Способ извлечения -метилпирролидона из газов
опиe
ИЗОБРЕТЕ H ИЯ
<))) 49! 235
Саня Советских
Социалистических
Республик
К ПАТЕнту (б) ) Дополнительнь:11 K пятснт ) (22) Заявлено 24.03.72 (21) 1762745/23-4 (23) Приоритет — (32) 25.03.71 (51) М. 1,л. С 07d 27/08
Гасударственный комитат
Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий
1 (31) 1 >8075 (33) СШЛ
Опубликовано 05.11.75. Бюллетень ¹ 41
Дата опубликования описан )я 19Л3.7б (53) УДЫ 5 7 745 07 (088.8) (72) Авторы изобретения
Иностранцы
Гипократс Дж. Псирас и Артур Анджело Белизио (СШЛ) Иностранная фирма
«Г. A. ф, 1(орпорейи)н» (CILIA) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ
N-МЕТИЛПИРРОЛИДОНА ИЗ ГАЗОВ
Изобретс;1ис относится к способу извле:ения Х-а !ки;!.!актах!Ов, а именно Х-метилпирро III;IO!iя из газов, образующихся при очистке ириро,ц!ых газов от сеpoBQ;IOp0да, двуокиси углерода и ссроуглсрода путем абсорбшiè
I!Ослсдии" ч Kазаинblм раcòp01)итслсм. Од11а ко во время абсорбции искоторос количество
N-мстилпирроли, Io!I;i теряется за счет исиаре«ия или уиоса потоком очищенного газа.
Цель изобретения — извлс.еиис Х-мстилиирролидоиа из га30!) — — достигается тем, что указанные смеси обрабатывают три- пли тстраэтилснгликолем или Х-циклогсксилпирроли.!оном. После тесного контяктировашгя газов, содержащих yI!Cce!! I! ыи X-ал <иллактам, с жидким растворителем, растворптель, содержащий растворенный Х-алкилляктам, собирают, отделяют от газов и выделяют . .-алк))ллактам известными приемами.
Растворитсли, использусмыс для извлс eIlIl;I N-мстилпирролидона из газов, должны иметь болсс высокую температуру кипения, чем извлекаемый Х-алкпллактам и !Ол>киы растворять его. Примером таких растворителей, кроме названных выше, могут служить нитробспзол, диэтилеигликоль, простые монои диэфиры диэтилснгликоля, дибутилфталат, трихлорбсизол, бутилкарбитолы, 2-фсноксиэтанол, триэтаиоламин, ияфтал:и1, ацетамид, индол, линолин, минеральное масло, глицерин, !,2.3,-1-тстрягидро-2- иафтол, жидкис ш)з«ох!Олску.зяpl!hlc ПО 1 изTII.!ñ! Iг, !иколи> димсти. lo
«ыс эфиры пол>!этилснгликолсй, дпялкиловые
Эф)IPI)I Г,IИКО.IЯ И Г.IИЦС )ll!Ill, >! II,TI(IIC II PI! ТСМ
«ературс II»>Ice 200 С, в том числе .,!стиловый
И -)тн 10ВЫ1) Э!1)«РЬ) 11 PO:III )IC!I- Ii 110, IIIIIPO»)I.) CHгликолеи, жидкие пропилеи- и полипропиленгликоли, Х-алк11л-бис-ш!рро.гидоны, 1,6-бис\-пнрролидил! . кса.,!стилси, Х-н-октилпирролидои, 1,3-".;-иирролидилбутяи, Х-и-дсц! л-, Хуидецил-, X-додецил-, Х-тстрядсцил-, Х-гсксадсцилп1рролидоны, Х-н-гсксил-, Х-I!-окт11л-, Хизооктил-. .:,-я-деци,i-, Х-уидсцил-, М-додецил-, Х-тетрадсцил-, Х-гскс>)децис!пиперид<)ны.
Извлечение Х-мстилпирролидоиа из газов можно проводить. любым извсстнь;м сиосоI)oì, об)сспе)ива!О!цим эффективное коитактиро 3ание газов и жидкостей, в том 1)слс бярботирогаиие газа через жидкость: разбрызгианис >к !кости B поток I азя противоточное контактирование в башнях или колоннах иасадо!1!000 или тярельчато.о TIII)H что ия!!более г!рсдпочт;!тельно.
25 .Посл" удаления Х-алкилляктама из газов послед)п:е продувают llли отводят для по.,lcдующей ооработки л! бо для транспортировки (в слу-)ас топливных газов). такие газы .,:ожио продувать, тяк как двуокись серы и несго® раемые тяжелые углеводороды удаляются уже
491235 при первичной обработке М-метилгшрролилоном. л1(идкий Х-алкиллактам, использова;шый
nBРв1!чной ЯосоРоционной 0 11!cTI<1! например для обессеривания, удаления двуокиси серы или для легидратации, nat.pcBa!OT для удаления растворенных в нем сероводорода и двуокиси серы. Абсорбированную воду отгоняют при атмосферном давлении или в вакууме. Абсорбированные высококипящие угле»олоролы удаляют из Х-алкиллактамов либо перегонкой, лиоо высаливаннем с помошыо насыщенных растворов водных электролитов и используют в качестве источника тепла прп не р е гон ке.
Раствор, состоящий из N-алкиллактяма и растворителя-аосорбента для него собирают и выделяют пз него Ы-алкпллактам. Со5pапный растворптель, содержа1ций немного М-ялкиллякгамя, cl!ова концентрируют, предпочтительно перегонкой при атмосферном давлении или в вакууме, и удаляют М-алкиллактам.
Для более легкого разделе!1ия раз!шца между температурами кипе!!ия растворителя и
N-мстплпирролпдопа лолжпя быть пе меньше 25 C.
Эта разница может быть меныпс, ес.ш разделение проводить в вакууме и в высокоэффективных ректификацпош;ых колоннах.
Как ОтогпЯппый N-алки. !лактам, так и повторно копцсптрпро!:Япные растворптсли можНО В!10ВЬ ИСПОЛ ЬЗОВ!IТЬ B ПРОЦСССС.
Рястворитель, применяемый лля извлечения N-ялкилляктамов, пе должен содержать волы. Однако присутствие в пем ло 3 вес. о/О воды пе намного умсш,шает его рястворяюШУ 10 СПОСООПОСТЬ ПО ОТНОШСНП10 К .Ч1-ЯЛ КП. I. 1ЯКтамам и пс создает зятру >!!p!!Il!1 при регснсраl,ип.
IIo с экономической точки зрения выгодно, чтобы содержание воды в растгоритслс было минимальным. Коли !ест»о растворителя для извлечения пспаренного и упсссппого
N-алкпллактама составляет 1 — 1Оо ;, от количества N-àлкиллактама в ",àâèñèìîñòè от температуры, давления и вязкости жидкости 1>0 время легидратации природного газа.
Пример 1. Дегидратация природного газа.
Природный газ (даглсние 56,25 !<г/сл!, температура 21,1 — 26,6 С, 18,1 кг волы в
28300 л1З газа) при 26,6 С вводят в колонну
1 (см. фиг. 1) по трубопроводу 2.
В секцию 8 первичной абсорбции, имеющую восемь тарельчатых барботеров, из устройства 4 разбрызгивают М-метилпирролидон со скоростью 83,2 л на 28300 лР газа.
Х-Метилпирролидон, проходя сверху вниз, абсорбирует водяные пары из природного газа и собирается внизу колонны.
Природный газ, попадаю!цпй в секцию !! вторичной абсорбции, содержащу!о три тарельчатых барботера, через тарельчатый барбо. тер 6, имеет точку росы 0 + 5 С. Он уносит с собой 1,8 — 2,7 h:a Х-мстилппрролплопа ня
28300 !!" газа. Нз устройст»я 7 и секции 5 разорызг! IBaloT трпэти !B!11 !HI<0. b (ТЭ1 ) скоростью 8,3 л па 28300 !!" гязя, Секция 5 содержит три тарсльчать!х барботера. Приролпый гяз контактирует» иротивотоке с ТЭГ It удалялся из колонны с точкой росы (— 23,3) — (— -28,9) С.
ТЭГ, со>!сри<ягций Х-мстплппрролило::, накапливается fl;t тарельчятом барботерс 6. ХМетилпирролилоп, солсржащьн! абсорбировап ую воду, по трубо:!рополу 8 через теплообменпик-умспьшитсль лавлснпя 9 посту;!ает в регенератор 10, пагрсвасмый ло -"!49 — 165" С, в котором Nl-метилпирролплон, содержащий
«олу, отгоняют или мг!!0»енпо испаря10т пол давлением 0,35 — 0,56 кг/сл!2. Некоторые тяжелыс углеводороды, прнсутству!ощн" » приролIIoM газе li абсорбпрук1щиеся Х-метплпиррол!И>п!Ио. 1, отлсляют От волы и сжигают. Очищенный Х-мстилпирролп, оп по тру onpoBonó
11 чсэсз теплооб tc!!1шк-умспьшитель дя»лсния 9, гле его о;ляжлают и сжимают, поступает в устройство 4.
Смесь ТЗГ и . -мстилпирролилона, которая накапливается !;."Ижс тярсльчятого бапботсря
6, по трубо:tpo»oлу 12 по talo! г: «ппарят 18 для повторного концентрирования, агрсвасмый до 190.5 — 204,4 С, отгопя!От «»Якууме и паровь>м насосом Ilo трубоп,!оводу 14 псрекачпв-.ют в реt.etlepaTon 10, глс его B:!оьь очищают. ТЭГ возвращают в устройст»о 7 !о з5 трубопроводу 10.
П р и 1!: е р 2. Д -гидратяция .:р..родного газа.
Пpo«>o".ят 01!Ыт, !<як» npи !1сре 1, ilo 3:- .менив ТЗГ на Х-цпклогсксилппрро".n:I!OH. Полу4о !ЯIОТ ПРИ!10;Iный ГГ! С TO !!
П и!родный газ и; скг>яж!шы (BaÄ>lett«e !
56,25 кг/сл12, температура 26,6 С) пода!от в
50 аппарат 1б (см. фиг. 2), в который через устройство 17 рязбрызгпвают N-ìåòèëïltððолидон. Природный га" после легидратации в секции 18 первичной абсорбции проходит в секцшо 19 вторичной абсорбции, где он контак55 тирует с ТЗГ, разбрызгиваемым из головки
20. N-Метилпирролилоп, уносимый природным газом, абсорбируется ТЭГ и вместе с ним накапливается внизу колонны. Эту смесь N- >teтилпирролидона, ТЗГ и воды по трубопрогоду 21 через теплообменник 22 полают в приемник 23, из которого часть смеси по трубопроводу 24 отволят в аппарат 2з лля повторного концентрирования, работавший при
190,5 — 204,4 С, г:.с отгоняют Х-мстилппрроб5 лидон и примеси Т31
491235
Отогнанный N-метилпирролидон и примеси по трубопроводу 2б поступают в регенератор 27.
Повторно концентрированный ТЭГ, находящийся на дне аппарата 25, по трубопроводу 28 подают в головку 20.
Большую часть смеси 1-метилпирролидона и ТЭГ по труоопроводу 29 вводят в регенератор 27, работающий при температуре
148,9 — 176,6 С и давлении 0,35 — 0,56 кг/слгг.
Примеси, включая воду, абсорбированные углеводороды и примеси природных газов кислого характера, отгоняют, а почти безводную (менее 1 — 2О/о воды) смесь ТЭГ и N-метилпирролидона подают по трубопроводу 80 через теплообменник 22, где охлаждают и снижают давление, в устройство 17.
В начале работы установки Х-метплпирролидон вводят через устройство 17 и смешивают с частью ТЭГ. При нормальной скорости подачи ТЭГ из головки 20 и смеси пз устройства 17 получают природный газ с подходящей точкой росы при достижении соотношения между N-метилпирролидоном и ТЭà — 10: 1. Присутствие ТЭГ в Х-метилпирролидоне мало влияет на эффективность процесса дегидратации природного газа.
Пример 4. Дегидратация природного газа.
Проводят процесс, как в примере 3, »спользуя вместо ТЭГ N-циклогексилпирролидон. Эффективность процесса в присутствии указанного растворителя выше, чем при использовании ТЭГ.
При замене ТЭГ на тетраэтиленгликоль (см. пример 3) требуется несколько большая скорость циркуляции.
Пример 5. Удаление двуокиси серы из топливных газов.
Топливные газы (700000 м /час, 0,2"„двуокиси серы) электростанций мощностью
250000 квт, работающих на битуминозном угле, охлаждают до 37,7 — 48,9 С, отделяют от золы и вводят в колонну 1 (см. фиг. !).
Топливные газы контактируют с потоко.;г
N-метилпирролидона, вводимого через устройство 4 при 26,6 — 43,3 С со скоростью
18900 л/мин. Газы из секции 8 первичной абсорбции проходят через тарельчатые барботеры 6, контактируя с тетраэтиленгликолем, вводимым через устройство 7 со скоростью
380 — 3800 л/мин. Количество тетраэтиленглнколя зависит от погодных условий и температуры абсорбции. Газы, выходящие из секции 3 через тарельчатый барботер б, уносят
680 кг/час Х-мстилпирролидона. После секции 5 вторичной абсорбции унос уменьшается до 18,1 кг/час. N-Метилпирролидон, собирающийся на дне колонны, очищают, nÄ и в примере 1.
Тетраэтиленгликоль, накопившийся па барботере б, повторно концентрируют, как в примере 1, а Х-метилпирролидон, отпаренный из него, регенерируют как в примере 1. Топливные газы, выходящие из колонны 1, соl5
Зо
6D
65 держат примерно в десять раз меньше двуокиси серы, чем на входе в нее.
Двуокись серы, удаляемую из М-метилпирролидона, восстанавливают и получают
= 2 т,:час элементарной серы.
Извлечение такого большого количества серы позволяет покрыть расходы па эту операцшо и дополнительные капитальные затраты на установку и растгорптели.
Пример 6. Обессериванпе природного газа.
Природный газ (температура 26,6 С, давление 56,2 кг/см ), насыщенный водой и содержащий газы кислого характера, вводят в ко онну 1 (см. фиг. 1). Эффективность установки 226500 — 283!00 мз!день природного газа. Секция 8 первичной абсорбции содержит дгадцать тарельчатых барботеров.. -Метилпирролидон разбрызгнвают из устройства 4 со скоростью 189,2 л/мин. Смесь Х-мстилпирролидона, воды, абсороированпой нз природнoro газа, и почти всей серы, содержащейся в кислых компонентах природного газа, сооирается на дне колонны 1.
Очищенный природный газ на входе в секцию 5 имеет точку росы — 23,3 С. Количест о сероводорода и других газов кислого характера в нем уменьшается до максимально приемлемого для трубопроводов. Потери
Х-метилпирролидона за счет уноса и испаренпч составляют 2,6 — 3,6 кг на 28300 лг природного газа, выходящего из секции 8 первичной абсорбции.
Природный газ через тарельчатый барботер поступает в секцию 5, снабженную пятью тарельчатыми ба рботерами, и контактирует с
N-циклогексил-2-пирролидоном, разбрызгиваемым из устройства 7 со скоростью 11,3—
30,2 лггмин на 28300 лР природного газа.
Природный газ, выходящий из колонны 1, имеет точку росы примерно — 5 С и содержит 0.22 кг Х-метилпирролидона и Х-цпклогексилпирролидона на 28300 лг .
Х-Метилпирролидон вместе с абсорбировaínûìè соединениями серы и водой по трубопроводу 8 через теплообменник-уменьшитель давления 9 поступает в регенератор 10, работающий при температуре 148,9 — 176,6 С и давлении 0,35 — 0,56 кг/ем . Сероводород и другие серусодержащие газы превращают в элементарную серу. Небольшое количество высококипящих и/пли ароматических углеводородов отделяют, конденсируют и используют в качестве источника тепла. Двуокись углерода и водяные пары выводят в атмосферу.
Смесь Х-циклогексилпирролидона с абсорбированным N-метилпирролидоном, накапливаю .цаяся в секции 5 вторичной абсорбции, с барботера б по трубопроводу 12 вводят в аппарат 18, в котором отгоняют N-метплппрро".идон, и выводят его в регенератор 10 для очистки и возвращения в колонну по трубопроводу 11.
N-Циклогексилпирролидон из аппарата 18
491235
7- А
Фь г. 7 по трубопроводу 15 возвращают в устройство 7.
Из газа извлекают более 6,7 т1день элементарной ссрьь Доход, получаемый за счет извлечения серы и углеводородов, примепясмых в качестве источника тепла, покрывает стоимость эксплуатации аппаратуры, а также часть капитальных затрат. Общая потерл
N-мETилпиppо lидопа и N — циклогекси. 11111рролидона незначительна по сравнешпо с полной стоимостью установки. Для обработки
226500 — 283100 л /день газа потеря этих веществ, включая утечку, составляет менее
4,53 кг, дань.
Пример 7. Полупроизводственная установка, моделирующая установку примера б, эффективно работает с применением ТЭГ илп тетраэтиленгликоля, но для последнего тре5 буется небольшое уьеличсние скорости циркуляции.
Предмет изобретения
10 Способ извлечения Х-метилпирролидона из газов, отлича1ощи1, ся тем, что газовые смеси обрабатывают три- илп тетраэтиленглпколем или М-циклогексилпирролидоном с последующим выделением целевого продукта из растворителя извсстными приемами.
Редактор Т. Шарганова
Составитель И. Бочарова
Техред Е. Лодурушина
Еапчектор В Гутмзн
Заказ 145/201 Изд. ¹ I08 Тираж 529 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
Москва, К-З5, Раушская наб., д. 4/5
Тип, Харьк. фил. пред. сПатент»
