[發明專利]一種脫除酸性氣體的混合溶劑

無效

• 申請號: 201210125415.2
• 申請日: 2012-04-25
• 公開（公告）號: CN102657998A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: 梁鋒;施小紅;明素榮;徐丙根;張弛
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;南化集團研究院
• 主分類號: B01D53/14
• 分類號: B01D53/14
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 湯志武

技術領域

本發明屬于氣體分離領域，涉及一種從中高壓工藝氣體中脫除酸性氣體(CO2、硫化物)的混合溶劑。

背景技術

在石油化工、煤化工、氨合成、甲醇合成、羰基合成、制氫及天然氣等工業中都需要將原料氣中酸性氣體(主要為二氧化碳和硫化物)脫除，以滿足后面工序的需要。當前工業上已經成熟的凈化方法很多，可分為物理吸收、化學吸收、物理化學吸收三類方法，所用的溶劑分別有純物理溶劑吸收劑、化學溶劑加活化劑組成的吸收劑以及物理和化學溶劑組成的吸收劑。一般來說，物理吸收方法的投資和操作費用較低，不必采用蒸汽再生，不用安置大量的換熱設備和大規模的冷卻系統。并且當原料氣組成和其它工藝條件波動時，物理吸收裝置有較大的適應性和操作彈性。化學吸收方法吸收過程穩定，吸收效果好，分離回收純度高，但再生熱耗高，溶劑易降解，易發泡，設備易腐蝕。物理化學吸收方法目前使用不多。

我國脫碳脫硫工藝中使用的物理溶劑，主要的3種溶劑是碳酸丙烯酯(PC)、聚乙二醇二甲醚(NHD)和甲醇。

與本發明相關的技術主要有：

1.PC法由Flour公司開發，1964年工業化，國內由南化集團研究院開發，1980年起在小尿素裝置中應用。90年代以來，南化集團研究院、山東省化工規劃設計院、杭州市化工設計所等單位在實際應用中對該方法進行了改進，開發出了HS脫硫脫碳工藝、低溫碳丙工藝等，使該技術水平得到提升，目前有100多套裝置成功運行。但是PC法仍存在吸收CO2能力低、溶劑成本高等缺點。

2.US3737392公開了Selexol法由Allied化學公司開發，1965年首次進行工業化試驗。該技術先后歸Norton公司、聯合碳化物公司所有，現歸UOP公司所有，Selexol的溶劑是聚乙二醇二甲醚。南化集團研究院于1980年開發了以聚乙二醇二甲醚為主要溶劑成分的NHD氣體凈化技術，1993年實現工業化以來，已成功地應用于幾十家中小型氨廠的脫硫脫碳裝置，具有國外Selexol工藝的先進水平。NHD溶劑無毒、熱穩定性好、不降解，不起泡，對碳鋼設備無腐蝕，溶劑的蒸汽壓低，但是存在投資高、溶劑成本高，而且吸收劑分子量較大，在再生過程容易發生聚合而造成有效成分損失等缺點。

3.Nitrogen+Syngas?2006(2)報道了低溫甲醇洗凈化工藝進展，該工藝由林德和魯奇兩家股份公司共同開發。工業化低溫甲醇洗凈化工藝為氨、甲醇、純CO或含氧氣體凈化氫氣和合成氣，以達到脫除酸性氣體之目的。該工藝是操作溫度低于水冰點時利用甲醇(工業類“A”級)作為凈化吸收劑的一種物理酸氣凈化系統。凈化合成氣總硫(H₂S與COS)低于0.1×10^-6(體積分數)，根據應用要求，可將CO₂物質的量濃度調整到百分之幾，或百萬分之幾(體積分數)。具有吸收能力強、選擇性好、凈化度高，再生能耗低等特點，但存在毒性強、設備材質要求高、保冷要求高、流程復雜并需要支付國外高額專利技術費及專有設備等缺點。

發明內容

針對上述常用的物理溶劑吸收法工藝特點和存在缺點，本發明提供一種新型混合溶劑用于脫除酸性氣體，以進一步提高酸性氣體吸收能力，降低成本。

本發明的主要技術方案：脫除酸性氣體的混合溶劑，其特征由主吸收組分、助吸收組分、活性組分三者中2種或2種以上混合而成；所述主吸收組分為碳酸丙烯酯(PC)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)的一種或幾種混合；助吸收組分為N-甲基二乙醇胺(MDEA)、三乙醇胺(TEA)、二甘醇胺(DGA)、二甲基乙醇胺(DMEA)的一種或幾種混合；活性組分為磷酸(Pi)、哌嗪(PZ)、烏洛托品(HA-K)、N-甲酰嗎啉(NFM)、2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)、嗎啉副產物的一種或幾種混合。

一般地，本發明混合溶劑的主吸收組分的總質量含量為40％～98％；助吸收組分的總質量含量為1％～30％；活性組分的總質量含量為0.5％～10％。

本發明用兩種或兩種以上的物理、化學或物理化學溶劑作為混合溶劑凈化酸性氣體，其潛在的優點，從選擇性和吸收能力分析，特點是高分壓下，選擇合適的混合溶劑，優于純溶劑，顯著地提高溶劑的吸收能力。

本發明另一優點是該吸收過程是典型的物理吸收過程，因而明顯地降低了能耗。除此之外，混合溶劑為了達到操作特性要求所作的吸收過程，還具有其它方面的靈活性，即混合溶劑的組成。而且，混合溶劑可以優化配方，用最低的費用達到所需的分離要求。