Синтез и исследование азотсодержащих олигомеров для очистки природного газа от сероводорода

АННОТАЦИЯ

В статье рассматриваются результаты измерения вязкости синтезированного азот содержащего олигомера. Изучен состав и структура полученного олигомера, установленный методом ИК- спектроскопии и данными элементного анализа. На основании результатов проведенных исследований, было показано, что полученный новый азот содержащий олигомер может быть использовано для очистки серы от попутных нефтяных газов.

ABSTRACT

Viscosity measurement results of the synthesized nitrogen containing oligomer are considered in the article. The composition and structure of the obtained oligomer determined by the method of IR spectroscopy and elemental analysis data have been studied. Based on the results of carried out research, it has been shown that the obtained new nitrogen containing oligomer can be used to purify sulfur from associated petroleum gases.

Особенностью развития мирового топливно -энергитического комплекса в настоящее время является увеличение в его структуре доли природного газа. Природный газ остается самой быстро растущей составляющей в мировом потреблении энергии.

Рациональное применение попутного нефтяного газа — это один из наиболее актуальных вопросов для топливно-энергетического комплекса Узбекистана.

Наличие сероводорода в природном и попутном нефтяном газе приводит к большим трудностям при промышленной разработке месторождений нефти и газа. Это связано с высокой стоимостью большинства установок сероочистки и сопутствующей им инфраструктуры.

Наличие в попутном нефтяном газе даже относительно небольшого содержания сероводорода (H₂S < 1% об.) приводит к интенсивной коррозии оборудования, арматуры и трубопроводов.

В настоящее время для очистки природного газа используют аминную обработку, которая является хорошо известной технологией по удалению H₂S и CO₂ путем абсорбции и химической реакции. Выбор растворителя зависит от процессных параметров, и каждый из алканоламинов дает возможность воспользоваться их преимуществами в подходе к следующим обработкам: DEA, MEA, MDEA, особые растворители [1, с. 13-20].

Подача кислого газа на абсорбер является местом контакта раствора нерегенерированного амина, который спускается вниз по колонне [2, с. 59-60]. Вещества кислого газа, H₂S и/или CO₂, абсорбируются раствором амина, а обессеренный газ выходит из абсорбера и идет дальше на переработку. Обогащенный амин затем идет в систему регенерации, где происходит утилизация не регенерированного амина в контакторе.

В настоящее время явно выражена тенденция роста объема промышленного производства азотсодержащего абсорбента и расширение областей его применения в очистки природного газа. Несмотря на большой ассортимент материалов, на основе азотсодержащего абсорбента, требуется доработка составов и технологии применительно к условиям эксплуатации.

Реакция полиэтиленполиамина с формалином процесса получения, схематически может быть представлена следующим уравнением:

Нами синтезированы новые азотсодержащие олигомеры, при этом были изучены оптимальные режимы получения олигомеров, такие как температура, вязкость и соотношение исходных компонентов, изучены их ИК-спектры.

Приведены, для сравнения, некоторые данные из полученных результатов.

В таблице 1 показаны результаты измерения вязкости для разбавленных растворов азот содержащих олигомеров. Для определения вязкости растворов олигомеров было использовано капиллярный вискозиметр Уббелоде и метод, основанный на измерении времени истечения чистого растворителя и растворов различной концентрации (начинали с концентрации 1% ного раствора со следующим разбавлением раствора до  концентрации 0,5; 0,25; 0,125), при постоянной температуре 22^оС. По показаниям таблицы 1 была построена диаграмма (рисунок 1) и  по диаграмме была определена характеристическая вязкость олигомеров.

Таблица 1

Измерение вязкости разбавленных растворов азот содержащих олигомеров

Рисунок 1. Зависимость η_уд/С или  In η_отн/С от концентрации

На ИК-спектре видно, что полосы азот содержащего олигомера соответствуют полосы поглощения, соответствующие валентными колебаниями связей областях 2850- 1470см^-1, имеются  полосы поглощения, подтверждающие наличие -СН₂- групп, и полосы поглощения в области 1200-1300см^-1, в трет-аминах наблюдаются две полосы. R-NH₂ (R).

ИК-спектр содержит полосы поглощения в области полосы поглощения в областях 3300-3440см^-1, соответствующие углерод и азот содержащим группам. (Рисунок 2).

Рисунок 2. ИК-спектр азот содержащий олигомер

Таким образом, характеристические свойства азотсодержащего олигомера были определены методом ИК-спектроскопии и было доказано, что олигомер может быть использовано для очистки серы от попутных нефтяных газов.