7 насичений абсорбційний засіб нагрівають за допомогою (не зображеного на схемі) підігрівача і регенерують. Вивільнений при цьому кислий газ виходить із десорбційної колони 7 через відвідний трубопровід 8. Після цього регенерований абсорбційний засіб за допомогою насоса 9 нагрівають за допомогою теплообмінника 11 типу "розчинник-розчинник", в якому регенерований абсорбційний засіб нагріває насичений кислим газом абсорбційний засіб, при чому сам охолоджується та знову напрямляється у теплообмінник 10 абсорбційної колони 2. Приклад Виготовляли розчин N, N-диметилгліцину, калієвої солі, концентрацією 39 мас. %. Аліквоту кількістю 200 мл змішували з 1 мас. % фосфорної кислоти (H2PO4) чи 2 мас. % 1-гідроксіетан1,1-дифосфонової кислоти (HEDP). Іншу аліквоту використовували для контролю. Ці три розчини при температурі 50 °C під нормальним тиском піддавали насиченню H 2S до досягнення рівноваги. Рівноважне насичення H2S визначали шляхом потенціометричного титрування відносно нітрату срібла. Потім для моделювання процесу регенерації ці три розчини нагрівали в масляній ванні до кипіння в колбі Ерленмеєра (Erlenmeyer) зі встановленим зворотним холодильником, підтримуючи постійну температуру 100 °C. При цьому крізь рідину пропускали азот у кількості 10 Нл/год. для покращання обміну між газовою та рідинною фазами і видалення вивільненої H2S через холодильник. Через певні інтервали часу відбирали проби в кількості 20 мл і знову визначали вміст H 2S шляхом потенціометричного титрування відносно нітрату срібла. Результати наведені в таблиці далі. Приклад Промотор Рівноважне насичення H2S при 50 °C 3 [Нм ]H2S/добу Насичення H2S відносно вихідного значення [%], через 0 хв. 15 хв. 45 хв. 105 хв. 225 хв. 405 хв. 1 без промотора 2 H3PO4 3 HEDP 54,41 50,83 57,17 100,0 50,0 33,7 21,7 14,5 6,6 100,0 51,1 32,5 21,0 10,9 3,5 100,0 58,3 27,1 13,7 3,6 0,4 45 Результати дослідження свідчать про те, що регенерація до досягнення заданого залишкового насичення (наприклад менше ніж 10 %) у Прикладах 2 і 3 (з кислим промотором) досягається швидше, ніж у порівняльному Прикладі 1. Оскільки у вибраній дослідній установці 7 UA 106881 C2 der підведення енергії є пропорційним добутку постійного теплового потоку і часу, необхідна для регенерації енергія у Прикладах 2 і 3 є меншою. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 15 20 25 30 1. Абсорбційний засіб для видалення кислих газів із рідинного потоку, що містить водний розчин a) принаймні однієї солі металу амінокарабонової кислоти і b) принаймні один кислий промотор, вибраний з групи, що включає органічні фосфонові кислоти та їх парціальні естери, причому молярне відношення b) до а) лежить в діапазоні від 0,0005 до 1,0. 2. Абсорбційний засіб за п. 1, який відрізняється тим, що кислий промотор вибрано з-поміж протонних кислот зі значенням рКа нижче 6 або їх нечетвертинних солей амонію. 3. Абсорбційний засіб за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що кислий промотор містить багатоосновну кислоту. 4. Абсорбційний засіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що кислий промотор містить 1-гідроксіетан-1,1-дифосфонову кислоту. 5. Абсорбційний засіб за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що амінокарбонову кислоту вибрано із групи, що включає -амінокислоти, -амінокислоти, амінокислоти, -амінокислоти, -амінокислоти і -амінокислоти. 6. Абсорбційний засіб за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що як амінокарбонову кислоту містить N-моно-С1-С4-алкіламінокарбонову кислоту або N,N-ді-С1-С4алкіламінокарбонову кислоту. 7. Абсорбційний засіб за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що як сіль металу амінокарбонової кислоти містить калієву сіль диметилгліцину або N-метилаланіну. 8. Абсорбційний засіб за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що водний 3 розчин містить від 2 до 5 кмоль/м солі металу амінокарбонової кислоти. 9. Спосіб видалення кислих газів із рідинного потоку, згідно з яким потік газів вводять у контакт із абсорбційним засобом за будь-яким із пп. 1-8. 10. Спосіб за п. 9 для селективного видалення сірководню. 11. Спосіб за п. 9 або 10, причому рідинний потік містить вуглеводні. 12. Спосіб за будь-яким із пп. 9-11, причому насичений абсорбційний засіб регенерують шляхом a) нагрівання, b) декомпресії, c) стріпінг-відгонки з інертною рідиною або комбінації двох чи всіх вказаних заходів. 35 Комп’ютерна верстка М. Шамоніна Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 8

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Absorbent comprising amino acids and acidic promoter for removing acidic gases

Автори англійською

Vorberg, Gerald, Katz, Torsten, Sieder, Georg, Riemann, Christian, Wagner, Rupert, Lichfers, Ute, Dengler, Erika

Автори російською

Вагнер Руперт

МПК / Мітки

МПК: B01D 53/52, B01D 53/62, B01D 53/14

Мітки: газів, абсорбційний, промотор, засіб, кислий, кислих, амінокислоти, видалення, містить

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/10-106881-absorbcijjnijj-zasib-dlya-vidalennya-kislikh-gaziv-shho-mistit-aminokisloti-ta-kislijj-promotor.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Абсорбційний засіб для видалення кислих газів, що містить амінокислоти та кислий промотор</a>

Подібні патенти