Способ получения средства для селективного удаления сероводорода и меркаптанов из газов

Изобретение относится к области очистки газов от сероводорода и меркаптанов, а именно к способу получения средства для селективного удаления сероводорода и меркаптанов из газов.

Известны способы получения жидких поглотителей для очистки газов от сероводорода [Гудков С.Ф. И др. Технический прогресс в области очистки природного и сжиженных углеводородных газов от сероорганических соединений. - М.: ВНИИЭгазпром, 1975, обзорная информация], заключающиеся в том, что нейтрализующий реагент сероводорода получают путем простого смешивания аминосоединения и воды, в частности моноэтаноламина (МЭА) и воды, в следующих соотношениях, мас. %:

Этот способ получения поглотителя обеспечивает достаточную глубину очистки газа от сероводорода (остаточное содержание H₂S в очищенном газе - 5.72 мг/м³), однако ему присущи и серьезные недостатки: неселективность по отношению к другим кислым газам (CO₂, SO₂ и т.д.), образование трудноудаляемых побочных продуктов взаимодействия H₂S и МЭА.

В меньшей степени указанные недостатки присущи поглотительным растворам, получаемым на основе смешения третичных аминов и воды [Hydrocarbon Process, 1981, №6, р.55], т.к. третичным аминам несвойственны реакции химического взаимодействия с H₂S. В этом случае селективность по сероводороду не достигается, т.к. комплексообразующие свойства третичных аминов для H₂S и для СО₂ близки.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ получения поглотительного раствора химическим взаимодействием формальдегида и моноэтаноламина, приводящий к 1-гидрокси-2-(1,3-оксазетидин-3-ил)этану (далее ГОАДЭ) [Патент РФ №2241684].

Получают ГОАДЭ взаимодействием формальдегида и моноэтаноламина при температуре 0-40°С в течение 20-24 часов в присутствии катализатора. Полученный 70%-ный водный раствор ГОАДЭ используют для очистки газов от сероводорода и меркаптанов.

Достоинство описанного поглотительного состава по сравнению с аналогичными на основе МЭА или третичных аминов - высокая селективность по отношению к сероводороду и меркаптанам.

Основными недостатками описанного поглотительного состава являются невысокая емкость по Н₂S и меркаптанам (150 мг H₂S на 1 г средства), а также длительность процесса получения ГОАДЭ (20-24 ч).

Задачей настоящего изобретения являются упрощение способа получения нейтрализатора и повышение его абсорбционной емкости по H₂S. Это достигается тем, что в качестве нейтрализатора сероводорода используется средство, полученное ультразвуковым (УЗ) воздействием на смесь формальдегида или параформа и моноэтаноламина (70%-ный водный раствор) в присутствии катализатора в количестве 0.01 мас.%, в течение 0.5-1.0 часа. В результате реакции образуется 1-гидрокси-2-(1,3-оксазетидин-3-ил)этан с более высокими выходами (~99%), чем в известном способе.

В качестве источника ультразвука использовали ультразвуковые диспергаторы УЗДН-А и УЗДН-2Т.

Процесс проводят в интервале частот УЗ 21.5-22 КГц и температуре 20-100°С. Полученный водный раствор средства используют без дальнейшей обработки.

Процесс очистки газов от сероводорода и меркаптанов проводится путем барботирования очищаемого газа через 70%-ный водный раствор полученного средства [1-гидрокси-2-(1,3-оксазетидин-3-ил)этана] при температурах 0-100°С, атмосферном или повышенном давлениях, скорости подачи газа 20-200 ч^-1. В результате процесса очистки газов достигается снижение концентрации H₂S до 0.5-1.5 мг/м³, снижение коцентрации меркаптанов до величины не выше 2 мг/м³, при этом концентрация углекислого газа не снижается.

Эффективность заявляемого способа для приготовления средства нейтрализации сероводорода и меркаптанов из газов иллюстрируется примерами 1, 2, 3.

ПРИМЕР 1.

Средство для нейтрализации сероводорода и меркаптанов в газах готовили в термостатированном (20°С) стеклянном реакторе смешиванием моноэтаноламина и формальдегида (37%-ный водный раствор) в соотношении 1 моль: 2 моль в присутствии NaOH (0.01 моль) и последующим ультразвуковым воздействием в интервале частот 21,5-22 кГц на эту смесь в течении 30 минут. Полученный поглотительный раствор в количестве 100 мл помещали в стеклянный абсорбер и через него пропускали газ, содержащий, об.%:

На выходе из абсорбера контролировали состав газа. Содержание углеводородов и углекислого газа определяли хроматографически; содержание Н₂S определяли с помощью газоанализатора «РИКЭН КЭЙКИ» с точностью до 0.5 мг/м³. Объем пропущенного газа 479.6 л, содержание сероводорода в данном объеме 24.0 л (35.1 г).

Состав газа после очистки:

ПРИМЕР 2.

Поглотительный раствор готовили в термостатированном (20°С) стеклянном реакторе смешением моноэтаноламина и параформа в соотношении 1 моль: 2 моль (70%-ный водный раствор) в присутствии NaOH (0.01%) и последующим ультразвуковым воздействием в интервале частот 21,5-22 кГц на эту смесь в течении 1 часа. Полученный раствор использовали для очистки углеводородного газа от сероводорода аналогично примеру 1. Остаточное количество сероводорода составляло 1.5 мг/м³.

ПРИМЕР 3.

Средство, полученное согласно примеров 1 и 2, использовали для очистки природного газа. Результаты приведены в таблице.

Условия проведения экспериментов по удалению сероводорода и меркаптанов:

атмосферное давление, комнатная температура (20°С), время обработки 0.2 ч, 70%-ный водный раствор средства.

Как видно из представленных примеров, заявляемый способ приготовления поглотительных растворов обеспечивает высокую абсорбционную емкость (350 мг Н₂S на 1 г средства), а также высокую степень очистки газов от H₂S и меркаптанов, оставаясь инертным по отношению к углекислому газу.

Способ получения средства для селективного удаления сероводорода и меркаптанов из газов, отличающийся тем, что смешивают моноэтаноламин, формальдегид или параформ, взятые в мольном отношении 1:2, полученную смесь подвергают воздействию ультразвука в интервале частот 21,5-22,0 кГц в течение 0,5-1,0 ч при температуре 20-100°С.