CN116262190B - 一种高适应性有机硫脱除溶剂及有机硫脱除方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高适应性有机硫脱除溶剂及有机硫脱除方法,解决了现有的有机硫脱除溶剂不能根据天然气等原料气中有机硫种类和含量不同而进行调整,有机硫脱除率较高的同时对CO2也过度脱除,从而导致再生能耗高、酸气质量差等的技术问题。本发明的高适应性有机硫脱除溶剂,包括添加剂和基础溶剂,所述添加剂包括添加剂A,所述添加剂A包含一种或多种甲硫醇吸收剂,多种甲硫醇吸收剂对甲硫醇的脱除率不同,本发明的一种有机硫脱除方法,采用有机硫脱除溶剂对原料气中的有机硫进行脱除。本发明制备的脱硫溶剂可针对不同原料气气质中有机硫的种类和含量进行组分的调整,使得脱除率可调,脱除率高,减少能源消耗等优点。
Description
技术领域
本发明涉及有机硫脱除技术领域,具体涉及一种高适应性有机硫脱除溶剂及有机硫脱除方法。
背景技术
GB17820-2018《天然气》已正式实施,对商品气中总硫含量的要求由原标准的≤200mg/m3大幅提升至≤20mg/m3,现有的天然气等原料气气质中要求有机硫的含量不能超过标准值,而由于天然气中的有机硫种类不同,其中主要包含甲硫醇和羰基硫等,现有的有机硫脱除方法主要是以物理化学溶剂来进行,比如采用物理吸附的方式,或者在采用固定成分的溶剂来脱除有机硫,这样存在对不同含硫成分的天然气的脱除率效果不统一,并不能根据不同有机硫种类以及脱除率要求进行调整,从而导致能耗高、酸气质量差。
因此,有必要对现有的有机硫脱除溶剂及其脱除方法进行改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:现有的有机硫脱除溶剂难以对有机硫进行深度脱除,对低压、高气液比等不利条件适应性较差,且不能根据天然气等原料气中有机硫种类和含量不同而进行调整。在脱除率要求不高时,过度脱除CO2从而导致后期能耗高、酸气质量差等。
本发明通过下述技术方案实现:
一种高适应性有机硫脱除溶剂,包括添加剂和基础溶剂,所述添加剂包括添加剂A,所述添加剂A包含一种或多种甲硫醇吸收剂,多种甲硫醇吸收剂对甲硫醇的脱除率渐次递增。
本发明优选一种高适应性有机硫脱除溶剂,所述添加剂包括添加剂B,所述添加剂B包含一种或多种羰基硫吸收剂,多种羰基硫吸收剂对羰基硫的脱除率渐次递增。
本发明优选一种高适应性有机硫脱除溶剂,所述添加剂A为1,3-(二甲基氨基)-二丙醇、1,3-二-(二乙基氨基)-二丙醇、1,3-二-(叔丁胺基)-二丙醇、2,2’-叔丁胺基二乙醚、另戊基乙醇胺中的一种或多种复配。
本发明优选一种高适应性有机硫脱除溶剂,所述添加剂B为无水哌嗪、2-甲基咪唑、哒嗪、1-哌嗪基丙醇中的一种或多种复配。
本发明优选一种高适应性有机硫脱除溶剂,还包括基础吸收剂,所述基础吸收剂为甲基二乙醇胺与N-乙酰吗啉混合,所述基础溶剂为水。
本发明中的基础吸收剂甲基二乙醇胺是对原料气中的H2S和CO2进行大量脱除,N-乙酰吗啉对有机硫进行初步脱除,而添加剂A中的组分,针对甲硫醇脱除,主要基于添加剂的特殊电荷分布,与甲硫醇的极性互补,提高对甲硫醇的脱除率,添加剂B的组分,针对羰基硫脱除,主要基于强水解催化作用提高脱除率。
且由于添加剂A中不同组分对甲硫醇的脱除率不同,因此,可以根据原料气中甲硫醇的不同含量进行添加剂A中不同物质的复配比例,得到适用于不同甲硫醇含量的原料气的有机硫的脱除。
而添加剂B中不同组分对羰基硫的脱除率不同,因此,可以根据原料气中羰基硫的不同含量进行添加剂B中不同物质的复配比例,得到适用于不同羰基硫含量的原料气的有机硫的脱除。
一种高适应性有机硫脱除溶剂的制备方法,包括将添加剂加入到基础溶剂中与基础吸收剂进行混合得到有机硫脱除溶剂。
进一步地,所述混合方法为机械搅拌。
一种有机硫脱除方法,包括采用有机硫脱除溶剂对原料气中的有机硫进行脱除。
本发明优选的一种有机硫脱除方法,具体包括如下步骤:
步骤1:获取添加剂A中不同甲硫醇吸收剂对甲硫醇的脱除率;
步骤2:获取添加剂B中不同羰基硫吸收剂对羰基硫的脱除率;
步骤3:根据原料气中的有机硫的种类和脱除率要求,配置不同组成的添加剂A和/或添加剂B,并与基础吸收剂和水混合得到有机硫脱除溶剂;
步骤4:采用步骤3中的有机硫脱除溶剂对含有机硫的原料气进行脱硫处理。
优选地,步骤1中,测定添加剂A中1,3-(二甲基氨基)-二丙醇、1,3-二-(二乙基氨基)-二丙醇、1,3-二-(叔丁胺基)-二丙醇、2,2’-叔丁胺基二乙醚、另戊基乙醇胺的甲硫醇脱除率;
步骤2中测定添加剂B中无水哌嗪、2-甲基咪唑、哒嗪、1-哌嗪基丙醇的羰基硫脱除率;
优选地,本发明中测定的添加剂A中不同物质对甲硫醇的脱除率从低到高依次为另戊基乙醇胺、2,2’-叔丁胺基二乙醚、1,3-二-(叔丁胺基)-二丙醇、1,3-二-(二乙基氨基)-二丙醇和1,3-(二甲基氨基)-二丙醇,对甲硫醇的脱除率要求越高,则倾向于多添加第一种添加剂,脱除率要求越低,则倾向于多添加第五种添加剂。
优选地,本发明中测定的添加剂B中不同物质对甲硫醇的脱除率从低到高依次为1-哌嗪基丙醇、哒嗪、2-甲基咪唑和无水哌嗪。
对羰基硫的脱除率要求越高,则倾向于多添加第一种添加剂,脱除率要求越低,则倾向于多添加第四种添加剂。
本发明优选的一种有机硫脱除方法,当原料气中不含羰基硫而含甲硫醇时,在基础溶剂中添加基础吸收剂、水和添加剂A。
本发明优选的一种有机硫脱除方法,当原料气中不含甲硫醇而含羰基硫时,在基础溶剂中添加基础吸收剂、水和添加剂B。
本发明优选的一种有机硫脱除方法,当原料气中同时含甲硫醇和羰基硫时,在基础溶剂中添加基础吸收剂、水、添加剂A以及添加剂B。
本发明具有如下的优点和有益效果:
1、本发明优选出针对甲硫醇和羰基硫不同有机硫的脱除添加剂,可根据原料气中的有机硫的不同种类进行溶剂的配方调整,适应性更强,脱除率更高。
2、本发明优选出针对甲硫醇的不同脱除效果的多种甲硫醇吸收剂,可以根据原料气中甲硫醇的不同含量进行添加剂A中不同物质的复配比例,得到适用于不同甲硫醇含量的原料气的有机硫的脱除,而优选出针对羰基硫的不同脱除率的羰基硫吸收剂,可以根据原料气中羰基硫的不同含量进行添加剂B中不同物质的复配比例,得到适用于不同羰基硫含量的原料气的有机硫的脱除。
3、本发明的有机硫脱除溶剂可根据不同工艺条件,针对不同气质进行配方调整,以在满足天然气气质有机硫脱除率达标的前提下,最大限度地降低CO2吸收率,从而减少对后期酸气质量的影响,降低能耗。
4、本发明可保证在中低压(2~4MPa)条件下,将高有机硫含量(>100mg/m3)的原料气处理至满足GB17820-2018的气质要求,适应性强,特别适用于老气田和劣质原料气的净化处理。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下面结合实施例,对本发明作进一步的详细说明,本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明,并不作为对本发明的限定。
在本发明中,MDEA表示甲基二乙醇胺。
一种高适应性有机硫脱除溶剂,包括添加剂和基础溶剂,所述添加剂包括添加剂A和添加剂B,所述添加剂A包含一种或多种甲硫醇吸收剂,多种甲硫醇吸收剂对甲硫醇的脱除率不同,所述添加剂A为1,3-(二甲基氨基)-二丙醇、1,3-二-(二乙基氨基)-二丙醇、1,3-二-(叔丁胺基)-二丙醇、2,2’-叔丁胺基二乙醚、另戊基乙醇胺中的一种或多种复配。
所述添加剂B包含一种或多种羰基硫吸收剂,多种羰基硫吸收剂对羰基硫的脱除率均不同,所述添加剂B为无水哌嗪、2-甲基咪唑、哒嗪、1-哌嗪基丙醇中的一种或多种复配。
在制备有机硫脱除溶剂时,在大型反应釜中依次加入MDEA、N-乙酰吗啉、添加剂A、添加剂B和水,在大于2000r/min的转速下充分搅拌混匀,部分组分在温度偏低时为固体,可先进行蒸汽加热熔化。搅拌时反应釜内部需连通大气,避免因放热导致压力升高。
本发明的有机硫的脱除方法,具体包括如下步骤:
步骤1:在相同条件下测定添加剂A中1,3-(二甲基氨基)-二丙醇、1,3-二-(二乙基氨基)-二丙醇、1,3-二-(叔丁胺基)-二丙醇、2,2’-叔丁胺基二乙醚、另戊基乙醇胺对甲硫醇的脱除率,测定结果如表1所示,其中表1测定的条件应与溶剂待应用的条件大致相同;
步骤2:在相同条件下测定添加剂B中无水哌嗪、2-甲基咪唑、哒嗪、1-哌嗪基丙醇对羰基硫的脱除率,测定结果如表1所示;
步骤3:有机脱硫溶剂的配置。
当原料气中不含羰基硫而含甲硫醇时,在基础溶剂中添加N-乙酰吗啉、基础吸收剂和添加剂A。
当原料气中不含甲硫醇而含羰基硫时,在基础溶剂中添加N-乙酰吗啉、基础吸收剂和添加剂B。
当原料气中同时含甲硫醇和羰基硫时,在基础溶剂中添加N-乙酰吗啉、基础吸收剂、添加剂A以及添加剂B。
下面根据具体的原料气中甲硫醇和羰基硫的不同含量,调整添加剂A和添加剂B的结果如下表2所示。
表1不同添加剂对应的有机硫脱除率
表2不同原料气气质条件下的溶剂配方表
从上表1可以看出:
(1)添加剂A中不同物质对甲硫醇的脱除率从低到高依次为另戊基乙醇胺、2,2’-叔丁胺基二乙醚、1,3-二-(叔丁胺基)-二丙醇、1,3-二-(二乙基氨基)-二丙醇和1,3-(二甲基氨基)-二丙醇,对甲硫醇的脱除率要求越高,则倾向于多添加第一种添加剂,脱除率要求越低,则倾向于多添加第五种添加剂。
(2)添加剂B中不同物质对甲硫醇的脱除率从低到高依次为1-哌嗪基丙醇、哒嗪、2-甲基咪唑和无水哌嗪。
从上表2可以看出:
(1)针对不同甲硫醇含量,溶剂配方中的MDEA和添加剂A的配比变化,但N-乙酰吗啉和添加剂B不变;而针对不同的羰基硫含量,则变化的是N-乙酰吗啉和添加剂B,MDEA和添加剂A保持不变。因此,当甲硫醇和羰基硫同时存在时,只需根据表中对应的甲硫醇含量确定MDEA和添加剂A的比例,根据对应的羰基硫含量确定N-乙酰吗啉和添加剂B的比例,即可确定溶剂的完整配比。
(2)表格的最后一行做了一个示例,根据甲硫醇浓度为100~150,在第四行中找到MDEA和添加剂A的比例为5:35,根据羰基硫浓度为200~400,在第八列找到N-乙酰吗啉和添加剂B的比例为30:5,即可确定溶剂配方,且可根据甲硫醇脱除率和羰基硫脱除率的要求,确定添加剂A中和添加剂B中不同物质的配比。此外,该溶剂需配入25%的水,以保证具有足够的离子化能力,确保H2S的完全吸收。
在一个具体实施例中,某厂需对甲硫醇脱除率达到85%以上,则采用1,3-(二甲基氨基)-二丙醇和1,3-二-(二乙基氨基)-二丙醇两种添加剂复配。
将本发明的脱硫溶剂与现有的常用的脱硫溶剂的脱硫效果进行对比,得到结果如下表3所示。
表3同一条件下不同有机脱硫剂的有机硫脱除率对比
溶剂 | MDEA | Sulfinol-M | Sulfinol-D | 本专利溶剂 |
甲硫醇脱除率% | 20~30% | 60~75% | 70~85% | 60~96% |
羰基硫脱除率% | 25~35% | 60~75% | 80~90% | 65~99% |
CO2脱除率% | 40~60% | 50~65% | >95% | 50~99% |
从上表3可以看出:
(1)本发明的有机硫脱除率上限远高于现有的有机脱硫剂,可对两种有机硫深度脱除;
(2)可根据实际需求,对配方进行调整,在保证产品气气质满足有机硫脱除率要求的前提下,尽可能降低CO2的共吸收率,相比之下,sulfinol-D虽然有机硫脱除率也较高,但CO2吸收率高,不可调节,无选择性,而本申请的CO2脱除率可在50-99%之间调节。
以上所述的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种有机硫脱除方法,其特征在于,包括采用有机硫脱除溶剂对有机硫进行脱除,所述有机硫脱除溶剂包括添加剂和基础溶剂,所述基础溶剂为水;
所述添加剂包括添加剂A,所述添加剂A包含一种或多种甲硫醇吸收剂,多种甲硫醇吸收剂对甲硫醇的脱除率均不同;
所述添加剂A为1,3-(二甲基氨基)-二丙醇、1,3-二-(二乙基氨基)-二丙醇、1,3-二-(叔丁胺基)-二丙醇、2,2’-叔丁胺基二乙醚、另戊基乙醇胺中的一种或多种复配;
所述添加剂还包括添加剂B,所述添加剂B包含一种或多种羰基硫吸收剂,多种羰基硫吸收剂对羰基硫的脱除率均不同;
所述添加剂B为无水哌嗪、2-甲基咪唑、哒嗪、1-哌嗪基丙醇中的一种或多种复配;
所述有机硫脱除溶剂还包括基础吸收剂,所述基础吸收剂为甲基二乙醇胺与N-乙酰吗啉混合;
其中,有机硫脱除方法包括如下步骤:
步骤1:获取添加剂A中不同甲硫醇吸收剂对甲硫醇的脱除率;
步骤2:获取添加剂B中不同羰基硫吸收剂对羰基硫的脱除率;
步骤3:根据原料气中的有机硫的种类和脱除率要求,配置不同组成的添加剂A和/或添加剂B,并与基础吸收剂和基础溶剂混合得到有机硫脱除溶剂;
步骤4:采用步骤3中的有机硫脱除溶剂对含有机硫的原料气进行脱硫处理;
当原料气中不含羰基硫而含甲硫醇时,在基础溶剂中添加基础吸收剂和添加剂A,添加量根据脱除率需求调整;
当原料气中不含甲硫醇而含羰基硫时,在基础溶剂中添加基础吸收剂和添加剂B,添加量根据脱除率需求调整;
当原料气中同时含甲硫醇和羰基硫时,在基础溶剂中添加、基础吸收剂、添加剂A以及添加剂B,添加量根据脱除率需求调整。
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