СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОТИВОВСПЕНИВАЮЩИХ РЕАГЕНТОВ В ПРОЦЕССАХ АМИНОВОЙ ОЧИСТКИ ГАЗА

АННОТАЦИЯ

В работе рассмотрена проблема интенсивного пенообразования в процессах аминовой очистки природного газа с использованием растворов диэтаноламина (ДЭА). Цель исследования заключается в оценке эффективности противовспенивающих реагентов, определении оптимального состава и концентрации нового пеногасителя. Эффективность оценивалась по таким параметрам, как высота пены, время её разрушения и устойчивость пенного слоя при различных дозировках. В результате разработана новая антипенная композиция EG1951E на основе блок-сополимера ЭО–ПО–ПДМС, продемонстрировавшая высокую эффективность в аминных средах.

ABSTRACT

This paper examines the problem of intense foaming in amine natural gas purification processes using diethanolamine (DEA) solutions. The aim of the study was to evaluate the effectiveness of antifoaming agents and determine the optimal composition and concentration of a new defoamer. Efficiency was assessed using parameters such as foam height, foam collapse time, and foam layer stability at various dosages. As a result, a new antifoam composition, EG1951E, based on an EO-PO-PDMS block copolymer was developed, demonstrating high efficiency in amine environments.

Ключевые слова: пеногаситель, сравнительная оценка, ЭО-ПО-ПДМС, диэтаноламин, аминные растворы, пеногашение, термостабильность.

Keywords: defoamer, comparative evaluation, EO–PO–PDMS, diethanolamine, amine solutions, foam suppression, technological stability.

Введение. В процессе аминовой очистки природного газа одной из актуальных технологических проблем является образование устойчивой пены в растворах диэтаноламина (ДЭА) [1], что негативно влияет на эффективность массообмена [2] и стабильность работы оборудования [3]. Несмотря на применение промышленных противовспенивающих реагентов, их эффективность в условиях загрязнённых и регенерированных растворов часто снижается [4]. В связи с этим возникает необходимость разработки новых, более эффективных противовспенивающих композиций [5], способных обеспечить стабильную работу процесса в различных эксплуатационных условиях [6].

В настоящее время на многих газоперерабатывающих заводах широко применяются различные реагенты на основе полиакрилатов и силиконов, в том числе такие противовспениватели [7], как RXSOL, SF-40M, Nalco EC9055A (на ШГКМ). Данные реагенты отличаются определённой стабильностью и эффективностью в подавлении пенообразования [8]. Однако результаты практического применения показывают, что их эффективность в ряде случаев снижается в насыщенных и регенерированных растворах диэтаноламина (ДЭА), содержащих органические примеси, продукты деградации, а также при повышенных температурах. В результате высота пены недостаточно снижается, а её разрушение происходит медленно [9].

Методы и материалы. С целью устранения указанных недостатков в рамках данного исследования был разработан новый противовспениватель на основе блок-сополимера ЭO-ПO-ПДМС. Данная композиция представляет собой сбалансированное сочетание трёх компонентов, обеспечивающее стабильную работу в аминной среде, снижение поверхностного натяжения пены и её быстрое разрушение [10]. Основной целью исследования является сравнительная оценка промышленного противовспенивателя Nalco EC9055A, применяемого на ШГКМ, и нового разработанного противовспенивателя марки EG1951E, а также изучение их эффективности в растворах ДЭА и определение оптимального состава и концентрации применения.

Экспериментальные исследования проводились в лабораторных условиях с использованием модельных растворов диэтаноламина (ДЭА), имитирующих насыщенные и регенерированные технологические среды. В ходе испытаний контролировались основные параметры пенообразования: высота пены, скорость её образования и время полного разрушения. Все измерения выполнялись при одинаковых температурных и гидродинамических условиях для обеспечения сопоставимости результатов. В качестве реагентов были использованы промышленный противовспенивающий агент Nalco EC9055A и разработанный состав EG1951E на основе ЭО-ПО-ПДМС блок-сополимера. Дозировка реагентов варьировалась в пределах, принятых для промышленного применения, с целью определения оптимальной концентрации, обеспечивающей максимальный эффект подавления пенообразования.

Полученные экспериментальные данные обрабатывались методом сравнительного анализа с последующей статистической оценкой эффективности каждого реагента. Особое внимание уделялось устойчивости действия противовспенивателей в условиях загрязнённых и регенерированных растворов ДЭА, а также их способности сохранять эффективность при изменяющихся технологических параметрах. Дополнительно проводилась оценка влияния состава реагентов на динамику разрушения пенного слоя во времени, что позволило более точно определить кинетику процесса пеногашения. Это дало возможность выявить различия в механизме действия исследуемых противовспенивателей. Также анализировалась стабильность работы реагентов при длительном контакте с аминной средой, что имеет важное значение для их промышленного применения. Полученные результаты использовались для обоснования эффективности разработанного состава EG1951E по сравнению с промышленным аналогом.

Результаты и обсуждение.  Результаты показали, что новая композиция на основе ЭО-ПО-ПДМС (25,2–37,8–37 %) по сравнению с промышленным противовспенивателем значительно снижает высоту пены и ускоряет её разрушение в два раза. Это имеет важное значение для повышения стабильности и эффективности процессов аминовой очистки газа. Сравнительные параметры приведены в таблице 1,2.

Таблица 1.

Сравнительная оценка эффективности пеногасителей в насыщенном растворе ДЭА

Таблица 2.

Сравнительная оценка эффективности пеногасителей в регенерированном растворе ДЭА

Результаты анализа показывают, что разработанный противовспениватель на основе ЭО-ПО-ПДМС обладает более высокой эффективностью по сравнению с Nalco EC9055A в насыщенной системе ДЭА (рис.1.).

Рисунок 1. Сравнительный анализ действия пеногасителей в растворе ДЭА

В ходе исследования были испытаны композиции ЭО-ПО-ПДМС различной концентрации, а также оценена их способность к образованию и удержанию пены. Установлено, что композиция с соотношением 25,2–37,8–37 % демонстрирует наилучшие результаты. Проведенные эксперименты показали, что пеногаситель, разработанный на основе EO-PO-PDMS, оказывает существенное влияние на процесс пенообразования в аминных системах. Анализ проводился на регенерированных и насыщенных кислым газом растворах диэтаноламина. В обоих случаях наблюдалось значительное снижение уровня пенообразования.

Заключение. Было установлено, что пеногаситель на основе ЭО-ПО-ПДМС обладает рядом преимуществ. Во-первых, он демонстрирует более высокую эффективность в насыщенных системах ДЭА, обеспечивая стабильность и управляемость процессов пенообразования. Во-вторых, при испытании различных соотношений компонентов выявлены значительные различия в эффективности, что подтверждает оптимальность разработанной композиции и её адаптивность. Таким образом, разработанный пеногаситель EG1951E может быть рекомендован в качестве эффективной и надёжной альтернативы существующим промышленным реагентам для повышения стабильности и эффективности газоочистительных процессов.

Список литературы:

1. G.E. Eshdavlatova, L.S. Kamolov, Ch. Bobilova. Determining the content of thermostable salts in alkanolamine solution // O‘zbekiston milliy universiteti xabarlari, 2026. ISSN 2181-7324. Tashkent. 487-490 – P.
2. Voinov N. A., Nikolaev N.A., Kustov A.V. Hydrodynamics and Mass Exchange in Vortex Rectifying Column // Russian Journal of Applied Chemistry. – 2009. – Vol. 82, №. 4. – P. 730 - 735.
3. Eshdavlatova G.E., Kamalov L.S. Determination of the amount of carbon dioxide in various units in amine solutions. Universum: Technical Sciences. Issue: 10(127). October 2024. Part 4. 55-58 p. Moscow.
4. Kikhavani T., Sademirinejad M., Investigating the foaming phenomenon in the absorption tower of gas refinery using response surface methodology and determining the effective antifoam. Pet Sci. 2018, 27, 116–127.
5. Chen X., Freeman S.A., Rochelle G.T. Foaming of aqueous piperazine and monoethanolamine for CO₂ capture // Int. J. Greenh. Gas Control 2011, 381–386.
6. Von Phul, S.A. Stern, L., “Antifoam - What is it?”, Laurance Reid Gas Conditioning Conference, Norman, OK, 2005.
7. Dubois L., Tomas D. Carbon dioxide absorption into aqueous amine based solvent: modeling and absorption tests// ScienceDirect. Energy Procedia/  - 2011. – P. 1353- 1360.
8. Ariyapadi S., Strickland, J.F., and Rios, J.A., Study evaluates design of high-capaciti CO₂ injection plants, Oil GasJ., 104 (33), 74, 2006.
9.  Eshdavlatova G.E., Kamalov L.S., Achieving high selectivity in amine cleaning of natural gases // QarDU xabarlari. 2024 1/2. 95-100 p.
10. Eshdavlatova G.E., Kamolov L.S. Causes of foaming during amine purification of natural gases from sour components and factors affecting its intensity. Scientific and technical journal of the development of science and technology. 2025/1. pp. 61-64. Bukhara.