способ очистки пирогаза от сероводорода и двуокиси углерода

Формула изобретения

Способ очистки пирогаза от сероводорода и двуокиси углерода путем абсорбции их водным раствором гидроксида натрия с последующим удалением из отработанного водного раствора гидроксида натрия унесенных углеводородов и полимеров, увлеченных из пирогаза, отличающийся тем, что часть отработанного водного раствора гидроксида натрия, предварительно освобожденного от растворенных в нем углеводородов и полимеров, возвращают на смешение с подаваемым на абсорбцию свежим водным раствором гидроксида натрия концентрацией 15 - 22 мас.% при объемном соотношении его и свежего водного раствора гидроксида натрия, соответственно равном (0,5 - 2) : 1, при этом унесенные углеводороды и полимеры из отработанного водного раствора гидроксида натрия при их содержании менее 300 мг/л удаляют отстоем, а при содержании их более 300 мг/л удаляют экстракцией органическим растворителем при объемном соотношении органического растворителя и отработанного водного раствора гидроксида натрия, соответственно равном (0,5 - 1) : 1, с последующим отстоем отработанного водного раствора гидроксида натрия и углеводородной фазы.

Описание изобретения к патенту

Заявляемый способ относится к области абсорбционной очистки газа от сероводорода и двуокиси углерода и может быть использован в химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей отраслях промышленности.

Известен способ очистки пирогаза от сероводорода и двуокиси углерода путем абсорбции их водным раствором гидроксида натрия со сбросом образующихся в процессе очистки сернисто-щелочных стоков (СЩС) в канализацию (см. Л. В. Талисман и И.Н. Смирнов "Химическая промышленность", 1968 г., N 1, с.25).

Недостатком данного способа является большое количество стоков, безвозвратные потери ценных химических компонентов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ, включающий абсорбцию сероводорода и двуокиси углерода из пирогаза водным раствором гидроксида натрия, последующую обработку отработанного водного раствора гидроксида натрия органическим растворителем и разделение образовавшихся фаз отстаиванием, охлаждение отработанной водной фазы гидроксида натрия до температуры 1-10^oC с кристаллизацией карбоната натрия и последующее отделение выпавшего осадка карбоната натрия от маточного раствора центрифугированием, промывку осадка концентрированным водным раствором гидроксида натрия при температуре 1-10^oC и возврат маточного и промывочного водных растворов гидроксида натрия на стадию абсорбции (см. SU 1769933 A1, кл. B 01 D 53/14, 1992).

Недостатком данного способа являются сложная технологическая схема, сложное аппаратурное оформление, низкий выход товарного продукта.

Целью заявляемого способа является увеличение выхода товарного продукта ( натриевых солей), пригодного для последующего использования, упрощение технологической схемы и аппаратурного оформления за счет исключения узлов охлаждения, кристаллизации, центрифугирования и промывки осадка карбоната натрия.

Поставленная цель заявляемого способа очистки пирогаза от сероводорода и двуокиси углерода достигается путем абсорбции их водным раствором гидроксида натрия с последующей обработкой отработанного водного раствора гидроксида натрия, содержащего углеводороды и полимеры, увлеченные из пирогаза, в количестве более 300 мг/л, органическим растворителем при объемном соотношении органического растворителя и отработанного водного раствора гидроксида натрия, соответственно равном (0,5-1):1, с последующим отстоем образовавшихся водной и углеводородной фаз и возвратом части отработанного водного раствора гидроксида натрия, освобожденного от растворенных в нем углеводородов и полимеров, на смешение с подаваемым на абсорбцию свежим водным раствором гидроксида натрия концентрацией 15-22 мас.% и соответственно при объемном соотношении (0,5-2):1. При содержании углеводородов и полимеров в отработанном водном растворе гидроксида натрия менее 300 мг/л их удаляют отстоем, а обработку органическим растворителем не проводят. После отстоя отработанный водный раствор гидроксида натрия также возвращают на абсорбцию.

Отличительным признаком заявляемого способа является возврат части отработанного водного раствора гидроксида натрия, предварительно освобожденного от углеводородов и полимеров, содержащихся в нем в количестве более 300 мг/л, после его обработки органическим растворителем и последующего отстоя образовавшихся водной и углеводородной фаз, а содержащихся в количестве менее 300 мг/л лишь после отстоя водной и углеводородной фаз на смешение с подаваемым на абсорбцию свежим водным раствором гидроксида натрия при объемном соотношении к свежему водному раствору гидроксида натрия, соответственно равном (0,5-2): 1. Свежий водный раствор гидроксида натрия имеет концентрацию 15-22 мас.%. За счет этого признака повышается концентрация натриевых солей в отработанном водном растворе гидроксида натрия, что увеличивает выход товарного продукта, позволяет исключить из схемы узлы охлаждения, кристаллизации, центрифугирования и промывки осадка карбоната натрия, что значительно упростит технологическую схему.

Выбранный интервал числовых значений концентрации свежего водного раствора гидроксида натрия обусловлен тем, что при концентрации ниже 15 мас.% не получится требуемая концентрация натриевых солей в отработанном водном растворе гидроксида натрия, а при концентрации выше 22 мас.% возможно выпадение кристаллов солей, что приведет к забивке арматуры и трубопроводов.

Выбранное объемное соотношение отработанного водного раствора гидроксида натрия и свежего водного раствора гидроксида натрия обусловлено тем, что ниже объемного соотношения 0,5:1 не получится требуемая концентрация натриевых солей в отработанном водном растворе гидроксида натрия, а выше 2:1 - экономически неэффективно.

Выбранное объемное соотношение органического растворителя и отработанного водного раствора гидроксида натрия обусловлено тем, что ниже объемного соотношения 0,5:1 не будут удалены достаточно глубоко растворенные в нем углеводороды и полимеры, а выше 1:1 - экономически неэффективно.

Отличительным признаком заявляемого способа является также удаление унесенных углеводородов и полимеров либо путем отстоя, либо обработкой органическим растворителем в объемном соотношении (0,5-1):1 с последующим отстоем в зависимости от содержания в отработанном водном растворе гидроксида натрия углеводородов и полимеров, что позволит также упростить технологическую схему.

На чертеже приведена принципиальная схема осуществления предлагаемого способа.

Исходный пирогаз по линии 1 направляют в абсорбер 2 для очистки от сероводорода и двуокиси углерода, куда одновременно по линии 3 подают рабочий водный раствор гидроксида натрия, который вступает во взаимодействие с сероводородом и двуокисью углерода с образованием отработанного водного раствора гидроксида натрия. Очищенный пирогаз выводят с установки по линии 4, а отработанный водный раствор гидроксида натрия с унесенными из пирогаза углеводородами и полимерами направляют по линии 5 в смеситель 6, куда по линии 7 подают органический растворитель для извлечения из отработанного раствора унесенных углеводородов и полимеров. В отстойнике 8 происходит отделение отработанного органического растворителя, который выводят с установки по линии 9. Отработанный водный раствор гидроксида натрия по линии 10 насосом 11 откачивают частично в виде товарного продукта, а частично возвращают по линии 12 на смешение со свежим водным раствором гидроксида натрия, направляемым в абсорбер по линии 13.

При содержании углеводородов и полимеров в отработанном водном растворе гидроксида натрия более 300 мг/л в смеситель 6 подают органический растворитель. При содержании менее 300 мг/л органический растворитель не подают, и отделение унесенных углеводородов и полимеров от отработанного водного раствора гидроксида натрия ведут отстаиванием в отстойнике 8.

В качестве рабочего водного раствора гидроксида натрия по линии 3 в абсорбер 2 подают свежий водный раствор гидроксида натрия с добавлением части отработанного водного раствора гидроксида натрия.

Пример 1. Очистке подвергают пирогаз с производства этилена следующего состава, мас.%: CH₄ - 15,26; C₂H₆ - 8,65; С₂H₄ - 29,73; C₃H₈ - 0,78; C₃H₆ - 20,92; C₃H₄ - 0,13; C₄ - 15,06; C₅ - 7,5; H₂ - 1,56; C₂H₂ - 0,35; CO₂ - 0,02; H₂S - 0,04.

Очистку проводят при температуре 45^oC, давлении 16 кгс/см² в тарельчатом абсорбере.

После очистки углеводородный состав пирогаза не изменяется, содержание сероводорода снижается до 0,00001 мас.%, а двуокиси углерода - до 0,001 мас. %.

В процессе очистки пирогаза из куба абсорбера был получен отработанный раствор гидроксида натрия с содержанием эфирорастворимых веществ 165 мг/л.

Часть отработанного водного раствора гидроксида натрия после отстоя от углеводородов и полимеров возвращают на смешение со свежим водным раствором гидроксида натрия концентрацией 15 мас.% в объемном соотношении 0,5:1 для приготовления рабочего раствора. В процессе очистки пирогаза указанным рабочим раствором был получен отработанный водный раствор гидроксида натрия следующего качества:

Плотность при 20^oC, г/см³ - 1,168

Общее содержание солей в пересчете на оксид натрия, г/л - 125,94

В том числе:

гидроксид натрия - 29,06

сульфид натрия - 69,36

карбонат натрия - 27,52

содержание эфирорастворимых веществ, мг/л - 67,0

содержание механических примесей, мг/л - 4,0

Пример 2. Очистке подвергают пирогаз с производства этилена такого же состава, что в примере 1, при температуре 50^oC и давлении 18 кгс/см².

В процессе очистки получают отработанный водный раствор гидроксида натрия с содержанием эфирорастворимых веществ 350 мг/л.

Часть отработанного водного раствора гидроксида натрия после обработки его органическим растворителем в объемном соотношении 0,5:1 и последующего отстоя возвращают на смешение со свежим водным раствором гидроксида натрия концентрацией 22 мас.% в объемном соотношении 2:1 для приготовления рабочего раствора.

В процессе очистки пирогаза указанным рабочим раствором был получен отработанный водный раствор гидроксида натрия следующего качества:

Плотность при 20^oC, г/см³ - 1,2

Общее солесодержание в пересчете на оксид натрия, г/л - 182,05

В том числе:

гидроксид натрия - 27,28

сульфид натрия - 79,40

карбонат натрия - 75,37

содержание эфирорастворимых веществ, мг/л - 63,00

содержание механических примесей, мг/л - 6,00

Пример 3. Очистке подвергают пирогаз с производства этилена такого же состава, что в примере 1, при температуре 50^oC и давлении 18 кгс/см². В процессе очистки получают отработанный водный раствор гидроксида натрия с содержанием эфирорастворимых веществ 350 мг/л.

Часть отработанного водного раствора гидроксида натрия после обработки его органическим растворителем в объемном соотношении 1:1 и последующего отстоя возвращают на смешение со свежим водным раствором гидроксида натрия концентрацией 22 мас.% в объемном соотношении 2:1 для приготовления рабочего раствора. В процессе очистки пирогаза указанным рабочим раствором был получен отработанный водный раствор гидроксида натрия с содержанием эфирорастворимых веществ 48 мг/л, остальные показатели качества как в примере 2.

Пример 4. Очистке подвергают пирогаз с производства этилена такого же состава, что в примере 1, при температуре 50^oC и давлении 18 кгс/см². В процессе очистки получают отработанный водный раствор гидроксида натрия с содержанием эфирорастворимых веществ 350 мг/л. Часть отработанного водного раствора гидроксида натрия после обработки его органическим растворителем в объемном соотношении 1: 1 и последующего отстоя возвращают на смешение со свежим водным раствором гидроксида натрия концентрацией 15 мас.% в объемном соотношении 0,5: 1 для приготовления рабочего раствора. В процессе очистки пирогаза указанным рабочим раствором был получен отработанный водный раствор гидроксида натрия с содержанием эфирорастворимых веществ 45 мг/л, остальные показатели качества как в примере 1.

Пример 5. Очистке подвергают пирогаз с производства этилена такого же состава, что в примере 1, при температуре 50^oC и давлении 18 кгс/см². В процессе очистки получают отработанный водный раствор гидроксида натрия с содержанием эфирорастворимых веществ 350 мг/л. Часть отработанного водного раствора гидроксида натрия после обработки его органическим растворителем в объемном соотношении 0,5:1 возвращают на смешение со свежим водным раствором гидроксида натрия концентрацией 15 мас.% в объемном соотношении 0,5:1 для приготовления рабочего раствора. В процессе очистки пирогаза указанным рабочим раствором был получен отработанный водный раствор гидроксида натрия с содержанием эфирорастворимых веществ 62 мг/л, остальные показатели качества как в примере 1.

Полученные в примерах результаты приведены в таблице.

Из приведенной таблицы видно, что предлагаемый способ очистки пирогаза позволяет получить отработанный водный раствор гидроксида натрия с повышенной концентрацией натриевых солей, являющихся высокоценными солями, используемыми, например, в целлюлозно-бумажной промышленности. Весь получаемый отработанный водный раствор гидроксида натрия по качеству соответствует требованиям ТУ 38.103615-87 на каустик отработанный, используемый в целлюлозно-бумажной промышленности, т.е. выход товарного продукта увеличивается до 100 мас.%.