[發明專利]酸性氣體洗滌組合物

有效

• 申請號: 201080030227.0
• 申請日: 2010-06-29
• 公開（公告）號: CN102470340A
• 公開（公告）日: 2012-05-23
• 發明（設計）人: A·M·布萊爾;K·N·加塞德;W·J·安德魯斯;K·B·沙旺特
• 申請（專利權）人: 納爾科公司
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;B01D53/14;B01D53/78;B01D53/40
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 郭輝

技術領域

本發明通常涉及使用新型化合物作為酸性氣體洗滌液。更確切地，本發明涉及在工業生產過程中使用取代雜環胺和多胺化合物從自然和工業流體流，如天然氣、燃燒氣、合成氣流和烴類流體中去除酸性污染物。本發明更具體涉及從含有含硫氣體雜質的氣流中去除二氧化碳的工藝過程。

背景

天然氣是一種氣態烴、非烴類雜質和污染物的混合物。去除，例如二氧化碳和酸性硫化污染物(如，CO₂，H₂S，RSH，CS₂，COS，SO₂等)，以滿足被送入輸送管道的天然氣的質量和監管要求是一個主要的工業負擔。這些污染物常常有腐蝕性，并且也可能損害氣體的熱值。此外，對由CO₂和其他排放引起的全球變暖的關注與日俱增，這大大促進了對高效且經濟地捕獲這些污染物的方法的投資。

常用商品烷醇胺的水溶液通常被用作氣體處理過程中的洗滌劑(化學吸附劑)。這些洗滌系統的目的是除去原料氣流中的酸性污染物。由于能源正在枯竭和環境限制正收緊，在氣化過程中對“桶底”的經濟使用越來越多。有許多新項目被認可，其中大部分在處理過程中將需要酸性氣體凈化用來除去污染物。由于各種原因，如次級CO₂市場、提高原油采收率和減少溫室氣體排放，除去煙氣中的CO₂同樣很重要。

弱有機堿，如單乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、和甲基二乙醇胺(MDEA)構成已知現有技術中許多典型的烷醇胺溶劑。已知MDEA在高壓氣流中除去CO₂和其他酸性氣體污染物具有優勢。MDEA再生所需要的能量是很低的，因為它是一個相對弱堿，因此它與CO₂反應過程中形成的化學鍵相比與其他常用烷醇胺形成的化學鍵較弱。次要優點在于吸收過程中形成的化學鍵的本質。作為一個三級烷醇胺，MDEA與CO₂反應形成碳酸氫根離子而不是氨基甲酸酯，這使得MDEA與CO₂的反應比為1∶1。相比之下，其他常用一級和二級烷醇胺優先形成氨基甲酸酯，并且需要反應比為2∶1。CO₂與三級烷醇胺(如，MDEA)之間的反應比起CO₂與其他常用的一級和二級烷醇胺之間典型地具有更高的效率。這些綜合的優勢產生的過程與商業化的一級和二級烷醇胺如MEA和DEA的效果相比，具有更高的效率和容量。

使用三級烷醇胺的一個缺點是CO₂是間接吸附，導致了弱驅動力和慢反應速率相比其他商業化的烷醇胺。在高壓氣體接觸系統中由于上層氣相中的高CO₂分壓可以實現液相中CO₂的較高分數，弱驅動力的影響降到最低。當氣體在低壓時接觸，驅動力很弱同時CO₂分壓也很弱。因此，這時沒有了氣壓的有利影響，并且CO₂在氣相和液相之間的平衡很低。三級烷醇胺因為它們的低平衡裝載，通常不被用于低壓應用。其它更常用的一級和二級胺如MEA和DEA，它們是強堿，由于其更高的驅動力和更快的與CO₂反應的速率而被用于這些應用。在低壓情況下，液相分布達到的更好的平衡超過了低效率的氨基甲酸酯反應的缺點。

為了增加低分壓下MDEA對CO₂的容量，一系列對基本MDEA工藝的改進已開發。這些改進典型包括往MDEA溶液中少量一級或二級胺(如美國專利Nos.5,209,914和5,366,709，以及國際專利申請No.WO03/013699)。產生的混合物通常被描述為添加劑調配的MDEA或添加劑混合的MDEA，其中這些添加劑被稱為“催化劑”、“吸收促進劑”或“活化劑”(如美國專利No.6,740,230)。相對于單獨的MDEA溶液來說，這些添加劑的作用一般是通過在低CO₂分壓下增加MDEA混合液中CO₂的吸收速率，從而增大液相中CO₂的分數。

盡管所述去除CO₂的方法很有效，已知調配溶劑的商業應用達不到理想的運行特征。一些用于調配的添加劑在MDEA中具有有限的溶解度，這會減低其效力，并且他們的沸點通常會降低(一些不會降低)從而造成了維持它們濃度的困難。此外，添加劑與CO₂的反應產物也有問題。由于它們比起MDEA是更強的有機堿，這些混合物傾向于需要更多的能量用于再生，并且它們產物的溶解性有限。如果這些添加劑的濃度超過溶液中總胺約20％時，這些特征限制了它們的有效性和整個過程的效率。