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CN104069716A - 一种从酸性气流中除去co2及硫化物的溶剂及其应用 - Google Patents

一种从酸性气流中除去co2及硫化物的溶剂及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种从酸性气流中除去CO2及硫化物的溶剂及其应用，目的在于提供一种具有高CO2及硫化物脱除率的溶剂。该溶剂包括如下重量百分比的组分：复合胺20～60%，活化剂1～10%，水余量，活化剂由环丁砜和二甘醇组成，复合胺为N-甲基二乙醇胺。本发明能够用于从酸性气体中除去CO2、硫化物，其以复合胺作为主吸收剂，同时辅以环丁砜和二甘醇组成的活化剂，通过组分之间的相互协同配合，能够有效提高CO2和硫化物脱除率。与传统的脱硫方法相比，本发明能深度脱除H2S、CO2、COS、硫醇等酸性物质，从而减少了处理工序，从而具有更高的经济价值。同时，本发明的溶剂还具有可再生、能循环利用、成本低、效果好等优点，对于降低酸性气体的处理成本具有重要意义。

Description

一种从酸性气流中除去CO2及硫化物的溶剂及其应用
技术领域
本发明涉及气体净化领域，尤其是气体脱CO2及硫化物领域，具体为一种从酸性气流中除去CO2及硫化物的溶剂及其应用，该溶剂能用于天然气、合成气、炼厂气、液化石油气等酸性气流脱CO2及硫化物。 
背景技术
工业气体中通常含有CO2、H2S和COS、各种硫醇、硫醚等有害杂质，在进一步利用前，必须将这些二氧化碳及硫化物杂质脱除干净。到目前为止，应用于气体脱硫脱碳的技术已不下上百种，最常见的是酸性气流与有机溶剂（或有机溶剂的水溶液）在气体净化装置中接触，通过有机溶剂（或有机溶剂的水溶液）对气体中的CO2、硫化物进行脱除，已经有大量文献进行了相应的报道。总体而言，用于气体脱CO2及硫化物的净化溶剂主要有物理溶剂、化学溶剂两种。 
物理溶剂主要依靠物理吸收，典型的物理溶剂有环丁砜和它的衍生物、直链酰胺、NMP（N-甲基吡咯烷酮）、N-烷基吡咯烷酮、甲醇以及聚乙烯醇二烷基醚的混合物。而化学溶剂则是基于化学反应，使酸性气生成易移去的化合物，从而达到脱除CO2、硫化物的目的。举例来说，工业上最常用的化学药剂是醇胺，因为生成的盐容易分解或者容易被蒸汽汽提，胺因此可以循环使用。从气流中除去酸性成分比较好的胺主要包括：乙醇胺（MEA）、二乙醇胺（DEA）、三乙醇胺（TEA）、二异丙醇胺（DIPA）、胺基乙氧基乙醇（AEE）、甲基二乙醇胺（MDEA）以及添加了各种活化剂的MDEA。 
对于化工领域而言，如何进一步提高酸性气流中CO2及硫化物的脱除深度，一直是人们研究的热点。 
发明内容
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种从酸性气流中除去CO2及硫化物的溶剂及其应用。本发明的溶剂能够用于从酸性气体中除去CO2、硫化物，其以复合胺作为主吸收剂，同时辅以环丁砜和二甘醇组成的活化剂，通过组分之间的相互协同配合，能够有效提高CO2和硫化物脱除率。与传统的脱硫方法相比，本发明能深度脱除H2S、CO2、COS、硫醇等酸性物质，从而减少了处理工序，从而具有更高的经济价值。同时，本发明的溶剂还具有可再生、成本低等优点，对于降低酸性气体的处理成本具有重要意义。 
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案： 
一种从酸性气流中除去CO2及硫化物的溶剂，包括如下重量百分比的组分：
复合胺            20～60%；
活化剂             1～10%；
水                      余量；
所述活化剂由环丁砜和二甘醇组成；
所述复合胺为N-甲基二乙醇胺。
所述活化剂中，环丁砜和二甘醇的重量比为1：10~10:1。 
所述复合胺的重量百分比为30～50%。 
所述N-甲基二乙醇胺的重量百分比为35～45%。 
还包括添加剂，所述添加剂为腐蚀抑制剂、消泡剂、阻垢剂中的一种或多种。 
包括如下重量百分比的组分： 
复合胺            20～60%；
活化剂             1～10%；
添加剂            0.01～5%；
水                    余量。
前述从酸性气流中除去CO2及硫化物的溶剂的应用，包括如下步骤：溶剂与酸性气流逆流接触，去除酸性气流中的CO2及硫化物。 
前述从酸性气流中除去CO2及硫化物的溶剂的应用，包括如下步骤：将溶剂分成多股，使溶剂从上至下与酸性气流进行多次逆流接触，去除酸性气流中的CO2及硫化物。 
前述从酸性气流中除去CO2及硫化物的溶剂的应用，包括如下步骤： 
（1）除杂：将溶剂与酸性气流逆流接触，去除酸性气流中的CO2及硫化物，分别得除杂后的气流和富酸性气体的溶剂；
（2）溶剂再生：将富酸性气体的溶剂进行减压，其中的杂质气体溢出，得再生溶剂，将再生溶剂返回步骤1中进行除杂。
所述步骤2中，首先将富酸性气体的溶剂进行闪蒸，闪蒸后的富酸性气体的溶剂再进行减压再生，得再生溶剂，将再生溶剂返回步骤1中进行除杂。 
所述步骤1中，富酸性气体的溶剂采用透平方式回收其中的能量。 
本发明提供一种从酸性气流中除去CO2及硫化物的溶剂及其应用。本发明的溶剂能够用于从酸性气体中除去CO2、硫化物(包括H2S及有机硫)，可用于天然气、合成气、炼厂气、液化石油气等酸性气体。通过该溶剂与气流的接触，去除酸性气流中的CO2和硫化物。本发明的溶剂以复合胺作为主吸收剂，同时辅以环丁砜和二甘醇组成的活化剂，通过组分之间的相互协同配合，能够有效提高CO2和硫化物脱除率。通过对比实验可以看出，单独采用MDEA，或者采用MDEA+环丁砜，或者采用MDEA+二甘醇，这三者的效果远不及本发明的溶剂。这是由于本发明的组分之间具有较好的协同作用，通过组分的有机配合，取得了显著优于常规胺法的效果。实施例中的对比实验证明，较常规胺法相比，采用本发明的溶剂具有较高的CO2和硫化物脱除率，能够有效减少了后处理工序。对化工领域而言，处理工序的减少，意味着生产成本的降低，以及原料消耗的减少，这也进一步降低了污染物产生的可能性，具有显著的经济效益和社会效益。 
同时，本发明的溶剂可再生并循环使用，具有使用成本低、对环境影响小的优点，对于降低酸性气体的处理成本具有重要意义。本发明溶剂的使用方法简单，可采用逆流接触的方式，即：使气流中的CO2和硫化物通过与本发明溶剂接触而被除去。吸收过程可以采用一次吸收，也可采用多次连续进行，后者可以使用多股的溶剂从塔底至塔顶按温度依次降低的顺序进行气液接触。 
溶剂与酸性气流逆流接触后，酸性气流中的CO2及硫化物被脱除，得除杂后的气体，同时溶剂变成富酸性气体的溶剂。富酸性气体的溶剂液通过减压实现再生，其可以通过节流阀来实现。富酸性气体溶剂中含有的能量可以通过透平来回收。同时，在减压再生之前，还可采用一次或多次闪蒸，除掉酸气。 
本发明组分之间具有良好的协同作用，CO2及硫化物的脱除率显著高于常规胺法，能有效减少了后处理工序，对于降低酸性气体的处理周期和处理成本具有重要意义。 
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。 
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。 
实施例1 
分别称取44kg MDEA（N-甲基二乙醇胺）、5kg环丁砜、4kg二甘醇、47kg水，混合均匀，即得溶剂。
实施例2 
（1）制备溶剂
分别称取38kgMDEA（N-甲基二乙醇胺）、6kg环丁砜、3kg二甘醇、53kg水，混合均匀，即得溶剂。
（2）测定 
配置原料气，原料气中含5%的CO2、1%的H2S。配制好的原料气进入吸收塔底部，并与塔顶进入的溶液逆流接触，原料气中的酸气被吸收，净化后的气体从塔顶出来，进入气液分离器回收所夹带的液滴后放空。
经测定，净化后的气体中，CO2含量为47ppmv，H2S含量为3ppmv，有机硫脱除率为82.9%。 
实施例3 
（1）制备溶剂
分别称取30kgMDEA、5kg环丁砜、5kg二甘醇、55kg水，混合均匀，即得溶剂。
（2）测定 
配置原料气，原料气中含5%的CO2、1%的H2S。配制好的原料气进入吸收塔底部，并与塔顶进入的溶液逆流接触，原料气中的酸气被吸收，净化后的气体从塔顶出来，进入气液分离器回收所夹带的液滴后放空。
经测定，净化后的气体中，CO2含量为50ppmv，H2S含量为3ppmv，有机硫脱除率为82.6%。 
实施例4 
（1）制备溶剂
分别称取47kgMDEA、3kg环丁砜、2kg二甘醇、48kg水，混合均匀，即得溶剂。
（2）测定 
配置原料气，原料气中含5%的CO2、1%的H2S。配制好的原料气进入吸收塔底部，并与塔顶进入的溶液逆流接触，原料气中的酸气被吸收，净化后的气体从塔顶出来，进入气液分离器回收所夹带的液滴后放空。
经测定，净化后的气体中，CO2含量为45ppmv，H2S含量为3ppmv，有机硫脱除率为83.50%。 
实施例5 
（1）制备溶剂
分别称取55kgMDEA（N-甲基二乙醇胺）、3kg环丁砜、1kg二甘醇、41kg水，混合均匀，即得溶剂。
（2）测定 
配置原料气，原料气中含5%的CO2、1%的H2S。配制好的原料气进入吸收塔底部，并与塔顶进入的溶液逆流接触，原料气中的酸气被吸收，净化后的气体从塔顶出来，进入气液分离器回收所夹带的液滴后放空。
经测定，净化后的气体中，CO2含量为44ppmv，H2S含量为3ppmv，有机硫脱除率为83.10%。 
对比实验 
在试验装置上对具体吸收剂的操作性能进行直接测试。试验用的吸收塔内径为40mm，内装Φ25不锈钢矩鞍环，再生塔内径50mm，内装Φ25不锈钢矩鞍环，再生塔底部装有再沸器。
配制好的原料气（该原料气中含5%的CO2、1%的H2S）进入吸收塔底部，并与塔顶进入的溶液逆流接触，原料气中的酸气被吸收，净化后的气体从塔顶出来，进入气液分离器回收所夹带的液滴后放空。 
吸收了酸气的富酸性气体溶剂从吸收塔塔底引出至再生塔顶部，并在再生塔中与上升的蒸汽逆流接触而获得再生。再生得到的贫液经冷却后送入吸收塔顶进行吸收。从再生塔顶出来的气体进入再生气冷却器，将气体中的水蒸气回收，再生气经分离后放空。 
在原料气一定的前提下，对不同吸收溶剂剂的操作性能进行测试，测试结果如表1所示。 
表1   不同吸收溶剂的操作性能 
表1中：MDEA50%是指该溶剂含有50%wt的MDEA、50%wt的水；MDEA47%+环丁砜5%是指该溶剂含有47%wt的MDEA、5%wt的环丁砜和48%wt的水；MDEA47%+二甘醇5%是指该溶剂含有47%wt的MDEA、5%wt的二甘醇和48%wt的水；MDEA44%+环丁砜5%+二甘醇4%为本发明实施例1制备的溶剂。表1的测定数据表明：本发明的溶剂对CO2和硫化物有明显较高的脱除率。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。 

Claims (10)

1.一种从酸性气流中除去CO2及硫化物的溶剂，其特征在于，包括如下重量百分比的组分：
复合胺            20～60%；
活化剂             1～10%；
水                      余量；
所述活化剂由环丁砜和二甘醇组成；
所述复合胺为N-甲基二乙醇胺。
2.根据权利要求1所述从酸性气流中除去CO2及硫化物的溶剂，其特征在于，所述活化剂中，环丁砜和二甘醇的重量比为1：10~10:1。
3.根据权利要求1所述从酸性气流中除去CO2及硫化物的溶剂，其特征在于，所述复合胺的重量百分比为30～50%。
4.根据权利要求1-3任一项所述从酸性气流中除去CO2及硫化物的溶剂，其特征在于，所述N-甲基二乙醇胺的重量百分比为35～45%。
5.根据权利要求1-4任一项所述从酸性气流中除去CO2及硫化物的溶剂，其特征在于，还包括添加剂，所述添加剂为腐蚀抑制剂、消泡剂、阻垢剂中的一种或多种。
6.根据权利要求1-5任一项所述从酸性气流中除去CO2及硫化物的溶剂，其特征在于，包括如下重量百分比的组分：
复合胺            20～60%；
活化剂             1～10%；
添加剂            0.01～5%；
水                    余量。
7.根据权利要求1-6任一项所述从酸性气流中除去CO2及硫化物的溶剂的应用，其特征在于，包括如下步骤：溶剂与酸性气流逆流接触，去除酸性气流中的CO2及硫化物。
8.根据权利要求1-6任一项所述从酸性气流中除去CO2及硫化物的溶剂的应用，其特征在于，包括如下步骤：将溶剂分成多股，使溶剂从上至下与酸性气流进行多次逆流接触，去除酸性气流中的CO2及硫化物。
9.根据权利要求1-6任一项所述从酸性气流中除去CO2及硫化物的溶剂的应用，其特征在于，包括如下步骤：
（1）除杂：将溶剂与酸性气流逆流接触，去除酸性气流中的CO2及硫化物，分别得除杂后的气流和富酸性气体的溶剂；
（2）溶剂再生：将富酸性气体的溶剂进行减压，其中的杂质气体溢出，得再生溶剂，将再生溶剂返回步骤1中进行除杂。
10.根据权利要求9所述从酸性气流中除去CO2及硫化物的溶剂的应用，其特征在于，所述步骤2中，首先将富酸性气体的溶剂进行闪蒸，闪蒸后的富酸性气体的溶剂再进行减压再生，得再生溶剂，将再生溶剂返回步骤1中进行除杂。
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