使用胺和烷氧基胺的混合物分離酸性氣體的胺處理方法
【專(zhuān)利摘要】從包含H2S和CO2的氣體混合物中吸收這兩種氣體的方法包括使氣體混合物與如下組分的吸收劑組合接觸：(i)包含嚴(yán)重位阻叔醚胺三甘醇或這類(lèi)醇的衍生物的第一吸收劑組分，和(ii)用于酸性氣體的包含液體胺如甲基二乙胺(MDEA)、單乙醇胺(MEA)、2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)、哌嗪(PZ)、二乙醇胺(DEA)、三乙醇胺(TEA)、二甘醇胺(氨基乙氧基乙醇，DGA)和二異丙胺(DIPA)、另一醚胺醇或二胺的第二吸收劑組分。通過(guò)使用胺吸收劑的組合，可保持CO2吸收的總選擇性，同時(shí)保持良好的H2S吸著選擇性；H2S和CO2組合的選擇性可經(jīng)吸收劑中的一系列氣體載荷控制。
【專(zhuān)利說(shuō)明】使用胺和烷氧基胺的混合物分離酸性氣體的胺處理方法 發(fā)明領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及從包含酸性和非酸性組分的混合氣流中吸收酸性氣體。
[0002] 相關(guān)申請(qǐng)交叉引用
[0003] 本申請(qǐng)涉及和根據(jù)35USC120要求2012年3月14日提交的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)序列 號(hào)61/610, 599的優(yōu)先權(quán)利益。
[0004] 發(fā)明背景
[0005] 很好地確立了用胺溶液處理包含酸性氣體如C02、H2S、CS2、HCN、C0S和烴的 硫衍生物的氣體和液體以除去這些酸性氣體。胺通常作為包含胺的溶液在吸收塔中接觸酸 性氣體和液體，其中胺水溶液與酸性流體逆流進(jìn)入。在典型情況下，使用常見(jiàn)胺吸著劑如單 乙醇胺（MEA)、二乙醇胺（DEA)、甲基二乙醇胺（MDEA)、二異丙胺（DIPA)或羥基乙氧基乙胺 (DGA)。包含吸著的酸性氣體的液體胺料流通常通過(guò)在分離塔中將吸著的氣體解吸而再生， 其中再生的胺和解吸的氣體作為分離的料流離開(kāi)塔。有效的各種氣體提純方法描述于例 如GasPurification，第 5 版，Kohl和Neilsen，GulfPublishingCompany，1997,ISBN-13: 978-0-88415-220-0 中。
[0006] 用胺溶液處理包含co2和H2S的酸性氣體混合物通常產(chǎn)生實(shí)質(zhì)量的C02和H2S的同 時(shí)脫除。然而，通常理想的是處理包含co2和H2S的酸性氣體混合物以從混合物中選擇性地 除去h2s，由此使co2的脫除最小化。h2s的選擇性脫除導(dǎo)致分離的酸性氣體中較高的h2s/ C02比，這簡(jiǎn)化了使用Claus方法將H2S轉(zhuǎn)化成元素硫。選擇性H2S脫除適用于大量氣體處 理操作，包括處理來(lái)自油砂、煤和頁(yè)巖熱解的烴氣體、具有低H2s/co2比的煉廠(chǎng)氣體和天然 氣，且在其中H2S的分壓與co2相比較低的氣體處理中是特別理想的，因?yàn)榘窂暮笠活?lèi)型的 氣體中吸收H2S的能力是非常低的。具有較低H2S分壓的氣體的實(shí)例包括通過(guò)煤氣化制備 的合成氣、硫裝置尾氣和精煉廠(chǎng)中遇到的低較熱燃料氣體，其中將重質(zhì)殘油熱轉(zhuǎn)化成較低 分子量液體和氣體。
[0007] 盡管伯胺和仲胺如MEA、DEA、DPA和DGA吸收H2S和C02氣體，它們未被證明對(duì)H2S 的優(yōu)先吸收以排除co2而言尤其滿(mǎn)意，因?yàn)樵谒芤褐?，胺?jīng)受與C02的更大選擇性反應(yīng)以 形成氨基甲酸酯。報(bào)告了叔胺MDEA具有與C02相比對(duì)H2S吸收的高度選擇性（Frazier和 Kohl，Ind?和Eng.Chem.，42, 2288 (1950))，但它的商業(yè)效用是有限的，因?yàn)樗邢薜腍2S載 荷能力和它有限的降低氣體的C02含量的能力。類(lèi)似地，二異丙胺（DIPA)在仲氨基醇中是 相對(duì)獨(dú)特的，因?yàn)樗鼏为?dú)或與物理溶劑如環(huán)丁砜一起在工業(yè)上用于從包含H2S和C02的氣體 中選擇性地除去H2S，但接觸時(shí)間必須保持較短以利用與C02反應(yīng)速率相比，H2S與胺的較快 反應(yīng)。該較大選擇性歸因于與H2S的更快化學(xué)反應(yīng)相比，C02與叔胺的較慢化學(xué)反應(yīng)。
[0008] 開(kāi)發(fā)了大量嚴(yán)重位阻醚胺化合物用于在C02的存在下選擇性地除去H2S。美國(guó)專(zhuān) 利Nos. 4 405 581 ;4 405 583 ;4 405 585 ;4 471 138 和 4 894 178 公開(kāi)了這些非常有效 的受阻選擇性吸收劑。這些專(zhuān)利中公開(kāi)了以下典型類(lèi)型的吸收劑，參考其關(guān)于對(duì)這些材料 及其在酸性氣體吸著方法中的用途的全部描述：
[0009] US4 405 581 :該專(zhuān)利中公開(kāi)的受阻氨基醇化合物由下式定義：
【權(quán)利要求】
1. 從包含H2S和CO2的氣體混合物中吸收這兩種氣體的方法，其包括使氣體混合物與 (i)和（ii)的吸收劑組合接觸：（i)第一吸收劑組分，其包含嚴(yán)重位阻叔烷基醚胺三甘醇或 這種醇的衍生物，（ii)用于酸性氣體的第二吸收劑組分，其包含胺吸收劑。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中用于酸性氣體的第二吸收劑組分包含甲基二乙胺 (MDEA)、單乙醇胺（MEA)、甲基氨基乙醇（MAE)、乙氧基乙醇胺（EEA)、2_氨基-2-甲基-1-丙 醇（AMP)、哌嗪（PZ)、二乙醇胺（DEA)、三乙醇胺（TEA)、二甘醇胺（氨基乙氧基乙醇，DGA)或 二異丙胺（DIPA)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中吸收劑組合包含醚胺化合物的混合物。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中吸收劑組合包含醚胺醇和二醚胺的混合物。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中吸收劑組合包含二醚胺的混合物。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中吸收劑組合包含醚胺醇的混合物。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中第一吸收劑組分包含下式的三甘醇的嚴(yán)重位阻二氨基 醚胺衍生物：
其中R1和R8為C3-C8仲烷基或仲羥烷基，或者C 4-C8叔烷基或叔羥烷基、R2和R6各自為 氫，且〇為1。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中R1和R8為C4-C8叔烷基。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中第一吸收劑組分包含1，2-雙（叔丁基氨基乙氧基）乙 燒。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中第一液體胺吸收劑包含下式的醚胺醇：
其中R2、R3、R4和R5為H，R1為C 3-C8支鏈烷基，X和y各自為2且z為2。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中R1為叔丁基。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中第一吸收劑組分包含乙氧基乙氧基乙醇-叔丁基胺 (EEETB)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中第一吸收劑組分包含（i)和（ii)的組合： (i) 下式的醚胺醇：
其中R2、R3、R4和R5為H，R1為C 3-C8支鏈烷基，X和y各自為2且z為2， (ii) 下式的二氨基醚：
其中R2、R3、R4和R5為H，R1為C 3-C8支鏈烷基，x和y各自為2且z為2。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中二氨基醚包含1，2-雙（叔丁基氨基乙氧基）乙烷。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中第一吸收劑組分包含下式化合物：
其中 R1 = R2 = R3 = C「C4 燒基；R4 = R5 = R6 = H ;x = y = 2 且 z = 2。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中R1 = R2 = R3 = CH3。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中第一吸收劑組分包含烷氧基-三甘醇和式R2R5NH的 位阻胺的反應(yīng)產(chǎn)物，其中R 2為C3-C6烷基，R5為H或C1-C 6烷基。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中R2為C3-C6支鏈烷基。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中位阻胺為叔丁基胺。
20. 根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中烷氧基-三甘醇為甲氧基-三甘醇。
21. 根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中第一液體胺吸收劑包含甲氧基乙氧基乙氧基乙 醇-叔丁基胺。
22. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中第一吸收劑組分和第二吸收劑組分的吸收劑組合作 為水溶液存在。
23. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中第一吸收劑組分和第二吸收劑組分分別以 50:50-5:95的摩爾比存在于吸收劑組合中。
24. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中第一吸收劑組分和第二吸收劑組分分別以 50:50-95:5的摩爾比存在于吸收劑組合中。
25. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中第一液體胺吸收劑和第二液體胺吸收劑包含EETB和 MEETB。
【文檔編號(hào)】C07C217/08GK104284706SQ201380013812
【公開(kāi)日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2013年3月13日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月14日
【發(fā)明者】M·達(dá)格, R·B·費(fèi)迪施, M·西什金 申請(qǐng)人:?？松梨谘芯抗こ坦?br>