CN101780363A - 一种用于混合气体中酸性组分的处理剂 - Google Patents
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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
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***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H2S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。
N-甲酰吗啉、N-乙酰吗啉是优良溶剂。其水溶液在170℃对碳钢设备的腐蚀性每年小于0.01mm，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N-甲酰吗啉和/N-乙酰吗啉或后，很容易被吸收，是目前较理想的吸收剂。采用N-甲酰吗啉和/N-乙酰吗啉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。N-甲酰吗啉、N-乙酰吗啉对热的稳定性高，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酰胺、NO原子的环状结构特殊官能团的胺与N-甲基二乙醇胺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N-甲酰吗啉、N-甲基二乙醇胺，这两种组分可独立使用或混合使用，但总含量在30-80％(质量)。
其中助吸收组分包括N-乙酰吗啉、羟乙基乙二胺、环丁砜，这三种组分可独立使用或混合使用，但总含量在3-30％(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。
具体实施方式
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φ6×6不锈钢θ环，再生塔内径65mm，内装φ6×6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：
| 序号 | 净化后气体中CO2体积％ | 净化后气体H2SPPm |
| 实施例一 | 1.2 | 75 |
| 实施例二 | 0.9 | 68 |
| 实施例三 | 1.1 | 35 |
| 实施例四 | 2.8 | 112 |
| 实施例五 | 1.4 | 33 |
| 实施例六 | 2.1 | 232 |
| 实施例七 | 1.9 | 22 |
| 实施例八 | 0.2 | 10 |
| 实施例九 | 0.2 | 18 |
Claims (5)
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N-甲酰吗啉、N-甲基二乙醇胺，助吸收组分包括N-乙酰吗啉、羟乙基乙二胺、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N-甲酰吗啉、N-甲基二乙醇胺，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-乙酰吗啉、羟乙基乙二胺、环丁砜，这三种组分可独立使用或混合使用，但总含量在3-30％(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。
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