Образование термостойких солей в аминовых растворах очистки природных газов | Статья в журнале «Молодой ученый»

Библиографическое описание:

Хасанов А. С., Сатторов М. О., Ямалетдинова А. А. Образование термостойких солей в аминовых растворах очистки природных газов // Молодой ученый. — 2015. — №2. — С. 223-225. — URL https://moluch.ru/archive/82/14945/ (дата обращения: 12.12.2018).

Очистка газов аминами растворами от кислых компонентов (СО2 и H2S) является типичным процессом хемосорбции, широко распространенным в настоящее время в нефтегазовой промышленности по причине того, что аминные растворы обладают хорошей поглотительной способностью. Сегодня узбекским нефтегазовым предприятиям, использующим этот метод очистки, необходимы новые эффективные способы решения проблем, связанных с эксплуатацией аминных установок, таких, как потери амина при уносе, коррозийный износ оборудования. вспенивание рабочих растворов, загрязнение продуктами деградации и т. д. Устранение этих негативных факторов является первостепенной задачей, так как они непосредственно влияют на производительность аминной системы и качество продукции.

В ходе очистки газов протекают реакции с образованием побочных соединений (формамидов, аминокислот, оксазолидонов, мочевины, диаминов), в аминный раствор попадают примеси, например тяжелые углеводороды и сульфид железа, которые оказывают негативное влияние на ведение процесса, например, повышают вспениваемость растворов, увеличивают скорость коррозии.

Газы, подвергаемые очистке растворами этаноламинов, могут содержать большое количество различных примесей, необратимо реагирующих с аминами: сернистых соединений, карбоновых кислот и др. Со всеми этими соединениями амины образуют термостойкие соли (ТСС) — любые ионные соединения, которые не могут быть выведены из аминного раствора нагреванием (например, в регенераторе или десорбционном устройстве). Данные соли не ограничиваются только соединениями, возникающими в результате реакций с загрязняющими примесями, накапливающимися в контакторе. Это также соли, возникающие при введении «нейтрализаторов» и других специальных добавок, а также солей, проникающих в амин в результате утечки охлаждающей воды и т. п.

Научной новизной в данной работе является исследование и анализ кубового остатка абсорбера кислого газа узла подготовки газового сырья ШГХК — насыщенного раствора ДЭА на предмет присутствия в нем термостойких солей.

Когда катионом соли является протонированный (связанный) амин, соли носят название термостойких аминных солей (ТСАС). Обычно соли, в которых катионную часть составляет не протонированный амин, а натрий или калий, не принимаются во внимание, что ведет к неправильной оценке состава раствора. Исследования химических лабораторий показали, что независимо от природы катиона любой вид термостойких солей оказывают одинаковое влияние, повышая уровень коррозии. Считается, что между негативно заряженными анионами и ионом сульфида происходит своего рода борьба за ионное железо в пассивационном слое, при этом анионы формируют стабильные комплексы соединений.

Термостойкие соли обычно получают название по аниону ионной пары, например, ацетаты, сульфаты, тиоцианаты, бутираты, оксалаты, хлориды, фосфаты и т. п. Данные соли носят название термостойких, потому что не выводятся из раствора и не покидают «связанный» амин после прохождения раствором регенератора. Каждый моль ТСС блокирует моль амина, препятствуя очистке от кислых газов. Все это уменьшает эффективность работы системы и может привести к усложнению условий аминной циркуляции, большему использованию пара в ребойлере аминной десорбции, низкому выведению серы из питательного или рабочего раствора газа, пониженной производительности.

Известны следующие способы накопления термостойких солей в алканоламинных системах:

1)        реакция цианистого водорода и/или нитрила (продукты — формат, ацетат, тиоцианид);

2)        окисление H2S (сульфат, тиосульфат);

3)        абсорбция или добавление крепкого кислого аниона (хлорид, сульфат, фосфат);

4)        окисление и распад этанола амина (формат, оксалат, ацетат);

5)        гидролиз СО, катализированного металлами (формат).

Очень маленькая концентрация первичных реагентов в обработке газа приводит к постепенному образованию термостойких солей.

Известно, что анионы многих термостойких солей входят в соединения с железом. Эти соединения получаются в результате реакций:

Fe(H2O)6+2 + n(анион) ↔ Fe(анион)n(2-n) + (6-n)H2O, где n=1 до 6.

Анионы, как тиоцианид, формат и ацетат, анионы обычных аминных термостойких солей формируют соединения с железом. Эти соединения потом вызывают растворение сульфида железа, что приводит к большему образованию ионов железа.

Термостойкие соли и продукты распада способствуют тому, что карбонат и сульфид железа становятся примерно в 30 раз более растворимы в ненасыщенной среде аминной системы. Когда амин попадает обратно в контактор и «собирает» СО2 и H2S, карбонат железа и сульфид железа осаждаются, оставляя ТСС и продукты распада свободными. Эти свободные соединения попадают обратно в ненасыщенный раствор, в котором они «вытягивают» железо. Этот процесс может повторятся снова и снова, вызывая сильную коррозию в ненасыщенном растворе, что приводит к нестабильной работе всей системы.

Для определения состава ТСС был проведен качественный и количественный анализ кубового остатка абсорбера кислого газа — насыщенного аминового раствора в лабораторных условиях.

В таблице 1 приведены основные определенные анионы ТСС, их общее количество, которое в пересчете на аминовый 31,81 %-ный раствор составляет 0,13 %.

Таблица 1

Анионы ТСС

Вес молекул, кг/кмоль

Содержание ТСС, ppm

Ацетат

[CH3COO]-

59,04

44

Формиат

[HCOO]-

45,02

63

Сульфат

[SO4]2-

48,03

104

Тиосульфат

[S2O3]2-

56,07

160

Хлорид

Cl-

35,45

63

Оксалат

[C2O4]2-

44,01

10

Бутират

[C3H7COO]-

87,11

10

Пропионат

[C2H5COO]-

73,07

10

Тиоцианат

[SCN]-

58,08

12

Гликолят

[CH3CH2OO]-

75,05

29

Нитрат

[NO3]2-

62,00

10

Всего:

Ср.=50

532

 

Также в результате исследования насыщенного раствора амина были определены содержания следующих растворенных примесей: термостойкие аминные соли — 0,05 %; сильные катионы — 184 ppm; осажденные частицы — 4 мг/л; аминокислоты — 0,163 % (высокое содержание); H2S — 72 ppm; CO2–1599 ppm. Также в растворе присутствуют необразующие ТСС анионы — 26 ppm.

Удаление и контроль за ТСС обеспечит необходимую их концентрацию для эффективной работы производства, а также понизит уровень коррозии. Наиболее перспективным и рациональным методом удаления ТСС из аминных систем является метод очистки аминовых растворов ионообменными смолами.

 

Литература:

 

1.         Технология переработки сернистого природного газа Текст.: Справочник/А. И. Афанасьев, В. М. Стрючков, Н. И. Подлегаев и др. — Под ред. А. И. Афанасьева. -М.: Недра, 1993. 152 с.

2.         Мурин В. И., Кисленко Н. Н., Сурков Ю. В. Технология переработки газа и конденсата: Справочник: В 2 ч. — М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2002. — Ч.1–517 с.: ил.

3.         Агаев, Г.А., Настека, В.И., Сеидов, З. Д. Окислительные процессы очистки сернистых природных газов и углеводородных конденсатов Текст. — М.: Недра, 1996. 301 е.; ил.

4.         Дж. Прайс Экономичная очистка аминового раствора Текст. // Нефтегазовые технологии. 1996. — № 1–2. — С. 58–59. Мановян, А. К. Технология первичной переработки нефти и природного газа Текст.: учебное пособие для вузов. — Изд. 2-е — М.: Химия, 2001. — 568 е.; ил.

5.         Ященко В. Л., Лысикова Т. И. Повышение эффективности подготовки и комплексной переработки газа. — Баку, 1983. — с. 114–119.

6.         Стюарт Э.Дж., Ланнинг Р. А. Сокращение потерь реагента на установках очистки аминами // Нефтегазовые технологии — 1995. — № 2. — с.53–56.

Основные термины (генерируются автоматически): соль, анион, сульфид железа, соединение, результат реакций, продукт распада, ненасыщенный раствор, кубовой остаток абсорбера, SCN, HCOO.


Похожие статьи

Синтез органических производных меди (II)

Вначале получали водные растворы исходных веществ. Для этого навески сегнетовой соли

Полученные растворы сливали, в результате чего выпадал осадок виннокислой (тартрата)

Из уравнения реакции находили теоретический выход — масса продукта составила 13,3 г; тогда...

Усовершенствование процесса получения цианистого натрия

Раствор цианистого натрия, выходящий из абсорберов, во избежание разложения

В результате анализа технологической схемы на соответствие нового способа требуется

Тепловые эффекты в реакциях окисления вольфрамата железа при обработке нитратом...

Использование количественного анализа на внеурочных занятиях...

Базируется на измерении объема газа, который образуется или поглощается в результате химической реакции.

Приливается 5 мл. аммонийной буферной смеси; Затем по каплям добавляется раствор

Качественное определение анионов в почве на внеурочных занятиях.

Значение серосодержащих реагентов в амперометрическом...

Эта особенность ТАА до сих пор никем не использовалась для разработки прямых методов титрования катионов, потому что в водном растворе реакция образования тиоацетамидатного комплекса, как правило, всегда сопровождается побочной реакцией образования сульфидов...

Кондуктометрическое определение железа | Статья в журнале...

Результаты кондуктометрического титрования 5,6 мг железа(III) раствором аскорбиновой кислоты вприсутствии различных количеств буферной смеси Бриттона- Робинсона (Р = 0,95; ± ΔХ, n-5).

Образование продуктов деструкции в аминовых растворах...

Скорости побочных реакций обычно низки, продукты которых при длительной циркуляции раствора накапливаются в системе.

Для определения состава продуктов деструкции диэтаноламина был проведен качественный и количественный анализ кубового остатка...

Тепловые эффекты в реакциях окисления вольфрамата железа...

Рассмотрим реакцию вольфрамата железа с нитратом натрия и карбонатом натрия с изменением степени окисления азота от +5 до +2. Эта реакция наиболее вероятна с точки зрения конечного продукта — монооксида азота (NО)...

Комплексообразование в системе Zr(SO4) 2 — лимонная кислота...

Гидролитический распад цитратов циркония (IV) начинается уже в кислой среде.

— 192 с. 9. Кочергина, Л. В. Термохимическое исследование реакций кислотно-основного взаимодействия в водном растворе лимонной кислоты / Л. В. Кочергина, В. П. Васильев, Д. В. Крутов, О. Н...

Синтез органических производных меди (II)

Вначале получали водные растворы исходных веществ. Для этого навески сегнетовой соли

Полученные растворы сливали, в результате чего выпадал осадок виннокислой (тартрата)

Из уравнения реакции находили теоретический выход — масса продукта составила 13,3 г; тогда...

Усовершенствование процесса получения цианистого натрия

Раствор цианистого натрия, выходящий из абсорберов, во избежание разложения

В результате анализа технологической схемы на соответствие нового способа требуется

Тепловые эффекты в реакциях окисления вольфрамата железа при обработке нитратом...

Использование количественного анализа на внеурочных занятиях...

Базируется на измерении объема газа, который образуется или поглощается в результате химической реакции.

Приливается 5 мл. аммонийной буферной смеси; Затем по каплям добавляется раствор

Качественное определение анионов в почве на внеурочных занятиях.

Значение серосодержащих реагентов в амперометрическом...

Эта особенность ТАА до сих пор никем не использовалась для разработки прямых методов титрования катионов, потому что в водном растворе реакция образования тиоацетамидатного комплекса, как правило, всегда сопровождается побочной реакцией образования сульфидов...

Кондуктометрическое определение железа | Статья в журнале...

Результаты кондуктометрического титрования 5,6 мг железа(III) раствором аскорбиновой кислоты вприсутствии различных количеств буферной смеси Бриттона- Робинсона (Р = 0,95; ± ΔХ, n-5).

Образование продуктов деструкции в аминовых растворах...

Скорости побочных реакций обычно низки, продукты которых при длительной циркуляции раствора накапливаются в системе.

Для определения состава продуктов деструкции диэтаноламина был проведен качественный и количественный анализ кубового остатка...

Тепловые эффекты в реакциях окисления вольфрамата железа...

Рассмотрим реакцию вольфрамата железа с нитратом натрия и карбонатом натрия с изменением степени окисления азота от +5 до +2. Эта реакция наиболее вероятна с точки зрения конечного продукта — монооксида азота (NО)...

Комплексообразование в системе Zr(SO4) 2 — лимонная кислота...

Гидролитический распад цитратов циркония (IV) начинается уже в кислой среде.

— 192 с. 9. Кочергина, Л. В. Термохимическое исследование реакций кислотно-основного взаимодействия в водном растворе лимонной кислоты / Л. В. Кочергина, В. П. Васильев, Д. В. Крутов, О. Н...

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Синтез органических производных меди (II)

Вначале получали водные растворы исходных веществ. Для этого навески сегнетовой соли

Полученные растворы сливали, в результате чего выпадал осадок виннокислой (тартрата)

Из уравнения реакции находили теоретический выход — масса продукта составила 13,3 г; тогда...

Усовершенствование процесса получения цианистого натрия

Раствор цианистого натрия, выходящий из абсорберов, во избежание разложения

В результате анализа технологической схемы на соответствие нового способа требуется

Тепловые эффекты в реакциях окисления вольфрамата железа при обработке нитратом...

Использование количественного анализа на внеурочных занятиях...

Базируется на измерении объема газа, который образуется или поглощается в результате химической реакции.

Приливается 5 мл. аммонийной буферной смеси; Затем по каплям добавляется раствор

Качественное определение анионов в почве на внеурочных занятиях.

Значение серосодержащих реагентов в амперометрическом...

Эта особенность ТАА до сих пор никем не использовалась для разработки прямых методов титрования катионов, потому что в водном растворе реакция образования тиоацетамидатного комплекса, как правило, всегда сопровождается побочной реакцией образования сульфидов...

Кондуктометрическое определение железа | Статья в журнале...

Результаты кондуктометрического титрования 5,6 мг железа(III) раствором аскорбиновой кислоты вприсутствии различных количеств буферной смеси Бриттона- Робинсона (Р = 0,95; ± ΔХ, n-5).

Образование продуктов деструкции в аминовых растворах...

Скорости побочных реакций обычно низки, продукты которых при длительной циркуляции раствора накапливаются в системе.

Для определения состава продуктов деструкции диэтаноламина был проведен качественный и количественный анализ кубового остатка...

Тепловые эффекты в реакциях окисления вольфрамата железа...

Рассмотрим реакцию вольфрамата железа с нитратом натрия и карбонатом натрия с изменением степени окисления азота от +5 до +2. Эта реакция наиболее вероятна с точки зрения конечного продукта — монооксида азота (NО)...

Комплексообразование в системе Zr(SO4) 2 — лимонная кислота...

Гидролитический распад цитратов циркония (IV) начинается уже в кислой среде.

— 192 с. 9. Кочергина, Л. В. Термохимическое исследование реакций кислотно-основного взаимодействия в водном растворе лимонной кислоты / Л. В. Кочергина, В. П. Васильев, Д. В. Крутов, О. Н...

Синтез органических производных меди (II)

Вначале получали водные растворы исходных веществ. Для этого навески сегнетовой соли

Полученные растворы сливали, в результате чего выпадал осадок виннокислой (тартрата)

Из уравнения реакции находили теоретический выход — масса продукта составила 13,3 г; тогда...

Усовершенствование процесса получения цианистого натрия

Раствор цианистого натрия, выходящий из абсорберов, во избежание разложения

В результате анализа технологической схемы на соответствие нового способа требуется

Тепловые эффекты в реакциях окисления вольфрамата железа при обработке нитратом...

Использование количественного анализа на внеурочных занятиях...

Базируется на измерении объема газа, который образуется или поглощается в результате химической реакции.

Приливается 5 мл. аммонийной буферной смеси; Затем по каплям добавляется раствор

Качественное определение анионов в почве на внеурочных занятиях.

Значение серосодержащих реагентов в амперометрическом...

Эта особенность ТАА до сих пор никем не использовалась для разработки прямых методов титрования катионов, потому что в водном растворе реакция образования тиоацетамидатного комплекса, как правило, всегда сопровождается побочной реакцией образования сульфидов...

Кондуктометрическое определение железа | Статья в журнале...

Результаты кондуктометрического титрования 5,6 мг железа(III) раствором аскорбиновой кислоты вприсутствии различных количеств буферной смеси Бриттона- Робинсона (Р = 0,95; ± ΔХ, n-5).

Образование продуктов деструкции в аминовых растворах...

Скорости побочных реакций обычно низки, продукты которых при длительной циркуляции раствора накапливаются в системе.

Для определения состава продуктов деструкции диэтаноламина был проведен качественный и количественный анализ кубового остатка...

Тепловые эффекты в реакциях окисления вольфрамата железа...

Рассмотрим реакцию вольфрамата железа с нитратом натрия и карбонатом натрия с изменением степени окисления азота от +5 до +2. Эта реакция наиболее вероятна с точки зрения конечного продукта — монооксида азота (NО)...

Комплексообразование в системе Zr(SO4) 2 — лимонная кислота...

Гидролитический распад цитратов циркония (IV) начинается уже в кислой среде.

— 192 с. 9. Кочергина, Л. В. Термохимическое исследование реакций кислотно-основного взаимодействия в водном растворе лимонной кислоты / Л. В. Кочергина, В. П. Васильев, Д. В. Крутов, О. Н...

Задать вопрос