Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ПЕНООБРАЗОВАНИЯ АМИНОВЫХ РАСТВОРОВ

Изобретение относится к области химической технологии, а именно к технологии аминовой очистки газа от кислых компонентов, и предназначено для предупреждения вспениваемости рабочих растворов этаноламинов, используемых на газоперерабатывающих заводах в качестве абсорбента, и гашения пены в случае ее возникновения.

Основной причиной пенообразования являются примеси, попадающие вместе с сырым газом в абсорбент. Они приводят к резкому вспениванию абсорбента и уносу его из абсорбера. При этом происходят потеря дорогостоящего абсорбента, нарушение режима работы установок сероочистки и снижение их производительности. Устранить пенообразование аминовых растворов можно извлечением из них пенообразующих веществ путем фильтрации или добавлением в аминовый раствор противопенных добавок.

Известен способ предотвращения пенообразования растворов поверхностно-активных веществ (ПАВ) путем введения в раствор пеногасителя α-разветвленных С₄-С₃₀, преимущественно С₇-С₁₁ - карбоновых кислот по а.с. 445444, МПК 2 B 01 D 19/04.

Недостатком способа является ограниченная область применения пеногасителя. Он предназначен для использования при бурении нефтяных и газовых скважин, в бытовой химии, для эмульсионного получения дрожжей и для подготовки металлических поверхностей под окраску. Кроме того, карбоновые кислоты нейтрализуются щелочными аминовыми растворами, используемыми в процессе очистки газа от кислых компонентов, что снижает их эффективность.

Известен способ пеногашения неорганическим пеногасителем - смесью фосфорной кислоты и сульфата кальция по а.с. 1480187 МПК 4, В 01 D 19/04. Однако этот способ пеногашения не приемлем для аминовой очистки, так как в составе реагента-пеногасителя присутствуют кислота и реагент (сульфат кальция). Сульфат кальция, малорастворимый в воде и в органических растворителях, будет осаждаться на фильтрах, имеющихся в технологической схеме очистки газа от кислых компонентов, и засорять их, вследствие чего пеногаситель не будет выполнять свою функцию.

Известен способ пеногашения растворов аминов пеногасителем на основе сложных эфиров, используемых при очистке природного газа от кислых компонентов, содержащий в своем составе диалкиловый эфир полипропиленгликольадипината из ряда С₄-С₈ и дибутиладипинат по а.с. 1775126, МПК 5 В 01 D 19/04. Однако в состав пеногасителя входят дефицитные и дорогие реагенты, что значительно удорожает процесс.

Известен способ пеногашения, применяющийся в аминовых процессах очистки газа от кислых компонентов в присутствии пеногасителя, содержащего в своем составе полиметилсилоксан, цеолит марки СаА, соляную кислоту, сульфинол, моноэтаноламин и воду по а.с. 611640, МПК 2 В 01 D 19/04. Однако этот пеногаситель сложен в приготовлении и может вызвать коррозию технологического оборудования из-за присутствия в его составе соляной кислоты. Наличие в пеногасителе цеолита является источником дополнительных механических примесей. Вводимый в аминовый раствор, он будет осаждаться на фильтрах, вызывать необходимость частой регенерации блока фильтрации и дополнительных расходов на ее проведение.

Наиболее близким, принятым за прототип, является способ пеногашения с помощью пеногасителя - продукта присоединения окиси пропилена к азеотропной смеси спиртов (спиртоэфиров) по пат. РФ 2122460, МПК 6 B 01 D 19/04.

Однако для реализации этого способа необходимо предварительно синтезировать пеногаситель, т. е. осуществить дополнительный трудоемкий и длительный технологический процесс, проводимый при повышенных температуре и давлении. Кроме того, этот способ предусматривает введение пеногасителя в уже вспененный раствор и не исключает уноса из абсорбера дорогостоящего абсорбента образовавшейся пеной.

Задачей данного изобретения является разработка способа предупреждения образования пены в аминовых растворах (абсорбенте) в течение длительного времени и эффективного гашения пены в период ее образования.

Задача решается путем разработки способа введения реагентов в абсорбционный раствор аминов на разных стадиях абсорбции процесса очистки: для предупреждения пенообразования и гашения ее, если пенообразование произойдет.

В качестве реагента, предупреждающего возникновение пены, предварительно в аминовый раствор вводили антивспениватель - кремнийорганическое соединение, содержащее в своем составе, мас.%: кремний 35-39; углерод 33-34; водород 7-9 в количестве 0.050-0.100 г/дм³.

В качестве реагента, гасящего пену в период ее возникновения, именуемого в дальнейшем пеногасителем, использовали силоксановые полимеры, растворенные в органических растворителях (например, толуоле) содержащие, мас.%: кремний 30-35 и растворитель 8-10 в количестве 0.100-0.150 г/дм³. Пеногаситель вводили в момент образования пены.

Пример.

Испытание предлагаемого способа проводили в лабораторных условиях на лабораторной установке при комнатной температуре. В рабочий цилиндр" заливали раствор амина (абсорбента) и замеряли его объем. Через раствор пропускали воздух со скоростью 500 см³/мин до тех пор, пока пена не вырастала до определенной стабильной высоты 1090.6 см³ (эту операцию осуществляли и во всех последующих опытах). В качестве рабочего раствора использовали диэтаноламин с концентрацией 25-40 мас.%, соответствующий концентрации рабочего раствора, применяемого в промышленных условиях. В качестве пенообразователя использовали 1% раствор сульфанола, представляющий собой поверхностно-активное вещество (ПАВ). В качестве антивспенивателя использовали кремнийорганическое вещество (КПГ - 200 АВ), содержащее, мас.%: кремний 35-39; углерод 33-34; водород 7-9 в количестве 0.05-0.1 г/дм³. В качестве пеногасителя использовали силоксановые полимеры, растворенные в толуоле (КПГ - 200), содержащие, мас.%: кремний 30-35; растворитель 8-10.

Испытание способа осуществляли по методическому руководству "Абсорбенты для очистки природных газов от H₂S и СО₂". Определение пенных характеристик проводили в соответствии с Р51-001 58623-11-95 ОАО "Газпром", ООО "ВНИИгаз".

Результаты испытаний представлены в таблице.

Опыты 1, 5, 7, 9, 11 - холостые. В исходный раствор амина вводили пенообразователь, увеличивая его содержание от 0,5 до 2,5 см³, изменяя объем пены от 311,6 до 1090,6 см³.

В опытах 2-4, 6, 8, 10, 12 в исходный раствор амина вводили одновременно ПАВ и антивспениватель.

Опыты показывают, что предварительное введение антивспенивателя в раствор, содержащий пенообразователь, предупреждает образование пены в течение длительного времени, при этом оптимальное количество антивспенивателя составляет 0,075 г/дм³.

В опытах 13, 17, 19, 21, 23 в присутствии ПАВ и антивспенивателя барботирование воздуха через рабочий раствор амина продолжали до тех, пока не достигался максимальный объем пены. Для этого потребовалось несколько суток, так как антивспениватель предупреждает образование пены. По достижении максимального объема ее разрушали пеногасителем, подавая его на столб пены (опыты 14-16, 18, 20, 22, 24), в результате основной объем пены разрушался в течение 1 мин, а время полного разрушения соответствовало 1,5-2,5 мин. Оптимальная концентрация пеногасителя составила 0,12 г/дм³.

Указанная технология введения антивспенивателя и пеногасителя в оптимальных количествах была апробирована в промышленных условиях на Астраханском газоперерабатывающем заводе на установках сероочистки, предназначенных для очистки сырого отсепарированного газа от H₂S и СО₂ и части сероорганических соединений водными растворами этаноламинов при давлении 6,5 МПа и температуре верха абсорбера -49^oС.

Вспенивание абсорбента в абсорбере контролировали по перепаду давления по высоте абсорбера. При нормальной работе установки эта величина составляет 0,001-0,004 МПа. В случае достижения минимально допустимого перепада давления (0,025-0,03 МПа) в технологической схеме предусмотрена подача антивспенивателя. Удельный расход антивспенивателя по технологическому регламенту составляет 7 г на выработку 1000 нм³ товарного газа.

Введение испытуемых реагентов для борьбы с пенообразованием абсорбента осуществляли в два этапа.

Вначале в абсорбер вводили антивспениватель при нормальной работе установки, что позволило длительное время работать без образования пены.

По мере увеличения перепада давления до 0,025-0,03 МПа и образования пены в абсорбер подавали пеногаситель, при этом пена гасилась в течение 2-3 мин и установка работала длительное время в стабильном режиме.

Такая технология введения реагентов позволила сократить их удельный расход с 7 до 2 г на выработку 1000 нм³ товарного газа и стабилизировать работу установки сероочистки.