ИССЛЕДОВАНИЕ АКТИВНОСТИ И СЕЛЕКТИВНОСТИ АБСОРБИРУЮЩИХ КОМПОЗИЦИЙ В ПРОЦЕССЕ ОЧИСТКИ ГАЗОВ ОТ КИСЛЫХ КОМПОНЕНТОВ СO2 и H2S

АННОТАЦИЯ

В большинстве случаев в качестве абсорбентов широко используются моноэтаноламин (МЭА) и диэтаноламин (ДЭА). Исследована научная идея замены прежних наиболее эффективных абсорбентов метилдиэтаноламином и разработки новых абсорбирующих составов. Сегодня потребители представляют ряд требований к физико-химическим свойствам природных товаров газов, транспортируемых по магистральным трубопроводам. Удовлетворение этиx требований ставить перед нами, учеными, задачей исследования новых композиционных абсорбентов, чтобы есть разработки абсорбентов нового состава.

ABSTRACT

In most cases, monoethanolamine (MEA) and diethanolamine (DEA) are widely used as absorbents. The scientific idea of replacing the previous most effective absorbents with methyldiethanolamine and developing new absorbent compositions was explored. Today, consumers present a number of requirements for the physical and chemical properties of natural gas products transported through main pipelines. Satisfying these requirements sets us, scientists, the task of researching new composite absorbents in order to develop absorbents of a new composition.

Ключевые слова: абсорбция, коррозия, деструкция, регенерация, циркуляция и регенерация, сераочистки, процесс десорбции, активность и селективность, температуры десорбции.

Keywords: absorption, corrosion, destruction, regeneration, circulation and regeneration, desulfurization, desorption process, activity and selectivity, desorption temperatures.

N-метилдиэтаноламин (МДЭА) обладает высочайшими абсорбционными свойствами для кислых газов. Поэтому в последние годы на многих газоперерабатывающих заводах в системе серы применяется вышеуказанный абсорбент (Шуртанское нефтегазоперерабатывающее управление и Мубарекский газоперерабатывающий завод). В то же время опыт применения МДЭА в производственных процессах очистки сероуглеродных газов, несмотря на его преимущества, результаты, используемые в этом методе очистки, во многом зависят от влияния массообменных процессов в промышленных масштабах по отношению к состояние первичных или вторичных аминов.

По сравнению с МЭА раствор МДЭА обладает низкой коррозионной активностью, меньшими повреждениями при деструктивном термическом расширении, меньшими энергозатратами на регенерацию и позволяет использовать его при сильном насыщении кислотными компонентами [1].

МДЭА широко используется с активированными растворами для очистки кислых смесей от состава различных газов. Известно использование пиперазина (ПП) в качестве активатора, также широко используются его алкилпроизводные - полиамины, алкилдиамины [1, 2].

Использование таких «активированных» аминов вместо ДЭА, селективного по отношению к SO₂ без активатора, дает возможность снизить энергетические затраты на регенерацию амина.

Исследования, проведенные с абсорбентами с соотношением МДЭА/ПП, подтвердили, что они обладают высокими абсорбционными свойствами по газам, а также H₂S и CO₂. В то же время установлено, что такой абсорбент обладает пониженной коррозионной стойкостью (который ДЭА также обладает таким свойством, если в его состав входит пиперазин) [5].

Можно предусмотреть использование активированных абсорбентов на основе МДЭА на существующих или новых газоочистных сооружениях в составе газоочистных сооружений.

Полученная информация дает возможность установить необходимые пропорции МДЭА/ДЭА в абсорбирующем растворе исходя из конкретных задач. Кроме того, когда требуется полное удаление H₂S и CO₂, мольное соотношение МДЭА/ДЭА примерно в два раза ниже мольного соотношения H₂S/CO₂ в первичном газе.

Таблица 1.

Скорость коррозии углеродистой сталимаркиСт 10в различных абсорбентах

Использование раствора смешанного абсорбента (МДЭА+ДЭА) вместо ДЭА позволяет повысить эффективность процесса сероочистки газа за счет снижения эксплуатационных затрат.

МДЭА (третичный амин) обладает низкой коррозионной активностью по сравнению с первичным МЭА (первичным) амином, то есть МДЭА ((30-50%)) позволяет использовать более концентрированные растворы по сравнению с МЭА (12-18%) блан. Коррозионные исследования, проведенные в приближенных к промышленным условиям, подтвердили низкую коррозионную активность растворов МДЭА [6, 7].

Использование МДЭА также обеспечивает экономию энергозатрат (нагрев пара) и выделение тепла при десорбции МДЭА меньше, чем при регенерации абсорбента, по сравнению с МЭА. Показано, что затраты тепла на регенерацию растворов МДЭА на 30-40% меньше, чем у МЭА [5, 6].

При использовании МДЭА разрушение абсорбента значительно снижается по сравнению с раствором МЭА. Происходит снижение пенообразования. Было установлено, что внутренние части устройств не содержат отложений от ранее использованных растворов на основе МЭА.

Такие положительные обстоятельства и, кроме того, указанная ранее низкая коррозионная активность раствора МДЭА, приводят к тому, что упрощается плановый ремонт оборудования и сокращаются затраты времени на него. Отсутствие отложений на внутренних поверхностях устройств повышает эффективность теплообмена и снижает затраты энергии [1, 3, 4].

При использовании растворов-абсорбентов на основе МЭА потери МЭА наблюдаются за счет удаления паров при температуре потока стадии десорбции 115°С - 130°С. Температура кипения (247°С) МДЭА значительно выше, чем у МЭА (170°С), а при регенерации раствора она существенно снижается при рабочих температурах поглотителей, т. е. до значения, близкого к нулю [ 1].

На следующем этапе исследований по очистке газов от кислых компонентов активность абсорбирующих композиций типа ДПП-1, ДПП-2, ДПП-3, ДПП-4, ДПП-5 и ДПП-6, полученных на основе ДЭА+ПГЭДМЭ+ПЭГММЭ изучены при селективном поглощении кислых компонентов природного газа и их селективности. Процесс абсорбции данных абсорбирующих составов для очистки газов от кислых компонентов осуществляется следующим образом: Давление 3-5 МПа; температура газа на входе в абсорбер - 30-55 ^оС; температура абсорбента, поступающего в абсорбер, 60-35 ^оС.

Приведены результаты исследований по определению активности и селективности абсорбирующих композиций типа ДПП-1, ДПП-2, ДПП-3, ДПП-4, ДПП-5 и ДПП-6 на основе ДЭА+ПГЭДМЭ+ПЭГММЭ при поглощении кислых компонентов из природный газ МЭА+ ПГЭДМЭ+ПЭГММЭ по сравнению с композициями на основе показал более высокие результаты. В частности, при проведении процесса абсорбции под давлением 3 МПа, температуре поступающего в абсорбер амина 35^оС, температуре газа 30^оС, массовая концентрация общей S до 0,011 г/м³, мольная доля СO₂ равна до 20%,  при использовании состава поглотителя серы ДПП-1 в природном газе, а при наличии состава поглотителя ДПП-2 видно, что массовая концентрация общего содержание S в природном газе снизилось до 0,032 г/м³,а мольная доля СO₂ снизилась до 0,46 % . Видно, что при использовании абсорбентов ДПП-1 и ДПП-2 массовая концентрация общей S снижалась до 0,001 г/м ³ при температуре газа/амина 45/40^оС приувеличении давления газа до 5 МПа .

Стоит отметить, что абсорбирующие композиции на основе МЭА+ДЭА +ПГЭДМЭ+ПЭГММЭЕ показали лучшие результаты по сравнению с композициями на основе МЭА и ДЭА. В частности, при давлении процесса абсорбции 3 МПа и температуре амина и газа 40/35^оС соответственно, в результате абсорбционной обработки абсорбентом МДПП-1 общее количество серы в природном газе составляет 0,02 г/м³, а количество углекислого газа - 0,35 %, а при абсорбции абсорбентом МДПП-2 общее содержание серы в газе - 0,001 г/м³, а содержание углекислого газа - до 0,36%, а в результате очистки абсорбирующим составом МДПП-5 общее содержание серы в газе составило 0,001 г/м³,а количество углекислого газа снизилось до 0,40%. По мере того как давление природного газа, поступающего в процесс абсорбции, увеличивается, а температура амина и газа снижается, мы видим, что эти показатели еще больше улучшаются.

Поглощение углекислого газа из состава природного газа в присутствии полученных абсорбирующих композиций значительно выше .

Мы знаем, что на газоперерабатывающих заводах температура аминов, поступающих в абсорбер, находится в пределах 40-50 ^оС, а температура газа - в пределах 25-35 ^оС, а давление газа, поступающего в абсорбер, находится в пределах поступающего абсорбера - 3-7 МПа (в зависимости от конструкции абсорбера, т.е. тарельчатые поглотители - при относительно низком давлении, а насадочные - при высоком). Чем выше давление газа, тем больше компрессоров требуется для его повышения. Поэтому созданы абсорбирующие композиции ДПП-1, МДПП-1, МДПП-2 и МДПП-5, показавшие высокие результаты по очистке газов от кислых компонентов при температурах Абсорбент/Газ 40/35 ^оС и давлении 3 МПа. Были отобраны и с ними проводились дальнейшие научные исследования. Изучены степень вспенивания этих абсорбирующих композиций в абсорбере и десорбере, альтернативные условия работы в процессах абсорбции и десорбции, их емкость и подобные свойства.

В ходе исследования оптимальных условий абсорбирующих композиций в процессе десорбции была определена необходимая энергия, т.е. температура, для выделения кислотных компонентов, поглощенных из их газового состава. Альтернативные температуры регенерации в процессе десорбции предельных аминов приведены в таблице ниже.

Таблица 2.

Температуры десорбции абсорбентных композиций

Заключение

Результаты определения оптимальной температуры полученных абсорбирующих композиций в процессе десорбции показали, что полученные абсорбирующие композиции десорбируются при более низких температурах по сравнению с водным раствором ДЭА. Здесь мы видим, что абсорбирующие композиции на основе МЭА десорбируются при более низких температурах по сравнению с другими композициями. Это можно объяснить тем, что МЭА десорбируется при более низких температурах, чем ДЭА.

При этом определяли десорбционное давление в процессе десорбции данных аминных композиций. Как видно из таблицы 2, давление в процессе десорбции абсорбирующих композиций относительно близко друг к другу, существенно не отличается от сорбентов, используемых в промышленности, и эти показатели показывают, что полученные в ходе исследований сорбентные композиции могут использоваться в промышленности без существенного изменения условий десорбции.

Список литературы:

1. Yuldashev T.R., Maxmudov M.J. Tabiiy gazni nordon komponentlardan absorbsion  usullarda  tozalash texnologiyalari. // Monografiya – “Intellekt” nashriyoti – 2022- 215 bet.
2. Tabiiy gazlarni nordon komponentlardan absorbsion usullarda kombinatsiyali aralashma yordamida tozalash texnologiyasi. //TDTU “Neft va gaz sanoati zamonaviy texnika va texnologiyalari, muammolarining innovatsion yechimi”. Respublika miqyosidagi ilmiy-amaliy anjuman.  2022 yil 26-27 sentabr. 362-366 bet.
3. Maxmudov M.J. Tabiiy gazlarni nordon komponentlardan tozalash.// Buxoro muhandislik texnologiya instituti. Fan va texnologiyalar taraqqiyoti. Ilmiy – texnikaviy jurnal. -№2, 2022, - 82-92 bet.
4. Yuldashev T.R., Makhmudov M.J., Svaykosov S.O. Modern liquidphase methods for gas feed sulfur purification  //Science and Education in Karakalpakstan. №3/1 (26) 2022. ISSN 2181-9203. – Р.31-35.
5. Yuldashev T.R., Adizov B.Z. “Tabiiy gazni nordon komponentlardan tozalashda ko‘pik hosil bo‘lish muammolari va uni yechish yo‘llari»  //“Fan va taraqqiyot” DUK. Kompozitsion materiallar – 2023, №2 son.- 125-128 bet.
6. Yuldashev T.R.  “Tabiiy gazlarni alkanolaminlar bilan  tozalash texnologiyasini    takomillashtirish”. // Monografiya –“Intellekt” nashriyoti – 2023- 148 bet.
7. Рахимов, Г. Б., Муртазаев, Ф. И., & Султонов, Н. Н. (2020). Усовершенствование утилизации дымовых газов на установке получения серы (Шуртанский газохимический комплекс).
8. Рахимов, Г. Б., & Муртазаев, Ф. И. (2020). УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ УТИЛИЗАЦИИ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ НА УСТАНОВКЕ ПОЛУЧЕНИЯ СЕРЫ (ШУРТАНСКИЙ ГАЗОХИМИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС). Интернаука, (43-1), 60-62.
9. Рахимов, Г. Б., & Муртазаев, Ф. И. (2020). CИНТЕЗ СОЕДИНЕНИЙ АЦЕТОНА И АММИАКА В СОСТАВЕ ЦИНКА НА ОСНОВЕ ПИРИДИНЫ. Точная наука, (79), 4-6.
10. Рахимов, Г. Б., & Муртазаев, Ф. И. (2019). Расчет потери от пылеобразования при производстве портландцемента. Точная наука, (45), 102-103.
11. Рахимов, Г. Б., & Муртазаев, Ф. И. (2019). Поликонденсационные иониты на основе фурфурола. Школа Науки, (6), 5-6.
12. Рахимов, Г. Б., Каршиев, М. Т., & Муртазаев, Ф. И. (2021). РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ И ПРОЦЕССА ОЧИСТКИ ПРИРОДНОГО ГАЗА ОТ СЕРНИСТЫХ СОЕДИНЕНИЙ. Universum: технические науки, (5-4 (86)), 92-94.
13. Рахимов, Г. Б., & Муртазаев, Ф. И. (2019). Присадки, улучшающие показатели дизельного топлива. Школа Науки, (6), 3-5.
14. Rakhimov, G. B. (2021). CORROSION PROTECTION OF HEAT EXCHANGERS USED ON THE DEVICE FOR AMINE CLEANING OF REGENERATION GASES" SHURTAN OIL AND GAS PRODUCTION DEPARTMENT". Точная наука, (105), 2-3.
15. Шоназаров, Э. Б., & Рахимов, Г. Б. (2021). ИНТЕНСИФИКАЦИЯ АППАРАТА ВОЗДУШНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ ПУТЕМ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ЕГО КОНСТРУКЦИИ. Universum: технические науки, (5-5 (86)), 98-100.
16. Рахимов, Г. Б. (2020). УЛУЧШЕНИЕ ПРОЦЕССА ТЕХНОЛОГИИ ОЧИСТКИ МЕТИЛДИЭТАНОЛ АМИНА ИСПОЛЬЗУЕМОГО В ГАЗООЧИСТКЕ. Интернаука, (4-2), 29-30.
17. Рахимов, Г. Б. (2020). ПРОИЗВОДСТВО АДСОРБЕНТА ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗОВ. Точная наука, (74), 6-7.
18. Рахимов, Г. Б., & Салохиддинов, Ф. А. (2018). ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ БЕЗНАПОРНЫХ ДЕРИВАЦИОННЫХ И МАШИННЫХ КАНАЛОВ НА КРУПНЫХ ГИДРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЯХ. Устойчивое развитие науки и образования, (6), 262-265.
19. Rakhimov Ganisher (2023). INCREASING THE EFFICIENCY OF HEAT EXCHANGE BY CHANGING THE CONSTRUCTION OF A SHELL AND TUBE HEAT EXCHANGER. Universum: технические науки, (5-8 (110)), 21-2.