ИЗУЧЕНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ РАСТВОРА ДЭА ДО И ПОСЛЕ АДСОРБЦИОННОЙ ОЧИСТКИ АКТИВИРОВАННЫМ УГЛЕМ ИЗ СКОРЛУПЫ КОСТОЧЕК УРЮКА

АННОТАЦИЯ

В статье приведены результаты изучения физико-химических свойств раствора ДЭА до и после адсорбционной очистки активированным углем из скорлупы косточек урюка. Определены плотность, показатель преломления и концентрация водных растворов для 3-х образцов (исходный, отработанный, регенерированный заводской) ДЭА. С помощью метода газо-жидкостной хроматографии идентифицирован индивидуальный состав отработанного ДЭА до и после адсорбционной очистки.

ABSTRACT

The article presents the results of studying the physicochemical properties of the DEA solution before and after adsorption cleaning with activated carbon from the shell of apricot seeds. Density, refractive index and concentration of aqueous solutions were determined for 3 samples (initial, spent, regenerated by the factory) DEA. Using the method of gas-liquid chromatography, the individual composition of the spent DEA was identified before and after adsorption purification.

Ключевые слова: моноэтаноламин, диэтаноламин, триэтаноламин, метилдиэтаноламин, водородсульфид, окис углерода, дегидратация, вспенивание, газо-жидкостная хроматография, активированный уголь, плотность, показатель премломления.     

Keywords: monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, methyldiethanolamine, hydrogen sulfide, carbon monoxide, dehydration, foaming, gas-liquid chromatography, activated carbon, density, pre-breaking index.

Введение. В настоящее время значительное количество добываемого газа (природного и попутного нефтяного) содержит кислые компоненты – сероводород и диоксид углерода.

Содержание этих веществ в газах разных месторождений изменяется в широких пределах – от долей до десятков процентов.

Сероводород является ядовитым веществом, его максимальное количество в газе, подаваемом в магистральные трубопроводы, регламентируется. 

 Сероводород, также, как и диоксид углерода, в присутствии воды образует кислоту, которая вызывает химическую и электрохимическую коррозию металлов.

При определенных условиях сероводород является причиной сульфидного растрескивания металлов. Присутствие значитеьного количества диоксида углерода в газе снижает его теплоту сгорания, которая талкже регламентируется [1].

Эти причины привели к разработке и промышленной реализации множества способов очистки углеводородных газов от кислых компонентов.

Анализ мировой практики, накопленной в области очистки природных газов, показывает, что основными процессами для обработки больших потоков газа являются абсорбционные процессы с использованием растворов алканоламинов, таких как, МЭА, ДЭА, ТЭА и МДЭА [2].

При эксплуатации алканоламинов часто наблюдаются проблемы, связанные с их вспениванием. Такие проблемы наблюдались на всех газоперерабатывающих заводах Республики, где собрано несколько тысячи тонн использованных и пришедших в негодность алканоламинов. Надо учитывать, что эти алканоламины не производятся в Республике. По информации АО «Узбекнефтегаз» для очистки природного газа в 2018 году импортировано 312 тонн ДЭА и 3522 тонн МДЭА стоимостью соответственно 1780 и 1950 долларов США за тонну [3].

Для регенерации и предотвращения вспенивания использованных растворов алканоламина они очищаются методом адсорбции с использованием активированного угля.

Учитывая вышеизложенного в настоящей работе ставилась цель – изучение изменения физико-химических свойств раствора ДЭА до и после адсорбционной очистки активированным углем из скорлупы косточек урюка.

Объекты и методы исследования. В качестве объекта исследования были использованы отработанный ДЭА сероочистной установки «Учкыр» ООО «Газлинефтегаздобыча» и активированный уголь из скорлупы косточек урюка (АУ-КУ).

В работе использованы современные физико- и коллоидно-химические (газо-жидкостная хроматография) методы исследования, позволяющие определить химического и индивидуального углеводородного состава, а также физико-химические свойства раствора ДЭА.

Результаты исследования. Определены плотность ( ), показатели преломления ( ) и концентрация водных растворов для 3-х образцов (исходный, отработанный, регенерированный заводской) ДЭА. Результаты исследования приведены в табл.1.

Таблица 1

Физико-химические характеристики заводского образца ДЭА

Качественная и количественная идентификация отработанного и регенерированного ДЭА производилась методом газожидкостной хроматографии (рис. 1) при следующих рабочих режимах: в работе использовался хроматограф «Chrom – 5» производства Чехии с пламенно – ионизационным детектором в изотермическом режиме и с программированием температуры. Колонка стеклянная длиной 1,27 м, с диаметром 3 мм. Газ – носитель гелий со скоростью 25 мл/мин. Скорость диаграммной ленты 0,3-1,5 см/мин. Пробы вводились микрошприцем в количестве 1,0 мкл. В качестве полифазного хроматографического сорбента использовалось 5 % OV-1 на Inerton “Super” фр. 0,16-0,20 мм. Температура колонки 180°С, температура испарителя 300°С.

Количественный расчет сделан методом внутренней нормализации площадей пиков (табл. 2).

а                                               б                                            в

Рисунок 1. Хроматограмма исходного (а), отработанного (б), регенерированного (в) ДЭА

Таблица 2

Качественная и количественная идентификация отработанного и регенерированного ДЭА

Как видно из приведенных данных, в составе отработанного раствора диэтаноламина при очистке природного газа от кислых компонентов количество дизамещенного сульфида ((HOCH₂CH₂NH₃)₂S) составляет 10,67 % масс., пенообразующих веществ 33,63 %, а в регенерированном растворе их количество составляет 5,40 % масс. и 23,55 %, соответственно.

По литературным данным [4], пенообразующие вещества могут состоять из продуктов деструкции аминов, жидких высокомолекулярных углеводородов, термостабильных солей и механических примесей.

Их предельно-допустимая концентрация в регенерированном растворе амина составляет: для продуктов деструкции аминов – не более 10 % масс., для жидких высокомолекулярных углеводородов – не более 0,05 % об., для термостабильных солей – 1 % масс. и для механических примесей – 500 мг/л.    

Из этих данных следует, что регенерация ДЭА проведена не полностью и поэтому он не может быть использован повторно для очистки природного газа от кислых компонентов.

С целью восстановления рабочих характеристик раствора ДЭА мы проводили адсорбционную очистку его с помощью разработанного активированного угля АУ-КУ в лабораторных условиях.

 После очистки отработанного раствора ДЭА определили его физико-химические характеристики. Полученные результаты приведены в табл. 3.

Таблица 3

Физико-химические характеристики заводского образца ДЭА

Качественная и количественная идентификация очищенного раствора ДЭА производилась предложенным методом. Полученные результаты приведены в табл. 4.

Таблица 4

Качественная и количественная идентификация очищенного раствора ДЭА

Как видно из приведенных данных (табл. 3 и 4), физико-химические характеристики очищенного раствора ДЭА при сравнении с характеристиками ДЭА, регенерированного в заводских условиях, изменились следующим образом: концентрация водного раствора ДЭА – от 20 % до 29 %; плотность – от 1,0290 до 1,0945; показатель преломления – от 1,3630 до 1,4575, а также в составе очищенного раствора уменьшилось количество дизамещенного сульфида ((HOCH₂CH₂NH₃)₂S) от 5,40 до 0,35 % масс. и  пенообразующих веществ от 23,55 до 3,60 % масс.

Заключение

Учитывая полученные результаты установлено, что проведенные испытания адсорбента АУ-КУ по очистке отработанного ДЭА, образца СОУ «Учкыр» дали положительные результаты и показали преимущество перед существующим методом очистки. Полученный в результате проведенных испытаний ДЭА соответствовал всем параметрам исходного вещества и общепринятым стандартам.

Список литературы:

1. Салойдинов А.А., Муродов М.Н., Хайитов Р.Р. Определение физико-химических свойств промышленных алканоламинов и отработанного ДЭА в процессе аминовой очистки природного газа // Научно-технический журнал «Развитие науки и технологий». – Бухара, 2018. – № 2. – С. 47-53.
2. Мурин В.И. и др. Технология переработки природного газа и конденсата. Справочник: В 2 ч. - М.: ООО "Недра-Бизнесцентр", 2002. – Ч. 1. – 517 с.
3.  Oripova L.N., Khotamov T.N. Obtaining activated carbon from the shells of apricot and peach seeds // International journal on orange technologies. – India, 2020. – V.02. – № 11 (November). – Р. 33-36.
4.  201. Чудиевич Д.А. Совершенствование технологии пеногашения на установках аминовой сероочистки углеводородных газов: Автореф. дис. к.т.н. – Астрахань, 2000. – 25 с.