Способ извлечения -метилпирролидона из газов

опиЪ 449 235 Сакц Советских Социалистических Республик(22) Заявлено (23) Приор ит (31) 128075 Опубликовано Дата опублик 24.03.72 (21) 1 745/23-4 25.03.71 Государственны к итет 3) США ета Министров СС 5.11.75. Б 1 ол; 53) УДЬ; 5 7,745.07(088.8) Е 1 нин делам нзабре и открытий диия описания(72) Авторы изобретения Иностранцысирас и Артур Анджело Белизио (С(1 А) Гипократс Иностраипая фирмаГ. А. ф, КорпорейшнИИЯ3 ГАЗОВ 2 ия Х-алкилляктах Вдкэт и,и ОтВодят ки л 1 бо для транс Виьх газов). Таки чк как ды окись се,После удалс поссСдипе прод 1 уюцей обрз с1 а иэ 1 ЗЗОВ для по:лспортировкие газы можры и иссгоио Рд лютея уже Изобретепис относится к спосооу извлечсиия Х-а и;1,дктдмов, а иг,;сино Х-метистпрролидопд из газов, образующихся при очистке ириродиых газов от сероводорода, двуокиси углерода и ссроуглсрода путем абсорбши 5 1 юслсдпих указапиым растворителем. Одпдко Во Время абсорбции пскоторос количество М-мстилпирроли;она теряется зд счет испареВтя или уиоса потоком очпщспиого газа.Цель пзобрстситя - извлечение Х-мстилиирролидопд из газов -- достигается тем, что укдзянпыс смеси Обр 202 тьядОт три- и;1 и тстрдэтилсвгликолем или Х-циклогсксипирролидоиом. После тесного коптяктировашгя газов, содержащих упесеипыи Х-длкиллакта.,1, с жидким растворителем, растворптель, содержащий растворспиый Х-алкиллдктам, собирают, отделяют от газов и в.деляОт,-агкиллактам известными приемами.Растворитсли, использусмыс для извлсче 1 пи Х-мстилпирролидона из газов, должны иметь более высокую температуру кипения, чем извлекаемый Х-алкпллактам и должпы растворять его. Примером таких растворителей, кроме названных выше, могут служить 25 нитробспзол, диэтилеигликоль, простые моно- и диэфиры диэтилспгликоля, дибутилфталат, трихлорбсизол, бутилкарбитолы, 2-фсноксиэтаиол, триэтаполамин, ияфтал;и 1, ацетамид, ттндол, линолин, минеральное масло, глицерин, Э 0,2.3,4-тстрдг 1,дро- идфтол, жидкпс иизомолскуляриыс полиэтилс 1 гликоли, димстилоыс эфиры полпэтилсигликолси, дпдлкиловые эф 11 ры Г,1 ико.я и г.пцсри 111, )кидкпс при тсм ердтурс шжс 200 С, в том числе метиловый и ЭТИЛОЯЫ 1 Э 1 М 1 РЬт ПРОПП аси. И ПО 1 ИИРОП 1 ЗСЯ гликолей, жидкие пропилеи- и полипропиленгликоли, Х-алкпл-бис-пирро,гидоиы, 1,6-оис- Х-пирролидил .ксд.,стплси, Х-к-окилпирролидоп, 1,3-Х-пирролидилбутц, Х 1-н-дсцпл-, Х- ундецил-, Х-додецил-, Х-тстрддсцил-, Х-гс 1;садсцилпрролидоны, Х-н-гсксиг 1-, Х-н-октпл-, Х- изооктил-, Х-я-децис-, Х-удсцил-, М-додецил-, Х-тетрадсцис 1-, Х-гсксядсцигпиперпдоиы.Извлечение 1 Х-мстилпирролидоиа из газов ".1 Ожпо 11)ОВО,1 ит 1 э.,побым извсст 1 ьм способом, Обсспечивд 1 ощим эффективное контактирование гдзОВ и жидкостей, В тох 1ис,1 с бя 1 эботирогаиие газа через жидкость; рдзбрызгиВдиис ж;дкости в потоке газа, противоточное контактирование в башиях или колоннах иасадочиого или тярельчдтоо типа, что пдболее грсдпочт;тельно.при первичной обработке М-метилгИрроли;оном.Жи,кий Х-алкил;актам, использовав пый дл 51 це 1 ВцчцОЙ дос 01 оциопИЙ Очистки ГязОВ, например для обессеривация, удаления двуокиси серы или для дегидратации, пагрсвают для удаления растворенных в нем сероводорода и двуокиси серы. Абсорбцроваццую воду отгоняют при атмосферном давлении цлц Б вакууме. Абсорбироваццые высококипящие углеолоролы удаляют из Х-алкиллактамов либо псрсгопкой, либо вь)саливанием с помощью насыщенных растворов водных электролитов и используют в качестве источника тепла прц перегонке.Раст 01 сОстОящиЙ из 11-ялкилляктамя и растворителя-аосорбецта лля него соби 1 ают и Выделяют цз него Ы-алкиллактам. СобрапцыЙ растВОрцтель, содеркяциЙ 1 смцОГО М-алкиллак Гама, с 1 ова коцнецтрцруют, п,слпочтитсльпо пер(.гоцкой при атмосферном давлении или в вакууме, и удаляют М-алкиллактам.Для более легкого раздслсгпия разппца между температурами кцпсция растворителя и К-мстцлпрролцдопа лолкца быть не меньше 25 Г.Эта разница может быть меныцс, если разделение проводить в Вакууме и в Высокоэффективных ректификаццоцных колоннах. 1(,ак отогпдпш.)й М-алкцллактам, так и повторцо копцсцтрцропдцные расторцтсли:1 ожЦО БПОБЬ ИСПОЛЪЗОВЯТЬ Б ППОЦСССС.Растворцтель, прцмецяемый ллц извлсчспия М-длкиллдктахОБ, 1;е лолжец содержать волы. Олцдко присутствие в пем ло 3 вес, О/О воды пе намного уме)п,Пает его рдстворяюШУ 10 СПОСООПОСТЬ ПО ОТЦОЦСЦП 10 и .Ч 1-ЯЛКПЛЯК- тамам и цс создает затрулцепий цри регснсра(,иц.11 о с экоцомичсской точки зрения выгодцо, чтобы содеркг)511 е Воды Б рдсторитслс было м 1 Пц:)альных. Количество рдстворцтс- ЛЯ ДЛЯ ИЗБЛСЧСПИЯ ПСПаРЕЦЦОГО И УЦСССЦЦОГО М-алкплл актам а составляет 1 - 1 О ОД от количества Х-алкиллактама Б зависимости от температуры, давления и вязкости жидкости Бо время дегидратации природного газа.П р и м е р 1. Дегидратация природного газа.Природный газ (дагление 56,25 кг/сл, температура 21,1 - 26,6 С, 18,1 кг волы в 28300 лз газа) при 26,6 С вводят в колонну 1 (см. фиг. 1) по трубопроводу 2.В секци 1 о 8 первичпой абсорбции, имеющую восемь тарельчатых барботеров, из устройства 4 разбрызгивают М-метилпирролидоц со скоростью 83,2 л на 28300 лР газа.Х-Метилпирролидоц, проходя сверху вниз, абсорбирует водяцые пары из природного газа и собирается внизу колонны.Природный газ, попадаюцпй в секциювторичной абсорбции, содержащу)о три тарельчатых барботера, через тарельчатый барбо тер 6, имеет точку росы 0 + 5 С. Оц уносит с собой 1,8 - 2,7 кг Х-мстилпцррогПдоца цд 28300 л" газа. Нз устройста 7 и секции 5 разоызГПВЯ)от трпэт 1 Лецгсиколь ТЭ 1) со 5 скоростью 8,3 л ца 28300 л(" гдзд.Секция 5 содержит три тарсльчатьх барботера. Приролный гдз контактирует цротцвотоке с ТЭГ и удаляется цз колонны, с точкой росы 1 - 23,3) - ( - -28,9) С.ТЭГ, содержащий ),-хСтцлпцрролило:1, цакаплцвается ца тарельчдтом барботерс 6. Х- Метилпирролилоц, содержащий абсорбироваццую волу, по трубо:1 рооду 8 через теплообмеццик-умсцьшцтсль лалснця 9 посту;(ает Б регецератор 10, пагрсвасмый до -"49 - 165" С, в котором Х-метилПирролидоц, содержащий ьолу, отгоняют илц мгно)ецио испаря)от под давлением 0,35 - 0,56 кг/сл 2. Некоторые тяжелыс углеводороды, прцсутстуощц"приролцом газе и дбсорбцру 1(щиеся Х-метцлпцрро.)илццом, Отлсляот от БО,(ы и скцга 10 т. Очищецньй Х-мстЛпиррогПдоп цо тпубопроводу 11 чс сз теплообмсц(гик-умсньшитель ддлсция 9, Г;с сГО Охляж;яют и сжимя 10 т, цосту - пает в устройство 4. Смесь ТЗГ ц 1-хст 1 лпирролилоца, котораяцякап;1 ивяетс 51 цижс тарс 1 ь)дтОГО баоотсрд 6, по трубо:(роволу 12 подаот г. аппарат 18 дл 5 повторного копцсцтрирования, цагрсвасмый ло 190.5 - 204,4 С, отгопя)от Б Баку, мс и паровым насосом по трубоп 1)оводу 14 псрекачцвглот в регенсратор 10, глс его Б:)оьь очищают, ТЗГ Боз;)дщают Б устройсто 7 по 35 трубопроводу 1П 1 ц м е р 2. ДСГи,1 с)аьи 51 . )Про;П 100газа.Про(ол 51 т опыт, кяк Б примере 1, 1 О заменив ТЗГ на Х-ццклогсксилпцрролц;10 ц. Полу Я 10 т при)0;1 пыЙ Газ с ток 01 ОСЬ 1 цижс-- 25 С. Вследствие малой Гязкостп У-ццклосксипир 1 олидопа э(фскти 1)ост КО;10 ц 1 увеличивается. Аппа )ат 18 работает при тсмцсратурс 190,5- - 204,4 Г и далсции 50,8 .1(л 45 рт. ст,.П р и и е р 3, Дгидратдцця црцро"цогогаза.П)иродный газ из сквджццы (дал Пис56,25 кг/сл 2, температура 26,6 С) пода)от в 50 аппарат 1 б (см, фиг, 2), в который через устройство 17 рдзбрызгцвают М-хетилпирролидон, Природный га" после легилратации Б секции 18 первичпой абсорбции проходит в секцшо 19 вторичной абсорбции, где оц контак тирует с ТЗГ, разбрызгиваемым цз головки20, И-Метилпирролилоп, уносимый природным газом, абсорбируется ТЭГ и вместе с ним накапливается внизу колонны. Эту смесь Г(-мстилпирролидона, ТЗГ и воды по трубопрого лу 21 через теплообменцик 22 полают в приемник 23, из которого часть смеси по трубопроводу 24 отволят г аппарат 2 з лля повторого копцептрировдция, работающий при 190,5 - 204,4 С, г;,с отгоцяют Х-хСтилп(рроб 5 лилон и примеси ТЭГ.о 5 20 25 зо 35 40 45 50 55 60 65 Отогнанный И-метилссирролссдосс и примеси по трубопроводу 26 поступают в регецератор 27.Повторно концентрированный ТЭГ, находящийся на дне аппарата 25, по трубопроводу 28 подают в головку 20,Большую часть смеси 1-метилпссрролидоца и ТЭГ по трубопроводу 29 вводят в регенератор 27, работающий при температуре 148,9 - 176,6 С и давлении 0,35 - 0,56 кг/слР, Примеси, включая воду, абсорбссровассссьсе углеводороды и примеси природных газов кислого характера, отгоняют, а почти безводную (менее 1 - 2 осоо воды) смесь ТЭГ и ч-метилпирролидона подают по трубопроводу 30 через теплообменник 22, где охлаждают и сцпжасот давление, в устройство 17.В начале работы установки Х-метсслпссрролидон вводят через устройство 17 и смешивают с частью ТЭГ, При нормальной скорости подачи ТЭГ из головки 20 и смеси ссз устройства 17 получают природный газ с подходящей точкой росы при достижении соотношения между К-метилпирролидоном и ТЭГ - 10: 1. Присутствие ТЭГ в Х-метилпирролидоне мало влияет на эффективность процесса дегидратации природного газа.П р и м е р 4. Дегидратация природного газа.Проводят процесс, как в примере 3, используя вместо ТЭГ Х-циклогексилпссрролссдон. Эффективность процесса в присутствии указанного растворителя выше, чем при использовании ТЭГ.При замене ТЭГ на тетраэтиленгликоль (см. пример 3) требуется несколько большая скорость циркуляции.П р и м е р 5. Удаление двуокиси серы из топливных газов.Топливные газы (700000 м/час, 0,2 Ъ двуокиси серы) электростанций мощностью 250000 квт, работающих на битуминозном угле, охлаждают до 37,7 - 48,9 С, отделяют от золы и вводят в колонну 1 (см. фиг.). Топливные газы контактируют с потоко.;с 11-метилпирролидона, вводимого через устройство 4 при 26,6 - 43,3 С со скоростью 18900 л/мин. Газы из секции 3 первичной абсорбции проходят через тарельчатые барботеры 6, контактируя с тетраэтиленгликолем, вводимым через устройство 7 со скоростью 380 - 3800 л/мин, Количество тетраэтиленглнколя зависит от погодных условий и температуры абсорбции. Газы, выходящие из секции 3 через тарельчатый барботер б, уносят 680 кг/час Х-мстилпирролидона. После секции 5 вторичной абсорбции унос уменьшается до 18,1 кг/час. Х-Метилпирролидон, собирающийся на дце колонны, очищают, как в примере 1.Тетраэтиленгликоль, накопившийся ца барботере б, повторно концентрируют, как в примере 1, а Х-метилпирролидон, отпаренный из него, регенерируют как в примере 1. Топливные газы, выходящие из колонны 1, содержат примерно в десять раз меньше двуокиси серы, чем на входе в нее,Двуокись серы, удаляемую из М-метилпцрролидоца, восстанавливают и получают2 т,час элементарной серы,Извлечение такого большого ссолссчества серы позволяет покрыть расходы па эту опе. рацшо и дополнительные каппта;сьцые затраты ца установку и растгорцтели.П р и м е р 6. Обессериванпе природногогаза.Природный газ (температура 26,6 С, давление 56,2 кг/смЧ, насыщенный водой и содержащий газы кислого характера, вводят в колонну 1 (см, фиг. 1). Эффективность установки 226500 - 28300 мздень природного газа. Секция 3 первичной абсообцип содержит двадцать тарельчатых барботеров-Метсслпирролссдон разбрызгивают из устройства 4 со скоростью 189,2 л/мин. Смесь Х-мстилпссрролидона, воды, абсороироваццой цз природного газа, и почти всей серы, содержащейся в кс;слых компонентах природного газа, собирается на дне колонны 1,Очищенный природный газ на входе в секцию 5 имеет точку росы - 23,3 С. Количест о сероводорода и других газов кислого характера в нем уменьшается до максимально приемлемого для трубопроводов. Потери Х-метилпирролидона за счет уноса и испаренпч составляют 2,6 - 3,6 кг на 28300 лс природного газа, выходящего из секции 3 первичной абсорбции.Природный газ через тарельчатый барботер поступает в секцию 5, снабженную пятью тарельчатыми барботерами, и контактирует с Х-цссклогексил-пирролслдоном, разбрызгиваемым из устройства 7 со скоростью 11,3 - 30,2 л,мин на 28300 лР природного газа,Природный газ, выходящий из колонны 1, имеет точку росы примерно - 5 С и содержит 0,22 кг Х-метсслпирролссдона и Х-цссклогексилпирролидона на 28300 лс,Х-Метсслпирролидоц вместе с абсорбированными соединениями серы и водой по трубопроводу 8 через теплообменник-умецьшитель давления 9 поступает в регецератор 10, работающий при температуре 148,9 - 176,6 С и давлении 0,35 - 0,56 кг/ем. Сероводород и другие серусодержащие газы превращают в элементарную серу. Небольшое количество высококипящих и/пли ароматических углеводородов отделяют, конденсируют и используют в качестве источника тепла. Двуокись углерода и водяные пары выводят в атмосферу.Смесь Х-циклогексилпирролидона с абсорбированным М-метилпссрролидонохс, накапливаю.цаяся в секции 5 вторичной абсорбции, с барботера 6 по трубопроводу 12 вводят в аппарат 13, в котором отгоняют Х-метсслпссрролидоц, и выводят его в регецератор 10 для очистки и возвращения в колосссс по трубопроводу 11.М-Циклогексилпирролидон из аппарата 13491235 7 А по трубопроводу 15 возвращают в устройство 7. Из газа извлекают более 6,7 т 1 день элементарной ссрьь Доход, получаемый за счет извлечения серы и углеводородов, примепясмых в качестве источника тепла, покрывает стоимость эксплуатации аппаратуры, а также часть капитальных затрат. Общая потерл К-метилпирролидопа и Х-циклогексилппрролидона незначительна по сравнешпо с полной стоимостью установки. Для обработки 226500 в 2831 л/день газа потеря этих веществ, включая утечку, составляет менее 4,53 кг,день. П р и м е р 7. Полупроизводственная установка, моделирующая установку примера б, эффективно работает с применением ТЭГ или тетраэтиленгликоля, но для последнего тре буется небольшое уьеличсние скорости циркуляции. Предмет изобретения 10 Способ извлечения Х-метилпирролидонаиз газов, отгичаощийся тем, что газовые смеси обрабатывают три- или тетраэтиленгликолем или М-циклогексилпирролидоном с последуюшим выделением целевого продукта из 15 растворителя известными приемами.491235 Фиг 2 Составитель И. Бочарова Техред Е. Лодурушина Еапчектор В. Гтман Редактор Т. Шарганова Тип, Харьк. фил, пред. сПатент Заказ 145/201 Изд. М 108 Тираж 529 Поди исцое ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, Ж-З 5, Раушская наб., д. 4/5