RU2069583C1

RU2069583C1 - Adsorbent on the basis of molecular sieves

Info

Publication number: RU2069583C1
Authority: RU
Inventors: Апельт Урсула; Элльверт Карл-Хайнц; Хорн Зигфрид; Зайдель Рюдигер; Беттке Вольфрам; Пенот Жан; Любовь Алексеева; Альберт Цыбулевски; Васил Фатихов; Александр Соболев; Иркин Ваганов; Вадим Мокин
Original assignee: Хеми ГмбХ Биттерфельд-Вольфен; Ниигаз
Priority date: 1992-07-01
Filing date: 1992-07-01
Publication date: 1996-11-27

Abstract

FIELD: natural gas purification. SUBSTANCE: new adsorbent based on molecular lattice is to facilitate reducing carbon oxysulfide formation in adsorption plant and simultaneously to possess high dynamic adsorption capacity to adsorb hydrogen sulfide in the stream of gas under purification. When using mixture of binders, containing attapultite and strongly swelling bentonite along with a plastifier, it was found that adsorbents based on NaCaA-type zeolite can be obtained by means of which in adsorption plant sulfur compounds are removed from natural gas and carbon oxysulfide formation is essentially reduced. EFFECT: increased adsorption capacity and inhibited hydrogen sulfide formation. 3 cl, 1 tbl

Description

Изобретение описывает адсорбент на молекулярно-решетчатой основе, использующийся преимущественно в форме гранул и помещающийся в адсорбционную установку для очистки природного газа. The invention describes an adsorbent on a molecular lattice basis, used primarily in the form of granules and placed in an adsorption unit for purification of natural gas.

В целом речь идет о гранулах со значительным содержанием компонентов синтетических цеолитов и связующих веществ, помещающихся в газообразные и жидкие среды для удаления соединений серы. In general, we are talking about granules with a significant content of components of synthetic zeolites and binders placed in gaseous and liquid media to remove sulfur compounds.

Известен адсорбент для очистки газов на основе цеолита СаA с глинистым связующим [I]
При удалении соединений серы из природного газа при помощи адсорбентов на молекулярно-решетчатой основе, посредством реакции сероводорода с диоксидом углерода, образуется конечный продукт реакции сероуглерода (COS) и вода. Данное образование (СOS) снижает степень очищения природного газа, а также качество очищенного газа после адсорбции. Причиной каталитической реакции между сероводородом и диоксидом углерода являются соединения используемых цеолитов, в особенности известных своими структурно-активными отношениями. Доказательства о влиянии связующих веществ на реакцию, вследствие которой происходит преобразование цеолитов, до сих пор не известны.Known adsorbent for gas purification based on zeolite CaA with clay binder [I]
When sulfur compounds are removed from natural gas using molecular sieve-based adsorbents, by the reaction of hydrogen sulfide with carbon dioxide, the end product of the carbon disulfide (COS) reaction and water are formed. This formation (COS) reduces the degree of purification of natural gas, as well as the quality of the purified gas after adsorption. The reason for the catalytic reaction between hydrogen sulfide and carbon dioxide are the compounds of the zeolites used, especially those known for their structurally active relations. Evidence of the effect of binders on the reaction resulting in the conversion of zeolites is still not known.

В основе изобретения стоит задача проведения очистки природного газа в адсорбционных установках, причем в очищенном газе содержание газообразных сернистых веществ сероводорода и сероокиси углерода снижается до минимума. Было найдено, что с помощью смеси cвязующих, состоящей из компонентов аттапульгита и способного к хорошему набуханию бентонита и пластификатора можно получить связанные адсорбенты на основе молекулярного сита, с помощью которых в адсорбционных установках в значительной степени можно удалить сероводород из природного газа, так что сильно сокращается образование сероокиси углерода при одновременно высокой динамической емкости адсорбции H₂S.The basis of the invention is the task of purifying natural gas in adsorption units, and in the purified gas, the content of gaseous sulfurous substances of hydrogen sulfide and carbon sulfide is reduced to a minimum. It was found that using a mixture of binders consisting of attapulgite components and capable of good swelling of bentonite and a plasticizer, it is possible to obtain bound adsorbents based on a molecular sieve, which can be used to significantly remove hydrogen sulfide from natural gas in adsorption plants, which greatly reduces the formation of carbon sulphide with a simultaneously high dynamic adsorption capacity of H ₂ S.

Обнаружено, что при участии связующего вещества, состоящего из компонентов аттапульгита и бентонита, обладающего высокой способностью к набуханию, а также пластификатора, могут быть получены адсорбенты, при помощи которых из природного газа в адсорбционной установке удаляются соединения серы, причем образование сероуглерода (СOS) значительно снижается при одновременно высокой динамической адсорбционной поглощаемости H₂S.It was found that with the participation of a binder consisting of components of attapulgite and bentonite, which has a high swelling ability, and also a plasticizer, adsorbents can be obtained by which sulfur compounds are removed from natural gas in the adsorption unit, and the formation of carbon disulfide (СOS) is significantly decreases with simultaneously high dynamic adsorption absorption of H ₂ S.

Адсорбирующий агент на молекулярно-решетчатой основе, согласно изобретению, может быть получен известными способами, например, следующим образом: порошок типа NaCaA c молекулярно-решетчатой структурой со степенью ионообменности, равной 60 75% перемешивается в сухом виде с порошкообразным бентонитом, обладающим высокой способностью к набуханию, с порошкообразным аттапульгитом, а также с пластификатором. Далее, добавляя формующую жидкость, доводят смесь до пластической массы и формуют из нее гранулы различного вида (круглые, палочкообразные и т.д.), после чего полученный адсорбент на молекулярно-решетчатой основе подвергают сушке и обжигу. В качестве пластификатора может быть использован поливиниловый спирт и углеродоксиметилцеллюлоза в различных пределах вязкости. The molecular-lattice-based adsorbing agent according to the invention can be obtained by known methods, for example, as follows: a NaCaA-type powder with a molecular-lattice structure with a degree of ion exchange of 60 to 75% is mixed in dry form with powdered bentonite having a high ability to swelling, with powdered attapulgite, as well as with a plasticizer. Then, adding the molding liquid, the mixture is brought to a plastic mass and various kinds of granules are formed from it (round, rod-shaped, etc.), after which the obtained adsorbent on a molecular lattice basis is dried and fired. As the plasticizer, polyvinyl alcohol and carbonoxymethyl cellulose can be used in various viscosity ranges.

Общий объем гранул в процессе их образования колеблется в определенных границах, значения которых даны в специальной литературе. The total volume of granules during their formation varies within certain boundaries, the values of which are given in the specialized literature.

Обнаружено, что в общем связующем веществе количество аттапульгита и бентонита, обладающего высокой способностью к набуханию, может быть выбрано произвольно, но предпочтительное количественное соотношение аттапульгита и бентонита должно быть равно соответственно 2 7% и 93 98%
Полученный адсорбент на молекулярно-решетчатой основе и с комбинацией связующих веществ аттапульгита-бентонита обладает высокой адсорбционной возможностью по отношению к сероводороду и малой каталитической активностью при переходе сероводорода в сероуглерод (СOS): что позволяет не применять дополнительные операции по удалению из очищенного газа сероуглерода (СOS). Таким образом, одновременно происходит повышение качества процесса очищения и качества очищенного газа, причем экономичность процесса очистки природного газа в установках повышается.It was found that in the total binder, the amount of attapulgite and bentonite with high swelling ability can be chosen arbitrarily, but the preferred quantitative ratio of attapulgite and bentonite should be equal to 2 7% and 93 98%, respectively
The obtained adsorbent on a molecular lattice basis and with a combination of binders attapulgite-bentonite has a high adsorption capacity with respect to hydrogen sulfide and low catalytic activity upon the transition of hydrogen sulfide to carbon disulfide (СOS): this allows not to use additional operations to remove carbon disulfide (СOS) from the purified gas ) Thus, at the same time there is an increase in the quality of the purification process and the quality of the purified gas, and the efficiency of the natural gas purification process in plants is increased.

Одновременно, с сохранением высоких механических качеств, может быть сведено до минимума образование пыли в адсорбенте, благодаря чему продлевается время его пригодности в момент использования в адсорбционной установке. At the same time, while maintaining high mechanical qualities, dust formation in the adsorbent can be minimized, thereby extending its suitability at the time of use in the adsorption unit.

Дальнейшее пояснение открытия происходит на основе вводного примера. Further explanation of the discovery is based on an introductory example.

Пример. Цеолит NaCaA со степенью ионообменности, равной 75% перемешивается в сухом виде до однородного состояния с 22% связующего вещества с добавлением пластификатора, причем ведется расчет обезвоженных субстанций. Связующее вещество составляется из аттапульгита, бентонита или из смеси компонентов. После образования однородной порошкообразной смеси и добавления воды получают пластическую массу, которую пропускают сквозь поперечник диаметром 1,8 мм. Затем полученный продукт, подверженный сушке и обжигу, приобретает определенные механические и адсорбционные свойства. Example. ZeColit NaCaA with a degree of ion exchange equal to 75% is mixed in dry form to a homogeneous state with 22% binder with the addition of a plasticizer, and dehydrated substances are calculated. The binder is composed of attapulgite, bentonite or a mixture of components. After the formation of a homogeneous powder mixture and the addition of water, a plastic mass is obtained, which is passed through a diameter of 1.8 mm. Then the resulting product, subject to drying and firing, acquires certain mechanical and adsorption properties.

Гранулированный материал помещается в адсорбционную установку для удаления соединений серы из природного газа, а в потоке очищенного газа измеряется содержание сероуглерода (COS). Данные содержатся в нижеприведенной таблице. The granular material is placed in an adsorption unit to remove sulfur compounds from natural gas, and the carbon disulfide content (COS) is measured in the stream of purified gas. The data are contained in the table below.

Как видно из таблицы, палочкообразные гранулы, помещенные в адсорбционную установку для удаления соединений серы из природного газа, способствуют наименьшему образованию сероуглерода, одновременно обладают высокой динамической адсорбционной способностью поглощения сероводорода H₂S в потоке очищаемого газа, по сравнению с гранулами, произведенными с участием только глинистых связующих веществ.As can be seen from the table, rod-shaped granules placed in an adsorption unit to remove sulfur compounds from natural gas contribute to the smallest formation of carbon disulfide, at the same time they have a high dynamic adsorption capacity for absorbing hydrogen sulfide H ₂ S in the stream of gas being purified, in comparison with granules produced using only clay binders.

Гранулы, полученные при использовании смеси связующих веществ аттапульгита-бентонита, имеют в достаточной степени положительные механические свойства и обладают длительным временем пригодности в момент их использования в адсорбционной установке. Granules obtained using a mixture of binders of attapulgite-bentonite, have a sufficiently positive mechanical properties and have a long shelf life at the time of their use in the adsorption installation.

Claims

1. The adsorbent based on a molecular sieve, mainly for the purification of natural gas from gaseous sulfurous substances, containing a zeolite of the NaCaA type and a binder based on clay minerals, characterized in that the binder contains a mixture of attapulgite and bentonite at a ratio of 2 7% and 93 98% respectively.

2. The adsorbent according to claim 1, characterized in that it contains, wt.

Zeolite type NaCaA 78
Clay binder 22
3. The adsorbent according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that it contains a zeolite of the NaCaA type with a degree of ion exchange of Na ⁺ 60 75 mol. Ca ⁺⁺ 25 40 mol.