[發明專利]用基于雙(氨基-3-丙基)醚或(氨基-2-乙基)-(氨基-3-丙基)醚的吸收劑溶液從氣態流出物除去酸化合物的方法

有效

• 申請號: 201280068364.2
• 申請日: 2012-10-18
• 公開（公告）號: CN104080523A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發明（設計）人: B·德爾福特;D·勒佩內奇;F·波爾謝倫;T·華爾德;J·格朗讓
• 申請（專利權）人: IFP新能源公司
• 主分類號: B01D53/14
• 分類號: B01D53/14;B01D53/52;B01D53/62
• 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

本發明涉及氣態流出物脫酸方法領域。本發明可優選用于處理工業來源的氣體和天然氣。

發明背景

使用水性胺溶液的吸收方法通常用來除去存在于氣體中的酸化合物(特別是CO₂,H₂S,COS,CS₂,SO₂和硫醇)。通過使氣體與吸收劑溶液接觸來脫酸，然后熱再生所述吸收劑溶液。例如，文獻美國專利第6,852,144號描述了從烴除去酸化合物的方法。所述方法使用水-N-甲基二乙醇胺或水-三乙醇胺吸收劑溶液，該吸收劑溶液含有高比例的屬于下組的化合物：哌嗪和/或甲基哌嗪和/或嗎啉。

常用于脫酸應用的吸收劑溶液的限制之一是它們相對于CO₂對H₂S的吸收選擇性不足。實際上，在一些天然氣脫酸情況下，通過限制最大CO₂吸收來尋求選擇性除去H₂S。對于CO₂含量已經小于或等于所需規格的待處理的氣體而言，這種約束是特別重要的。然后，用相對于CO₂的最大H₂S吸收選擇性來尋求最大的H₂S吸收容量。這種選擇性允許最大化所制備的經處理氣體的量，以及允許在再生器出口回收具有可能的最高濃度H₂S的酸氣，這限制了位于該處理下游的硫鏈裝置的尺寸，并保證更好的操作。在一些實施方式中，必須有H₂S富集裝置來濃縮H₂S中的酸氣。在這種情況下，還尋求最具選擇性的胺。通常使用對CO₂呈現出緩慢反應動力學的叔胺如N-甲基二乙醇胺或位阻胺，但它們的選擇性受限于高H₂S加料比例。

在總脫酸應用中常常使用的吸收劑溶液的另一限制是太慢的CO₂或COS捕集動力學。在所需的CO₂或COS規格水平非常高的情況下，尋求可能的最快的反應動力學，從而降低吸收柱的高度，這種設備處于壓力下，通常為20巴-90巴，是工藝的投資成本中的顯著部分。

不管在總脫酸應用中尋求最大的CO₂和COS捕集動力學，還是在選擇性應用中尋求最小的CO₂捕集動力學，總是期望使用具有可能的最高循環容量的吸收劑溶液。循環容量(用△α表示)，對應于加入吸收柱的吸收劑溶液和從所述柱底部排出的吸收劑溶液之間的加料比例差(α表示吸收的酸化合物的摩爾數，n_酸氣/千克的吸收劑溶液)。實際上，吸收劑溶液的循環容量越高，用于對待處理的氣體進行脫酸的吸收劑溶液的流動速率就越有限。在氣體處理方法中，降低吸收劑溶液流動速率也對降低成本有重大影響，特別是考慮到吸收柱尺寸。

使用吸收劑溶液對氣體或工業煙氣進行處理操作的另一主要方面還在于分離劑的再生。取決于吸收類型(物理和/或化學)，通常考慮用稱為“剝離氣體”的蒸氣通過膨脹和/或蒸餾和/或夾帶來再生。

特別地，目前常用的吸收劑溶液的限制之一是用于溶劑再生的能耗過高。在酸氣分壓較低的情況下，尤其如此。例如，對于在熱電廠煙氣中燃燒后CO₂捕集的30重量％的2-氨基乙醇(或單乙醇胺或乙醇胺或MEA)水溶液，其中CO₂分壓約為0.12巴，再生能量為約3.7GJ每噸捕集的CO₂。這種能耗是CO₂捕集過程的顯著操作成本。

本領域普通技術人員熟知通過蒸餾胺溶液來再生所需的能量可分為3種不同的項目：用于加熱在再生器頂部和底部之間的吸收劑溶液所需的能量，用于通過蒸發剝離氣體降低再生器中酸氣分壓的能量，以及用于破壞胺和CO₂之間的化學鍵所需的能量。

前兩種項目與待在工廠循環以取得給定規格的吸收劑溶液流量成反比。為了降低與溶劑再生相關的能耗，因此需再次優選地最大化溶劑的循環容量。

最后的項目涉及用于破壞在所用胺和CO₂之間形成的鍵所需的能量。為了降低與吸收劑溶液再生相關的能耗，因此優選地最小化結合焓ΔH。但是，找到具有高循環容量和低反應焓的溶劑并不容易。因此，從能量的觀點來看，最佳的吸收劑溶液是允許在高循環容量△α和低結合焓ΔH之間達到最佳折衷的吸收劑溶液。