CN104815525A

CN104815525A - 一种用于混合气体中酸性组分的处理剂

Info

Publication number: CN104815525A
Application number: CN201510255515.0A
Authority: CN
Inventors: 王振凡; 李春伟; 迟徐; 于海龙; 胡伟光; 黄珍妮
Original assignee: JILIN DAOTE CHEMICAL SCIENCE & TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: JILIN DAOTE CHEMICAL SCIENCE & TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2015-05-19
Filing date: 2015-05-19
Publication date: 2015-08-05

Abstract

本发明涉及一种用于混合气体中酸性组分的处理剂，包括一种含有醇胺、酰胺的组合物或水溶液，其用于混合气体中酸性组分的脱除和纯化，可应用于天然气开采、化肥合成气、石化生产、温室气体回收等领域的气体处理过程。

Description

一种用于混合气体中酸性组分的处理剂

技术领域

本发明涉及一种用于混合气体中酸性组分的处理剂，包括一种含有醇胺、酰胺的组合物或水溶液，其用于混合气体中酸性组分的脱除和纯化，可应用于天然气、化肥合成气、石化生产、温室气体回收等领域的气体处理过程。

背景技术

目前，天然气、化肥合成气、炼油厂、温室气体回收的工艺气体中通常含有二氧化碳、硫化氢等酸性组分。脱除酸性气体组分的方法有很多，MDEA脱碳工艺是20世纪70年代初巴斯夫公司开发的一种以N-甲基二乙醇胺水溶液为基础的脱CO₂工艺。这种工艺在投资、公用工程、物料消耗、费用等方面与其它脱CO₂方法相比是极为经济的，具有很强的竞争性。该方法是当今最低能耗的脱除CO₂的方法之一。近30年来，这种溶剂系统已被成功地应用于许多工业装置。

由于MDEA对吸收CO₂有很多优点，如热能耗低，吸收能力大，净化度高，对碳钢不腐蚀，蒸汽分压低，溶剂损失小等，但因为它是叔胺，吸收CO₂速度慢。因此，在本领域研究者均采用伯胺与仲胺作为活化剂，提高溶液的吸收速度，但用何种伯、仲胺，浓度多少，它的各种利弊怎样，均是研究者的主要研究方向，主要包括：提高速度如何、各种伯仲胺的稳定性、副反应、腐蚀性、蒸汽分压、损失等。

美国专利4997630公开了一种使用包含N-甲基二乙醇胺的水溶液除去CO₂和/或H₂

S的方法。该方法的处理剂含有0.05-1mol/L，优选0.1-0.8mol/L的哌嗪。

中国ZL93110579.X发明了使用包含N-甲基二乙醇胺的水溶液，其适合于有硫、无硫的不同情况。其中适合于无硫气体：N-甲基二乙醇胺20-60％（重量）、哌嗪1-5％（重量）、二乙醇胺1-10％（重量）。适合于有硫气体：N-甲基二乙醇胺20-60％（重量）、N-甲基一乙醇胺0.1-10％（重量）、哌嗪1-5％（重量）或二乙醇胺1-10％（重量）。

中国专利ZL92113637.4公开了一种采用叔醇胺类化合物0-60％（重量）、亚烷基胺或亚烷基胺和烷醇胺类的混合物2-30％（重量）、缓蚀剂0.2-1.2％（重量）的水溶液，用于从混合气体中脱除CO₂。

中国专利ZL 200510095344.6 公开了一种用于同时脱除硫化氢和二氧化碳的溶剂和方法，属于气体净化技术领域。采用一些具有特殊结构的胺与MDEA组成混合水溶液，使用这些混合水溶液与被处理气体接触，可以保持传统MDEA混合溶剂的优点，同时又克服它们的缺点。此方法成本较高。

因此，在现有技术当中尽管N-甲基二乙醇胺法（MDEA法）最适合于工业装置，存在诸多优点，但仍有需要改进之处，以达到处理高含量酸性气体，特别是如CO₂体积含量≥20%，H₂S含量≥3%，甚至更高的情形。同时也面临着进一步降低处理剂再生能源消耗的任务。

二甘醇胺、N-甲基吡咯烷酮、N-甲酰吗啉、环丁砜、三乙醇胺是优良溶剂。其水溶液在170℃对碳钢设备的腐蚀性每年小于0.01 mm，对不锈钢和铝铜合金无腐蚀性。热稳定性好，高温下不分解。无毒，对废水净化单元的生物无毒性作用。与水按任意比例混合时完全互溶，与C₉-C₁₀的任类不形成任何共沸物。对H₂S等硫化物、CO₂和H₂O有很强的亲和性。因此，气相中这些酸性气体，通过液相吸收剂后，很容易被吸收，是目前较理想的吸收剂。采用二甘醇胺、N-甲基吡咯烷酮、N-甲酰吗啉、环丁砜、三乙醇胺作为脱除酸性气体溶剂具有脱除力强、适应性广、脱除效率高，对烃溶解度小等一系列优点。二甘醇胺、N-甲基吡咯烷酮、N-甲酰吗啉、环丁砜、三乙醇胺对热的稳定性高，热传导率大，有利于生产过程中再生，综合能耗低。可节省投资、使操作简便并降低了操作费用。是天然气脱除含有的酸性组分的一个理想载体。

发明内容

本发明的目的是采用具有醇胺、酰胺、NO原子的环状结构特殊官能团的胺与环丁砜组合成为酸性气体处理剂，沿用N-甲基二乙醇胺法工艺，可节省投资、使操作简便并降低了操作费用，可以实现具有脱除力强、适应性广、脱除效率高、对烃溶解度小等一系列优点。

本发明所涉及的处理剂由主吸收组分、助吸收组分、水组成。

其中主吸收组分为二甘醇胺、N-甲基吡咯烷酮、N-甲酰吗啉、三乙醇胺，这4种组分可独立使用或混合使用，但总含量在30-80%（质量）。

其中助吸收组分包括N-乙基吗啉、环丁砜，这2种组分可独立使用或混合使用，但总含量在3-10%（质量）。助吸收组分的作用是弥补主吸收组分的性能不足。

本发明中的处理剂中余量组分为水。

本发明的处理剂吸收酸性气体温度范围是0-90℃，再生温度范围是0-90℃

本发明的效果和优点是，本发明所涉及的处理剂处理能力大，可以处理高含量酸性气体，吸收、解吸温度低、工作能耗低、选择性好、产品气体质量高。

具体实施方案

本发明可以按照下面的典型工艺流程实施。

含酸性气体组分的原料气，由下部进入装有填料或塔盘的吸收塔，吸收处理剂从塔顶淋下，与原料气进行逆流吸收，净化后的净气从吸收塔顶引出。含酸性组分的吸收处理剂，从吸收塔塔底排出，并经热交换器进行加热，然后进入分离器中，分离部分酸性组分，酸性气体组分送去进一步处理。

分离器中流出的吸收处理剂，在解吸塔中进一步脱掉酸性气体组分。从塔顶出来的富酸气流经冷却、冷凝后，在分离器中进行气液分离，液体回流，气体送去进一步加工。从解吸塔下部流出的吸收处理剂经热交换器冷却至所需的温度，循环利用。

原料气为含有二氧化碳18.5%、硫化氢3%的高碳含量天然气。

实验装置吸收塔内径50mm，内装ф6×6不锈钢θ环，再生塔内径65mm，内装ф6×6不锈钢θ环，再生塔底部装有再沸器，顶部装有冷凝器，吸收塔、再生塔均装有电伴热。产品气经检验后高点放空。处理剂循环量20L/小时。原料气流量2M³/小时。

在试验过程中，制备不同配比的处理剂，其实际成分列于下表：

在试验过程中，制备不同配比的处理剂实际测试效果列于下表：

Claims

1.一种用于混合气体中酸性组分的处理剂, 用于气体生产工艺过程中的酸性组分处理。其特征在于：处理剂由主吸收组分、助吸收组分、水组成。其中主吸收组分为二甘醇胺、N-甲基吡咯烷酮、N-甲酰吗啉、三乙醇胺，助吸收组分包括N-乙基吗啉、环丁砜。

2.根据权利要求1所述的一种用于混合气体中酸性组分的处理剂，其特征在于混合气体中酸性组分为二氧化碳、硫化氢。

3.根据权利要求1所述的一种用于气体生产工艺过程中酸性组分的处理剂，其特征在于其中主吸收组分为二甘醇胺、N-甲基吡咯烷酮、N-甲酰吗啉、三乙醇胺，这两种组分可独立使用或混合使用，但总含量在30-80%（质量）。

4.根据权利要求1所述的一种用于气体生产工艺过程中酸性组分的处理剂，其特征在于其中助吸收组分包括N-乙基吗啉、环丁砜，这三种组分可独立使用或混合使用，但总含量在3-10%（质量）。

5.根据权利要求1所述的一种用于气体生产工艺过程中酸性组分的处理剂，其特征在于其中余量组分为水。