專利名稱：酸性氣體洗滌組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)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(fā)明涉及在工業(yè)生產(chǎn)過程中使用取代雜環(huán)胺和多胺化合物從自然和工業(yè)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(fā)明更具體涉及從含有含硫氣體雜質(zhì)的氣流中去除二氧化碳的工藝過程。
曲旦冃足天然氣是一種氣態(tài)烴、非烴類雜質(zhì)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(zhì)量和監(jiān)管要求是一個(gè)主要的工業(yè)負(fù)擔(dān)。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(duì)由CO2和其他排放引起的全球變暖的關(guān)注與日俱增，這大大促進(jìn)了對(duì)高效且經(jīng)濟(jì)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(xué)吸附劑)。 這些洗滌系統(tǒng)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(huán)境限制正收緊，在氣化過程中對(duì)“桶底”的經(jīng)濟(jì)使用越來越多。有許多新項(xiàng)目被認(rèn)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(jí)CO2市場(chǎng)、提高原油采收率和減少溫室氣體排放，除去煙氣中的(X)2同樣很重要。弱有機(jī)堿，如單乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、和甲基二乙醇胺(MDEA)構(gòu)成已知現(xiàn)有技術(shù)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(yōu)勢(shì)。MDEA再生所需要的能量是很低的，因?yàn)樗且粋€(gè)相對(duì)弱堿，因此它與(X)2反應(yīng)過程中形成的化學(xué)鍵相比與其他常用烷醇胺形成的化學(xué)鍵較弱。次要優(yōu)點(diǎn)在于吸收過程中形成的化學(xué)鍵的本質(zhì)。作為一個(gè)三級(jí)烷醇胺，MDEA與(X)2反應(yīng)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(yīng)比為1 1。相比之下，其他常用一級(jí)和二級(jí)烷醇胺優(yōu)先形成氨基甲酸酯，并且需要反應(yīng)比為2 1。CO2與三級(jí)烷醇胺(如，MDEA)之間的反應(yīng)比起CO2與其他常用的一級(jí)和二級(jí)烷醇胺之間典型地具有更高的效率。這些綜合的優(yōu)勢(shì)產(chǎn)生的過程與商業(yè)化的一級(jí)和二級(jí)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(jí)烷醇胺的一個(gè)缺點(diǎn)是CO2是間接吸附，導(dǎo)致了弱驅(qū)動(dòng)力和慢反應(yīng)速率相比其他商業(yè)化的烷醇胺。在高壓氣體接觸系統(tǒng)中由于上層氣相中的高CO2分壓可以實(shí)現(xiàn)液相中CO2的較高分?jǐn)?shù)，弱驅(qū)動(dòng)力的影響降到最低。當(dāng)氣體在低壓時(shí)接觸，驅(qū)動(dòng)力很弱同時(shí)(X)2 分壓也很弱。因此，這時(shí)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(jí)烷醇胺因?yàn)樗鼈兊牡推胶庋b載，通常不被用于低壓應(yīng)用。其它更常用的一級(jí)和二級(jí)胺如MEA和DEA，它們是強(qiáng)堿，由于其更高的驅(qū)動(dòng)力和更快的與(X)2反應(yīng)的速率而被用于這些應(yīng)用。在低壓情況下，液相分布達(dá)到的更好的平衡超過了低效率的氨基甲酸酯反應(yīng)的缺點(diǎn)。為了增加低分壓下MDEA對(duì)(X)2的容量，一系列對(duì)基本MDEA工藝的改進(jìn)已開發(fā)。 這些改進(jìn)典型包括往MDEA溶液中少量一級(jí)或二級(jí)胺(如美國(guó)專利Nos. 5，209，914和 5，366，709，以及國(guó)際專利申請(qǐng)No. W003/013699)。產(chǎn)生的混合物通常被描述為添加劑調(diào)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(jìn)劑”或“活化劑”(如美國(guó)專利No. 6，740，230)。相對(duì)于單獨(dú)的MDEA溶液來說，這些添加劑的作用一般是通過在低(X)2分壓下增加MDEA混合液中(X)2的吸收速率，從而增大液相中(X)2的分?jǐn)?shù)。盡管所述去除(X)2的方法很有效，已知調(diào)配溶劑的商業(yè)應(yīng)用達(dá)不到理想的運(yùn)行特征。一些用于調(diào)配的添加劑在MDEA中具有有限的溶解度，這會(huì)減低其效力，并且他們的沸點(diǎn)通常會(huì)降低(一些不會(huì)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(yīng)產(chǎn)物也有問題。由于它們比起MDEA是更強(qiáng)的有機(jī)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(chǎn)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(shí)，這些特征限制了它們的有效性和整個(gè)過程的效率。因此，工業(yè)上需要改進(jìn)的組合物和方法用于高壓和低壓系統(tǒng)中酸性污染物再生。 特別需要一種產(chǎn)品它是一種單獨(dú)的具有低揮發(fā)性的化合物并且既具備一級(jí)或二級(jí)胺的低壓平衡容量的優(yōu)勢(shì)又具有三級(jí)胺的效率的優(yōu)點(diǎn)。
概述本發(fā)明因此提供了新型組合物用于除去流體流，例如天然氣、合成氣、燃燒氣、沼氣和其他工業(yè)流體流中的二氧化碳和酸性硫化污染物。本公開涉及的氣體或流體流包括但不局限于上述所有流體。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，本發(fā)明的組合物是用于(X)2的去除、吸收或減量。在其他優(yōu)選的實(shí)施例中，此組合物是用于去除其他酸性污染物，包括但不局限于， 酸性和硫化污染物，例如C02，H2S, RSH, CS2, COS和S02。在一個(gè)方面，本發(fā)明是一種用于工業(yè)生產(chǎn)過程中從流體流中吸收酸性污染物的吸
收液組合物。該組合物包括至少一種具有以下通式(1)的吸收劑組分。
權(quán)利要求
1.一種用于在工業(yè)方法中從流體中吸收酸性污染物的洗滌液組合物，該組合物包含(a)至少一種具有以下通式的吸收劑組分，它包括碳酸鹽，碳酸氫鹽，氨基甲酸鹽，脲， 及它們的酰胺和它們的鹽
2.如權(quán)利要求1的組合物，其中隊(duì)至、的烷基獨(dú)立地選自下列基團(tuán)甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基和異丁基。
3.如權(quán)利要求1的組合物，其中R1至R11的氨基烷基選自下列基團(tuán)2-氨基丙基、2-氨基丁基、氨基乙基禾口氨基丙基。
4.如權(quán)利要求1的組合物，其中所述吸收劑組分選自下列基團(tuán)(XXI)，(XXII)， (XXIII)，(XXIV)，及它們的組合
5.如權(quán)利要求1的組合物，進(jìn)一步包含一種或多種選自下列的組分2-氨基丙基-哌嗪；2-氨基丁基-哌嗪；1-乙酰哌嗪；1-甲酰哌嗪；1，4- 二-氨基乙基-哌嗪；1，4- 二-氨基丙基-哌嗪；1，4- 二-氨基丁基-哌嗪；1，4- 二- 氨基丙基)-哌嗪；1，4- 二- 氨基丁基)_哌嗪；1，4-二-(N-甲基-氨基乙基)_哌嗪；1-(2-氨基丁基)-4-甲基哌嗪； 1-(2-氨基丙基)-4-甲基哌嗪；1-(2-氨基丙基)-4-乙基哌嗪；1-氨基乙基-4- (2-氨基丁基)-哌嗪；1-氨基乙基-4-(2-氨基丙基)-哌嗪；1-氨基乙基-4-(N-甲基-氨基乙基)-哌嗪；2-嗎啉乙酰胺；2-氨基丙基-嗎啉；2-(1Η-咪唑-1-基)乙酰胺；2-氨基丙基-哌啶；2-氨基丙基-吡咯烷；m-(2-氨基丙基)丁烷-1，4-二胺；m-(3-氨基丙基)丙烷-1，2-二胺；7jC ；環(huán)丁砜；N-甲基吡咯烷酮；N-烷基化的吡咯烷酮，對(duì)應(yīng)上述的哌啶酮和嗎啉；甲醇；聚乙二醇二烷基醚的混合物A到C4的二烷基醚單乙二醇K1到C4的單醚單乙二醇K1到C4的二烷基醚聚乙二醇K1到C4的單醚聚乙烯乙二醇K1到C4 ；乙二醇；二乙二醇；三乙二醇；N，N-二甲基甲酰胺；N-乙酰嗎啉；N-甲酰嗎啉；N，N-二甲基咪唑烷-2-酮； N-甲基咪唑；及它們的組合。
6.如權(quán)利要求1的組合物，其中酸性污染物選自下列基團(tuán)C02，4S，RSH，CS2，C0S，S02， 及它們的組合。
7.如權(quán)利要求1的組合物，其中所述吸收劑化合物含量范圍從0.01%至約100重量％。
8.如權(quán)利要求1的組合物，進(jìn)一步包含一種或多種選自下列的組分胺、活性劑、消泡齊U、助吸收劑、防腐劑、著色劑，及它們的組合。
9.如權(quán)利要求1的組合物，其中溶劑選自下列水、醇、多元醇、其他酸性氣體溶劑、有機(jī)溶劑，及它們的組合。
10.一種用于減少工業(yè)流體流中酸性污染物的方法，該方法包括(a)將流體流與權(quán)利要求1的組合物相接觸，形成洗滌過的流體流和富含酸性氣體的洗滌液，以及(b)從富含酸性氣體的洗滌液再生至少一部分包括至少一部分吸收劑化合物的組合物。
11.如權(quán)利要求10的方法，其中步驟(a)進(jìn)行的溫度范圍為約0°C至約200°C。
12.如權(quán)利要求10的方法，其中步驟(a)進(jìn)行的壓力范圍為約0至200大氣壓。
13.如權(quán)利要求10的方法，其中步驟(b)進(jìn)行的溫度范圍為約0°C至約500°C。
14.如權(quán)利要求10的方法，其中步驟(b)進(jìn)行的壓力范圍為約0至10大氣壓。
15.如權(quán)利要求10的方法，其中步驟(b)經(jīng)蒸汽輔助重沸器和/或經(jīng)分級(jí)再生進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明提供了包含取代多胺的新型組合物，作為酸性氣體洗滌液，以及在工業(yè)系統(tǒng)中使用該組合物的方法。本發(fā)明涉及在工業(yè)方法中使用這些多胺化合物從天然和工業(yè)流體流，如天然氣、燃燒氣、天然氣、合成氣、沼氣和其他工業(yè)流體流中去除酸性污染物。本發(fā)明的組合物和方法對(duì)去除、吸收或隔離酸性污染物和硫化污染物包括CO2，H2S，RSH，CS2，COS，和SO2是很有用的。
文檔編號(hào)B01D53/14GK102470340SQ201080030227
公開日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2010年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月30日
發(fā)明者A·M·布萊爾, K·B·沙旺特, K·N·加塞德, W·J·安德魯斯 申請(qǐng)人:納爾科公司