專利名稱：用于從酸氣捕獲設(shè)備脫除鹽的離子交換劑的再生的制作方法
用于從酸氣捕獲設(shè)備脫除鹽的離子交換劑的再生技術(shù)領(lǐng)域在一方面，本發(fā)明涉及用于再生用于從溶液中捕獲鹽的離子交換劑 的工藝。根據(jù)另一方面，本發(fā)明涉及離子交換工藝和酸氣捕獲工藝的結(jié) 合。在具體的優(yōu)選實(shí)施方式中，捕獲的酸氣包括一種或多種二氧化硫、 辟b化氫和二氧化石灰。
背景技術(shù)：
通過在含水胺溶劑中吸收從氣體物流(gas stream )例如煙道氣(flue gas )或含烴物流中分離酸氣例如二氧化硫、疏化氫或二氧化碳的公知的。 在Gas Purification,第五版，編者Arthur L. Kohl和Richard B. Nielsen, Gulf Publishing Company, Houston, TX中描述了許多這些工藝，其被稱 為胺處理器工藝(amine treater process )。胺處理器工藝使用可再生的胺溶劑，由酸氣在一溫度下在所述溶劑 中被捕獲，及所述酸氣在通常更高的溫度下從所述溶劑中解吸或汽提 (stripped)?？梢赃x擇用于從進(jìn)料物流中脫除給定酸氣組分的胺溶劑，以使酸氣 可以通過汽提從所述溶劑中脫除。如果使用物流汽提，則為了從溶劑中 分離酸氣，當(dāng)在溶液中時(shí)所述酸氣必須是可揮發(fā)的。優(yōu)選地，胺的共輒 酸的酸電離常數(shù)(pKa )具有高于酸氣的pKa不多于約3或4個(gè)單位的值。 如果在pKa上的差別大于約3或4個(gè)單位，則胺和酸之間形成的鹽過于 穩(wěn)定以至于不能通過物流汽提實(shí)際地分離。在商業(yè)操作中，酸氣捕獲工藝經(jīng)歷了入口 ( ingress )和/或工藝中(in process)比脫除工藝設(shè)計(jì)所針對(duì)的酸要更強(qiáng)的酸的生成。這些更強(qiáng)的酸 與不可以蒸汽再生的胺溶劑形成鹽并因此稱為熱穩(wěn)定胺鹽或僅稱之為熱穩(wěn)定鹽。如果所述熱穩(wěn)定鹽可以蓄積，它們將最終中和溶劑中的所有胺，使 其不能如預(yù)期的與酸氣組分反應(yīng)并脫除所述酸氣組分。相應(yīng)地，用于脫 除熱穩(wěn)定鹽的條件(provision)對(duì)于其中強(qiáng)酸在所述胺溶劑中蓄積的系 統(tǒng)是必須的。
已知多種用于乂人胺氣處理溶液(amine gas treating solutions )中脫除蒸餾出游離胺(見例如"Gas Purification" , p255ff)、電滲析(見例如 US 5,292,407 )和離子交換(見例如US 4,122,149; US4,113,849; US4,970,344; US 5，045,291; US 5,292,407; US 5,368,818; US 5,788,864和 US 6,245,128)。離子交換工藝的 一個(gè)問題在于，離子交換介質(zhì)或樹脂必須時(shí)常地 (from time to time )再生。在離子交換工藝的加載階段(loading stage ), 隨著熱穩(wěn)定鹽從所述胺溶劑中脫除，陰離子脫除能力用盡。當(dāng)離子交換 樹脂的陰離子脫除能力以具體量用盡或降低時(shí)，中止富含熱穩(wěn)定鹽的胺 溶劑到離子交換樹脂中的進(jìn)料，以使離子交換樹脂可以再生。由于離子 交換樹脂再生劑通常會(huì)被送去廢水處理或以其它方式被處置(disposed of),在起動(dòng)樹脂再生劑流向塔之前，可以用大量的水置換(displaced) 和洗滌在胺樹脂床中的胺溶劑以在離子交換樹脂被再生前回收稀釋的 胺溶劑溶液。如果稀釋的胺溶劑溶液被返送至酸氣捕獲工藝，由此避免 了胺溶劑的損失，這在酸氣捕獲工藝中將水引入胺溶劑，因此稀釋了在 胺處理器工藝中胺溶劑在溶劑溶液中的濃度。胺處理器工藝被設(shè)計(jì)以在固定的優(yōu)化的胺溶劑濃度下工作。因此， 胺溶劑的稀釋是不合要求的。相應(yīng)地，如果稀釋的胺溶液被返送至酸氣 處理方法中，應(yīng)從胺溶劑中脫除水，或者稀釋的胺溶劑物流可排放到廢 水中，這導(dǎo)致胺溶劑的損失。發(fā)明概述根據(jù)本發(fā)明的 一 個(gè)實(shí)施方式，提供了用于再生離子交換樹脂的改善 的工藝。特別地，已經(jīng)確定，可以通過結(jié)合胺處理器與離子交換工藝而 最小化胺稀釋的不足和在加載步驟后有效地回收胺所需的大量水洗。在操作中，離子交換介質(zhì)(在本文中， 一般稱為樹脂)可以包含于 例如在塔中提供的填料床(packed bed)中。富含熱穩(wěn)定鹽的胺溶劑通 過所述塔。在胺溶劑通過所述塔的過程中，所述熱穩(wěn)定鹽被離子交換樹 脂捕獲。當(dāng)確定要再生所述離子交換樹脂時(shí)，中止通過所述塔的胺吸收 劑流，并進(jìn)料再生劑通過塔。優(yōu)選地，在再生離子交換介質(zhì)前，從所述 塔中脫除全部或基本上全部的胺溶劑。
通過在耗盡步驟(exhaustion step)的最后使用胺處理器再生塔的回流來置換和洗滌離子交換塔的胺，可以降低通過返送稀釋的胺溶液所產(chǎn)生的胺稀釋的量，所述稀釋的胺溶液是通過在離子交換樹脂的再生工藝前來自塔的胺而形成的。所用的包含胺溶劑的回流可以接著被再循環(huán)至胺處理器工藝。因?yàn)榇讼礈焖畞碓从谔幚砣軇┳陨聿⒁虼瞬⒉粫?huì)導(dǎo)致工藝中胺的稀釋，可以使用大量的回流以確保從塔中的高程度的胺回收并可返回至胺處理器工藝。優(yōu)選地，由蒸氣汽提回流物流獲得并用以從離子交換床洗滌胺吸收劑的離子交換床洗滌水，被再循環(huán)至酸氣捕獲工藝 而并不加入任何補(bǔ)充水。相應(yīng)地，用于從離子交換床脫除胺吸收劑的洗滌水源可以主要地或 基本上是從酸氣捕獲工藝中獲得的水。這提供了兩個(gè)有益效果。第一， 降低了或基本上消除了胺溶劑的稀釋。特別地，如果沒有從處理器工藝 之外的來源添加附加工藝水至洗滌水進(jìn)料物流，則用于從離子交換床沖 洗胺的僅有的水是從酸氣捕獲工藝中獲得的(即，回流物流)。相應(yīng)地， 沒有胺吸收劑的凈稀釋(net dilution)發(fā)生。如果由于回流的有限的可 用性而需要部分額外的補(bǔ)充水，則與僅使用外源洗滌水相比較，稀釋量 則實(shí)質(zhì)性降低。另一個(gè)有益效果在于，通過再循環(huán)包含胺吸收劑的洗滌 水至胺處理器工藝，避免了或至少減少了必須被處置或處理的洗滌水流 出物流的產(chǎn)生。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在離子交換樹脂再生前，使用優(yōu)選由回流 物流得到的酸性溶液以提供洗滌水以從離子交換器中脫除酸氣吸收劑。 所用的洗滌水可以包含由在胺處理器工藝中使用的汽提塔得到的全部 或部分的回流物流。例如，如果使用胺處理器工藝處理包含二氧化硫的 進(jìn)料氣體物流，則回流在溶液中將包含亞硫酸，即二氧化硫的水合物。 另一方面，如果使用胺處理器工藝來處理包含硫化氫和/或二氧化碳的進(jìn) 料氣體物流，則回流物流將包含碳酸和/或硫化氫。如果溶解在回流中的 酸氣的濃度小于5 wt%,更優(yōu)選地小于3 wtQ/。和最優(yōu)選地小于2 wt%， 此回流物流是酸性的，但并不干擾再生工藝。根據(jù)本發(fā)明的另 一 實(shí)施方式，應(yīng)認(rèn)識(shí)到如果可以通過其它方法控制 在處理器胺溶劑中的水濃度，例如4非放(blowing down)回流至預(yù)滌氣 裝置(prescmbber),用以/人離子交換床脫除胺溶劑的洗滌水可以由供 選擇的來源獲得。 在胺處理器工藝中，典型地，在將進(jìn)料氣體與含水胺溶劑接觸前， 驟冷熱的進(jìn)料氣體以防止所述胺溶劑的降解和脫水。驟冷工藝?yán)盟?蒸發(fā)來冷卻并且水使氣體飽和。通常在例如噴射預(yù)滌氣裝置中進(jìn)行此冷卻。伴隨水的部分排出以控制pH、所溶解的固體的濃度和懸浮固體的濃度，通過泵再循環(huán)預(yù)滌氣裝置中的水至噴射噴嘴。加入補(bǔ)充水(通常 為去離子水或蒸汽冷凝物)至預(yù)滌氣裝置以保持水藏量恒定。根據(jù)本發(fā) 明的另 一方面，使用離子交換工藝中的流出物流作為預(yù)滌氣裝置中的補(bǔ) 充水，消除或極大地降低了由必須另作處理以處置的離子交換樹脂的再 生所導(dǎo)致的流出量。相應(yīng)地，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，提供了用于從使用胺溶劑的進(jìn)料氣體物流中脫除胺可捕獲的氣體的方法，所述方法包括(a) 將進(jìn)料氣體物流與貧胺溶劑接觸以形成富胺溶劑，其中熱穩(wěn)定 鹽存在于富胺溶劑中；(b) 從所述富胺溶劑中汽提胺可捕獲氣體以形成貧胺溶劑和塔頂回 流物流(overhead reflux stream );(c) 周期性地將至少部分貧胺溶劑和富胺溶劑中的一種或兩者與陰 離子交換樹脂接觸以形成第 一熱穩(wěn)定鹽貧胺溶劑；(d) 周期性地再生陰離子交換樹脂，其中在再生陰離子交換樹脂的 過程中，使用至少部分的回流物流洗滌來自陰離子交換樹脂的胺溶劑以 產(chǎn)生第二熱穩(wěn)定鹽貧胺溶劑；和(e) 再循環(huán)至少部分的第 一和第二熱穩(wěn)定鹽貧胺溶劑以用于從進(jìn)料 氣體中捕獲胺可捕獲氣體。在一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明方法還包括自S02、 H2S和C02的一種 或多種中選擇胺可捕獲氣體。在另 一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明方法還包括選擇貧胺溶劑作為與所述 陰離子交換樹脂接觸的胺溶劑。在另一個(gè)實(shí)施方式中，在步驟(d)中，在再生陰離子交換樹脂前，處 理陰離子交換樹脂以從其中脫除胺溶劑。在另一個(gè)實(shí)施方式中，步驟(d)包括(a) 將陰離子交換樹脂與水接觸以從陰離子交換樹脂中洗滌胺溶劑；(b) 然后將陰離子交換樹脂與再生劑接觸以獲得再生的陰離子交換
樹脂和用完的(spent)再生劑溶液；和(c)用水洗滌陰離子交換樹脂以從其中脫除再生劑并獲得再生劑洗 滌流出液(effluent)。在另一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明方法還包括在步驟(c)中使用再生的 陰離子交換樹脂前，用水洗滌再生的陰離子交換樹脂以從其中脫除再生 劑。在另一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明方法還包括(a) 對(duì)進(jìn)料氣體物流進(jìn)行預(yù)滌氣操作；(b) 在預(yù)滌氣操作中使用用完的再生劑溶液和再生劑洗滌流出液中 的一種或二者的全部或部分。在另一實(shí)施方式中，本發(fā)明方法還包括，在將陰離子交換樹脂與水 接觸前，從陰離子交換樹脂中排出(draining )胺溶劑以從陰離子交換樹 脂中洗滌胺溶劑。在另一實(shí)施方式中，本發(fā)明方法還包括提供具有2.5-6范圍內(nèi)的pKa 的胺的胺溶劑。優(yōu)選地，本發(fā)明方法還包括選擇S02作為胺可捕獲氣體。在另一實(shí)施方式中，本發(fā)明方法還包括提供具有7.5-10范圍內(nèi)的pIQ的胺的胺溶劑。優(yōu)選地，本發(fā)明方法還包括從H2S和C02中的一種或多種中選擇胺可捕獲氣體。在另一實(shí)施方式中，再循環(huán)所述熱穩(wěn)定鹽貧胺至步驟(a)。 在另一實(shí)施方式中，再循環(huán)所述熱穩(wěn)定鹽貧胺至步驟(b)。 在另一實(shí)施方式中，本發(fā)明方法還包括選擇S02作為胺可捕獲氣體。 在另 一 實(shí)施方式中，利用回流在不稀釋的情況下從陰離子交換樹脂中洗滌胺溶劑。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，提供了再生離子交換樹脂的方法，該 方法包括(a) 從胺處理器工藝中獲得包含熱穩(wěn)定鹽的溶劑溶液；(b) 將所述溶劑溶液與陰離子交換樹脂接觸以獲得熱穩(wěn)定鹽貧溶劑 溶液；(c) 周期性地再生陰離子交換樹脂，其中在再生陰離子交換樹脂前, 使用來自胺處理器工藝的至少部分回流物流來洗滌陰離子交換樹脂以 產(chǎn)生熱穩(wěn)定鹽貧胺物流；和(d) 再循環(huán)熱穩(wěn)定鹽貧胺至胺處理器工藝。
在一個(gè)實(shí)施方式中，胺處理器工藝處理進(jìn)料氣體以脫除S02、 H2S 和co2中的一種或多種。在另一個(gè)實(shí)施方式中，在步驟(c)中，在再生陰離子交換樹脂前，處 理陰離子交換樹脂以從其中脫除胺溶劑。在另一個(gè)實(shí)施方式中，步驟(c)包括(a) 將陰離子交換樹脂與水接觸以從陰離子交換樹脂中洗滌胺溶劑；(b) 然后將陰離子交換樹脂與再生劑接觸以獲得再生的陰離子交換 樹脂和用完的再生劑溶液；和(c) 用水洗滌陰離子交換樹脂以從其中脫除再生劑并獲得再生劑洗 滌流出液。在另一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明方法還包括在步驟(b)中使用再生的 陰離子交換樹脂前，用水洗滌再生的陰離子交換樹脂以從其中脫除再生劑。在另一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明方法還包括(a) 對(duì)提供至胺處理器工藝的進(jìn)料氣體物流進(jìn)行預(yù)滌氣操作；(b) 在預(yù)滌氣操作中使用用完的再生劑溶液和再生劑洗滌流出液中 的一種或二者的全部或部分。在另一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明方法還包括，在將陰離子交換樹脂與 水接觸前，從陰離子交換樹脂中排出胺溶劑以從陰離子交換樹脂中洗滌 胺溶劑。在另一個(gè)實(shí)施方式中，再循環(huán)所述熱穩(wěn)定鹽貧胺至胺處理器工藝。 在另一個(gè)實(shí)施方式中，利用回流在不稀釋的情況下從陰離子交換樹 脂中洗滌胺溶劑。


根據(jù)以下本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的說明，可以更充分地和完全地理 解本發(fā)明的這些和其它有益效果，其中圖l是胺處理器工藝的示例性工藝流程圖，顯示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施 方式所述物流將其連接到離子交換工藝；圖2是可以與圖1的胺處理器工藝一起使用的離子交換工藝的工藝 流程圖的示例性實(shí)施方式，顯示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式所述物流連接其10
至胺處理器工藝；和圖3是在離子交換塔方法的一個(gè)周期中優(yōu)選的操作順序，從耗盡樹 脂開始至再生后最終水洗。發(fā)明詳述盡管本發(fā)明的一個(gè)方面涉及用于處理胺溶液的離子交換單元的再 生工藝，將結(jié)合胺處理器工藝舉例說明本發(fā)明。如圖1和2所示，所述離子交換單元(圖2)可以與胺處理器工藝 (圖1)結(jié)合以從胺溶劑中脫除熱穩(wěn)定鹽。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到可以使用本領(lǐng)域 中已知可用于胺處理器單元和離子交換單元的任何具體設(shè)計(jì)，及圖l和 圖2中所示的實(shí)施方式是示例的。例如，進(jìn)料氣體可以僅包括一種目標(biāo) 氣體(例如，二氧化硫)或多種目標(biāo)氣體(例如，二氧化硫和二氧化碳)。 如果以多種氣體作為從進(jìn)料氣體中脫除的目標(biāo)，則所述胺處理器單元可 以具有多個(gè)吸收區(qū)，每個(gè)區(qū)使用不同的溶劑物流，從而產(chǎn)生多種可以單 獨(dú)地再生的溶劑物流。例如，可以提供用于使用第一溶劑從酸氣中脫除 二氧化硫和再生所述第一溶劑的第一溶劑回路(lo叩)。在脫除二氧化 硫后，可以提供用于使用第二溶劑從酸氣中脫除二氧化碳和再生第二溶 劑的第二溶劑回路?？梢允褂玫?一 離子交換單元從第 一胺吸收劑中脫除 熱穩(wěn)定鹽，并可使用笫二離子交換單元從第二胺吸收劑中脫除熱穩(wěn)定 鹽。同樣，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到每個(gè)離子交換單元可以包括一個(gè)或多個(gè)離子交換 反應(yīng)器或塔，并可以使用本領(lǐng)域已知進(jìn)料罐(feed tanks )和儲(chǔ)罐(reservoir tanks),例如用于確保向離子交換塔的連續(xù)進(jìn)料和減少通過工藝的涌浪 (surges )。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到進(jìn)料氣體物流還可以包含僅一種或多種酸氣，例如S02 和/或H2S、和/或C02,并且可以在不同階段按順序地處理所述進(jìn)料氣體 物流以降低每種酸氣的濃度至預(yù)定水平(predetermined level)以下。相 應(yīng)地，可以將進(jìn)料氣體物流與第 一胺溶劑接觸以降低第 一種酸氣例如 so2的濃度至預(yù)定水平以下。接著，可以將進(jìn)料氣體物流與第二胺溶劑 接觸以選擇地從所述進(jìn)料氣體物流中捕獲第二種酸氣，例如C02和/或 H2S。然后，可以將進(jìn)料氣體物流與第三胺溶劑接觸以選擇地從所述進(jìn) 料氣體物流中捕獲第三種氣體，例如NOx。可選擇地，可在一個(gè)處理階 段脫除兩種或多種氣體。相應(yīng)地，可以使用一種溶劑/人進(jìn)料氣體物流中
捕獲兩種或多種氣體。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到所述進(jìn)料氣體物流還可以包含可以通過鐵(II)EDTA絡(luò)合物捕獲的NOx。由于要通過離子交換樹脂脫除通過從 進(jìn)料氣體中吸收NOx而形成的所得Fe EDTA(亞硝?；?鹽，優(yōu)選通過現(xiàn) 有技術(shù)中已知的其它方法從可再生的NOx吸收劑中脫除熱穩(wěn)定鹽。相應(yīng) 地，優(yōu)選地，本文所述的離子交換工藝與在胺可捕獲氣體捕獲工藝中使 用的吸收劑(即，能夠通過胺溶劑從進(jìn)料氣體中汽提，例如S02、 H2S、 C02)的再生結(jié)合使用。熱穩(wěn)定鹽在每種溶劑中可以聚集。因此，可以分別地進(jìn)料部分的每 種溶劑至離子交換單元以從溶劑中脫除熱穩(wěn)定鹽。因此，可以進(jìn)料第一 溶劑至第一離子交換塔，并進(jìn)料第二溶劑至第二離子交換塔。這樣，每 種溶劑可以在分別的回路中循環(huán)以防止不同溶劑物流的混合?？蛇x擇 地，在單獨(dú)的離子交換單元分別地處理每種溶劑。提供到胺處理器工藝的進(jìn)料氣體可以是包含至少一種酸氣的任何 物流。優(yōu)選地，進(jìn)料氣體物流包含至少S02、 H2S和C02中的一種，更 優(yōu)選地，包含至少S02和C02。所述進(jìn)料氣體可以是從各種來源獲得的 方法物流或廢物流。例如，進(jìn)豸+氣體物流可以是(a) 通常在至多100巴的升高的壓力及接近室溫的中溫下的酸性天 然氣，包含甲烷、其它烴、硫化氫、二氧化碳和水。(b) 在近大氣壓和至多200。C或更高的高溫下的來自無硫化石燃料 燃燒的煙道氣，包含氮?dú)?、氧氣、二氧化碳和水?c) 在基本上大氣壓下和至多20(TC或更高的高溫下的來自含硫化 石燃料燃燒的煙道氣，包含氮?dú)?、氧氣、二氧化碳、二氧化硫、三氧?石危和水。(d) 在近大氣壓和低于200°C的中度高溫下的硫酸設(shè)備尾氣 (sulfuric acid plant tail gas ),包含氮?dú)?、氧氣、二氧化碌u和三氧化石克。當(dāng)二氧化硫溶解在水中并與水反應(yīng)，制得亞硫酸H2S03,其是通過二氧化碳或硫化氫(pKal=7.0)的水合作用制得的實(shí)質(zhì)性地強(qiáng)于碳酸 H2C03 (pKal=6.4)的酸(pKal=1.8)。如果需要使用可再生的胺處理器 工藝從進(jìn)料氣體中捕獲二氧化硫，則優(yōu)選使用具有pKa優(yōu)選小于6的合 適的弱胺。弱胺不可能捕獲大量的處于處理的氣體中的C02。相應(yīng)地， 可以使用此弱胺從包含S02和C02的進(jìn)料氣體中選擇地捕獲so2。硫酸 霧(pKa2=-3)過強(qiáng)以至于與可再生的S02溶劑形成熱穩(wěn)定鹽。
用于選擇地捕獲S02的鏈烷醇胺(alkanolamine )溶劑可以是任何 的在美國專利5,019,361中公開的那些，其內(nèi)容引入本文作為參考。特 別地，所述溶劑可以通過下式表示<formula>formula see original document page 13</formula>其中，W是具有2個(gè)或3個(gè)碳原子的亞烷基，R2、 R3、 114和115可以相 同或不同并可以是氫、烷基(例如，具有1-約8個(gè)碳原子的低級(jí)烷基， 包括環(huán)烷基)、羥烷基(例如，具有2-約8個(gè)碳原子的低級(jí)羥烷基)、 芳烷基(例如，7-約20個(gè)碳原子)、芳基(優(yōu)選地，單環(huán)或雙環(huán))、烷 芳基(例如，7-約20個(gè)碳原子)和任何的可以形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)的R2、 R3、 W和R5。 二胺是包含兩個(gè)氮原子的有機(jī)化合物，并且由于它們可商購 和通常較低粘度，其通常為優(yōu)選。鑒于其穩(wěn)定性，胺，例如二胺，優(yōu)選 為叔二胺。但是，如果存在輕度氧化或熱條件以最小化溶劑的化學(xué)反應(yīng)， 可以使用其它的。通常，優(yōu)選的胺鹽吸收劑在胺基團(tuán)上具有作為取代基 的羥烷基基團(tuán)。在此情況下，認(rèn)為羥基取代基阻礙亞硫酸鹽或亞硫酸氫 到硫酸鹽的氧化。為使高載量的可回收二氧化硫在大氣壓條件下能夠在吸收介質(zhì)中 被吸收，對(duì)于游離胺形式的胺吸收劑，優(yōu)選地，其具有小于約300，優(yōu) 選地小于約250的分子量。通常，叔二胺具有以下分子式<formula>formula see original document page 13</formula>其中，W是亞烷基，優(yōu)選地包含2至3個(gè)碳原子作為直鏈或作為支鏈， 及每個(gè)R"是相同的或不同的并且是烷基，優(yōu)選甲基或乙基；或羥烷基， 優(yōu)選2-羥乙基。特別地，優(yōu)選的化合物是N,N， N，-(三曱基)-:^-(2-羥乙 基)-乙二胺(pK^5.7); N,N,N， ，N，-四曱基乙二胺(pKa=6.1 ); N,N,N， ，N， -四(2-羥乙基)乙二胺(pKa=4.9 ); N-(2-羥乙基)乙二胺(pKa=6.8 ); N,N， -二曱基哌溱(pKa=4.8) ; N,N,N， ，N，-四(2-羥乙基)-l，3-二氨基丙烷; N， ，N， -二曱基"^,^雙(2-羥乙基)乙二胺?？捎玫亩分羞€包括雜環(huán)化 合物，例如哌溱(pKa=5.8) 。 pKj直是針對(duì)吸收(sorbing)氮。如需要捕獲弱酸氣體，例如H2S和/或C02,則優(yōu)選使用pKa〉7.5的 較強(qiáng)的胺，例如單乙醇胺、二乙醇胺或甲基二乙醇胺。實(shí)質(zhì)上強(qiáng)于HzS 或碳酸的酸會(huì)形成熱穩(wěn)定鹽。例子是，S02、曱酸、乙酸、鹽酸、硫酸 和硫氰酸。二氧化碳溶劑胺可以是具有的pKa，在6.0-10,優(yōu)選6.5-10,更優(yōu)選 6.5-9.5的范圍的伯、仲或叔胺。為防止胺與所處理的氣體一起流失，優(yōu) 選的胺優(yōu)選地在50。C下在該溶劑上具有小于1 mm Hg的蒸氣壓。優(yōu)選 的胺包括4-(2-羥乙基)-l-哌。秦乙烷磺酸(pKa=7.5)、嗎啉代乙烷磺酸 (pKa=6.1 )、 N誦(2-羥乙基)乙二胺(pKal=9.5, pKa2=6.5 )、哌。秦(pKal=9.8， pKa2=5.6) 、 N-(2-羥乙基)哌。秦(pKal=9.0, pKa2=4.5 )、苯并咪唑(pKa 5.5)和N,N，-雙(2-羥乙基)哌嗪(pKal=7.8, pKa2=3.9 )及其混合物。如果需要既捕獲S02又捕獲C02,則為了避免S02在C02捕獲工藝中全部生成熱穩(wěn)定鹽，優(yōu)選先用合適的溶劑捕獲so2。然后在第二步脫除C02。由于硫化氫在S02或氧氣存在下不是熱力學(xué)穩(wěn)定的，則通常在包含S02或02的物流中僅發(fā)現(xiàn)少量的濃度。在圖1的優(yōu)選的實(shí)施方式中，在胺處理器單元10中處理的進(jìn)料氣 體物流12包含單一目標(biāo)胺可捕獲氣體，例如S02。如圖1所示，優(yōu)選地， 首先預(yù)滌氣進(jìn)料氣體物流12以從進(jìn)料氣體物流12中脫除微粒物質(zhì)，并 且，優(yōu)選地，將其驟冷到至少大約其絕熱飽和溫度。在一些情況下，通 過提供熱交換器以冷卻循環(huán)水，可以將進(jìn)料氣體的溫度降到更低。此種 水的預(yù)處理還可以從進(jìn)料氣體中脫除其它的污染物，例如鹽酸和硫酸。 可以使用本領(lǐng)域已知的任何預(yù)滌氣裝置。如圖1所示，可以將進(jìn)料氣體 物流12進(jìn)料至預(yù)滌氣裝置14,在那里將它與預(yù)滌氣液體物流16逆流地 接觸，優(yōu)選地，所述預(yù)滌氣液體物流16為水，其可以通過合適的噴嘴 18噴霧入預(yù)滌氣裝置14。優(yōu)選地，所述預(yù)滌氣液體物流16再循環(huán)。相 應(yīng)地，可以進(jìn)料再循環(huán)物流20至泵22,返回物流24從泵22返回至預(yù) 滌氣裝置14?？梢允褂眠M(jìn)行廢棄的排放物流26來控制在再循環(huán)水中溶
解的和懸浮的固體的濃度，并且可以使用水補(bǔ)充物流28來替代蒸發(fā)至 進(jìn)料氣體和排放損失的水。在通過任選的預(yù)滌氣裝置14后，接著所述經(jīng)預(yù)處理的進(jìn)料氣體物 流可以通過在塔32中的吸收區(qū)30,其可以是二氧化^琉吸收區(qū)。預(yù)滌氣 的氣體34可以從預(yù)滌氣裝置14通過例如煙囪式塔板(chimney tray) 36 流進(jìn)吸收塔32，所述煙囪式塔板36允許氣體的向上的通道但是防止液 體向下流進(jìn)預(yù)滌氣裝置14。優(yōu)選地，貧胺溶劑(即，酸氣雜質(zhì)貧乏)是再生的溶劑并可以通過 物流38引入吸收塔32，在那里其優(yōu)選地逆流地流向經(jīng)預(yù)處理的進(jìn)料氣 體34物流以產(chǎn)生富胺溶劑物流40和經(jīng)處理的進(jìn)料氣體物流42 。優(yōu)選地， 貧胺溶劑物流38向下流通過例如在吸收區(qū)32的填料(packing)，促進(jìn) 與向上流的氣體較好的氣-液接觸。所述貧溶劑選擇地捕獲酸氣雜質(zhì)，作 為富溶劑物流40離開吸收塔。然后，經(jīng)處理的進(jìn)料氣體物流42可被引入到一個(gè)或多個(gè)其它的吸 收區(qū)(未顯示)，釋放到空氣中，輸送到用于進(jìn)一步處理的其它裝置中 或在工藝內(nèi)再循環(huán)。例如，可以設(shè)計(jì)第二吸收區(qū)以從進(jìn)料氣體物流中脫 除二氧化碳?？梢栽O(shè)計(jì)第三吸收區(qū)以從進(jìn)料氣體物流中脫除NOx和任選 地部分汞。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到可以任何需要的順序選擇地從進(jìn)料氣體中脫除酸 氣。例如，二氧化碳吸收區(qū)可以是二氧化硫和NOx吸收區(qū)的上流或下流。但是，由于S02傾向于在用于弱酸氣體的溶劑中形成熱穩(wěn)定鹽，優(yōu)選在捕獲其它雜質(zhì)氣體前捕獲S02。通過加熱富胺溶劑物流以釋放捕獲的污染物來從所述物流中脫除 捕獲的污染物。優(yōu)選地，使用蒸汽汽提塔，其中，蒸汽提供至少部分所 需熱量以從溶劑中釋放所捕獲的污染物。如圖l所示，富胺溶劑物流40 和熱的貧胺溶劑物流46可以通過間接熱交換器44以制得被引入到蒸汽 汽提塔50的熱的富胺溶劑物流48。如(as with)吸收塔32,蒸汽汽提塔50可以是本領(lǐng)域已知的任何設(shè)計(jì) 并可以是填充的(packed)或盤式(tray)設(shè)計(jì)。優(yōu)選地，熱富胺溶劑 物流48向下流經(jīng)在再生或汽提塔50中的例如填料52。熱富胺溶劑物流 48在塔50的較上面的部分被引入而向下流經(jīng)塔50。如需要，使用泵64 以從再生塔50的低部向重沸器54循環(huán)物流66。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到重沸器54 可以是強(qiáng)制循環(huán)重沸器、釜式重沸器(kettle reboiler )或熱虹吸重沸器。 優(yōu)選地，提供熱貧胺泵(hot lean amine pump)以推動(dòng)溶劑通過貧-富交 換器進(jìn)入貧胺緩沖罐(surge tank)(未顯示)。通過胺溶劑在重沸器 54中的沸騰產(chǎn)生的蒸汽作為物流60進(jìn)入塔50以提供用于從胺溶劑中汽 提酸氣的能量和質(zhì)量傳遞促進(jìn)。通過本領(lǐng)域已知的任何方式加熱重沸器。優(yōu)選地，由物流56(其可 以是蒸汽并可以從任何來源獲得)通過例如熱交換管束(heat transfer tube bundle)間接地加熱重沸器54,產(chǎn)生可以再循環(huán)以產(chǎn)生額外的蒸汽 或用于設(shè)備中其它地方的蒸汽冷凝液物流58。在重沸器54中的溶劑的 沸騰產(chǎn)生了蒸汽流并解吸酸氣60至塔50。所述蒸汽和解吸的酸氣向上 上升通過塔50的解吸區(qū)(填料52)，加熱熱富胺溶劑物流48的向下的 流動(dòng)并向上運(yùn)送從溶劑中放出的氣態(tài)污染物。所述蒸汽和污染物(在此 情況下為二氧化硫)作為物流62脫離塔50。優(yōu)選地，在作為物流62脫 離塔50前，所述蒸汽和解吸的酸氣向上流經(jīng)再生塔50的回流精餾區(qū)68。物流62在塔頂冷凝器70中被冷卻，其冷凝大部分的蒸汽，產(chǎn)生了 可以在回流儲(chǔ)器74中凈皮分離成在塔頂液態(tài)回流物流76和酸氣物流78 的兩相物流72。酸氣可以流去處置或進(jìn)一步處理。在纟荅頂回流物流76 被分成用于離子交換工藝的物流80和返回再生塔50以返回到胺溶劑的 物流82。在塔50的底部收集再生的溶劑并作為物流66被從塔50脫除，其 部分作為再生熱貧胺溶劑物流46再循環(huán)。貧胺作為物流46從再生塔50 的底部流經(jīng)熱交換器44以形成冷貧胺物流84。熱穩(wěn)定鹽傾向于在胺溶劑中蓄積。相應(yīng)地，對(duì)胺溶劑進(jìn)行離子交換 工藝以脫除熱穩(wěn)定鹽。例如，至少對(duì)部分胺溶劑進(jìn)行離子交換以從其中 脫除熱穩(wěn)定鹽并優(yōu)選地僅為其部分(例如，滲料物流(bleed stream))。 優(yōu)選地，滲料物流從冷貧胺物流84中引出。根據(jù)此實(shí)施方式，如圖1 所示，流86將富含熱穩(wěn)定鹽的胺溶劑送至離子交換熱穩(wěn)定鹽脫除單元 90。離子交換單元90返還具有較低熱穩(wěn)定鹽含量的第一熱穩(wěn)定鹽貧胺 溶劑物流88。物流38完成循環(huán)，將用于酸氣洗滌的貧胺溶劑送至吸收 塔32。如本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員已知，在不改變基本原理或其對(duì)于本發(fā)明的 關(guān)^:性的情況下，可以改變或增加胺處理器工藝的細(xì)節(jié)。例如，可以佳_ 用不同類型的用于使吸收器和再生器中的氣-液接觸有效的裝置以實(shí)現(xiàn)
吸收和汽提的相同效果。也可以在本發(fā)明的應(yīng)用中使用其它流程圖，例 如具有貧胺物流和半貧胺物流的那些。圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明可以使用的離子交換單元90的一個(gè)實(shí)施方 式。如在其中所示，離子交換單元90包括任選的緩沖罐92和單獨(dú)的離 子交換塔94。由于必須偶爾(occasionally)在離子交換塔94中再生離 子交換樹脂，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到富含熱穩(wěn)定鹽的貧胺溶劑物流96經(jīng)過離子交 換塔94的流動(dòng)必須周期性地(即，視需要時(shí)常地)中斷，以允許離子 交換樹脂被再生。在另一實(shí)施方式中，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到可以提供多個(gè)離子交 換塔94。相應(yīng)地，當(dāng)在一個(gè)或多個(gè)交替的塔94中再生離子交換樹脂時(shí)， 可以連續(xù)地進(jìn)料富含熱穩(wěn)定鹽的貧胺溶劑物流96經(jīng)過至少一個(gè)離子交 換塔94以從其中脫除熱穩(wěn)定鹽?？梢允褂帽绢I(lǐng)域已知的用于離子交換反應(yīng)器的任何構(gòu)造。典型地， 離子交換介質(zhì)是形成為珠子的樹脂。相應(yīng)地，離子交換塔典型地具有接 收離子交換樹脂珠子的載體(support)。因此，所述離子交換介質(zhì)可以 是在聚合物上具有官能團(tuán)的聚合物的珠子。通常，陰離子交換樹脂具有 作為交換點(diǎn)(exchange sites )的基本官能。在本發(fā)明的工藝中，可以使 用多種離子交換樹脂。典型地，強(qiáng)堿陰離子交換樹脂被表征為具有固定 的季胺陰離子交換點(diǎn)，其在任意pH是帶正電荷的。弱堿陰離子交換樹 脂具有固定的伯或仲胺陰離子交換點(diǎn)。根據(jù)溶液的pH,所述點(diǎn)是帶正 電荷的。在較高的pH,所述點(diǎn)是中性的。I型強(qiáng)堿樹脂是包含四曱基銨官能團(tuán)的那些。II型強(qiáng)堿樹脂通常包 含羥乙基三甲基銨官能團(tuán)。I型強(qiáng)堿陰離子交換樹脂的例子是具有連接 到聚合物骨架的季銨基團(tuán)的苯乙烯-二乙烯基苯樹脂，例如Resintech公 司出售的Resintech SBG-1和Sybron ASB-1 。 II型強(qiáng)堿陰離子交換樹 脂包括具有連接到聚合物骨架的鏈烷醇季胺(quaternary alkanolamine) 基團(tuán)的苯乙烯-二乙烯基苯樹脂，例如Resintech SBG-II和SybronTM ASB-II,也可購自Resintech公司?？梢允褂玫钠渌鼧渲ù祟惒牧先?Bayer AG的MobayTM M500, I型強(qiáng)堿陰離子交換樹脂，其是具有連接 到聚合物骨架的季銨基團(tuán)的苯乙烯樹脂；Rohm and Haas Amberlyst A-26， I型強(qiáng)堿陰離子交換樹脂，其是具有連接到聚合物骨架的季銨基 團(tuán)的苯乙烯-二乙烯基苯共聚物；和Rohm and Haas Amberlite IRA-410, II型強(qiáng)堿胺型陰離子交換樹脂。還包括Dow的具有季胺作為
其官能團(tuán)的苯乙烯-二乙烯基苯強(qiáng)堿陰離子交換樹脂。這些材料可以在DOWEX商標(biāo)下購得。還可以使用例如PuroliteTM提供的弱堿丙烯酸凝 膠樹脂?？梢允褂媚z或大孔樹脂。前述的樹脂僅是示例性的有用的離子交換樹脂，其并不擬于限定可 以用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的樹脂。為本發(fā)明的目的，旨在可使用本發(fā)明公 開的工藝再生用于用完的胺溶劑的回收(reclamation)的任何離子交換 樹脂。這些樹脂可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員容易地確定。富含熱穩(wěn)定鹽的貧胺溶劑物流96 (其可以由緩沖罐92獲得，或者 如果沒有提供緩沖罐92,其可僅是滲料物流86的延伸)，被允許流經(jīng) 離子交換塔94以產(chǎn)生第一熱穩(wěn)定鹽貧胺溶劑物流88。這是樹脂加載步 驟或樹脂耗盡步驟。在此步驟中，在塔94中的樹脂與胺溶劑相互作用 以從胺溶劑中脫除熱穩(wěn)定鹽。當(dāng)離子交換樹脂從胺溶劑中脫除熱穩(wěn)定鹽 的能力達(dá)到所需的水平，或者經(jīng)過預(yù)定的時(shí)間，通過塔94的胺溶劑物 流被中止。由于離子交換樹脂還傾向于與在胺溶劑中存在的胺可吸收氣體的 陰離子反應(yīng)，優(yōu)選從貧(關(guān)于胺可吸收氣體)的胺溶劑而不是富(關(guān)于胺可 吸收氣體)的胺溶劑中脫除熱穩(wěn)定陰離子。相應(yīng)地，通過提供貧胺溶劑至 塔94,與來自胺可吸收氣體的陰離子相反，較大比例的離子交換樹脂將 與存在于貧胺溶劑中的熱穩(wěn)定鹽例如亞硫酸鹽相互作用。因此，每單位 體積的胺溶劑流經(jīng)離子交換塔，將會(huì)從胺溶液中脫除較大比例的熱穩(wěn)定 鹽。胺溶劑與離子交換樹脂的相互作用導(dǎo)致胺溶劑被轉(zhuǎn)化為其游離堿 形式。然后，具有降低的熱穩(wěn)定鹽濃度的胺溶劑(即，第一熱穩(wěn)定鹽貧 胺溶劑物流88)被返回至胺處理器單元10。可以返回第一熱穩(wěn)定鹽貧 胺溶劑物流88至胺處理器工藝中的任何需要位置，并且，優(yōu)選地，如 圖l所示，在熱交換器44下游或在塔32上游引入。一些胺處理器工藝可以在存在相當(dāng)大濃度的熱穩(wěn)定鹽下工作(見， 例如美國專利申請(qǐng)10/639,678)。在此情況下，僅需部分地減少熱穩(wěn)定 鹽，而在再生離子交換樹脂前，仍然使足夠的包含熱穩(wěn)定鹽的胺溶劑經(jīng) 過塔94以用熱穩(wěn)定陰離子完全飽和離子交換樹脂。這最大化了關(guān)于胺 損失和再生劑以及脫除陰離子單位量的所需清洗液體的離子交換工藝 的效率。
在耗盡步驟后，優(yōu)選地，在開始再生步驟前，處理離子交換樹脂以 從其中脫除胺溶劑。因此，根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選地，將離子交換樹脂與可以是酸性的洗滌物流相接觸以從塔94中脫除胺溶劑。在通過塔94后，由于在提供到塔94的部分回流物流80中加入水， 回流產(chǎn)生了第二熱穩(wěn)定鹽貧胺溶劑物流98。與在胺處理器單元10中循 環(huán)的胺相比較，在物流98中的胺的濃度是稀釋的。但是，通過再循環(huán) 物流98至胺處理器單元10,基本上全部轉(zhuǎn)移到離子交換單元90的水和 胺返回到胺處理器單元10,由此基本上保持了胺處理器單元10的質(zhì)量 平衡，相應(yīng)地，防止在胺處理器裝置10中的胺的稀釋，這種情況在如 果洗涂步驟使用新鮮的水(與回流80相反)時(shí)會(huì)發(fā)生。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到在可供選擇的實(shí)施方式中，如需要可以添加一些補(bǔ)充水 至回流物流80。在所產(chǎn)生的回流的量低的情況下(由于對(duì)于再生的低蒸 汽要求)，會(huì)產(chǎn)生附加洗滌水的需求，但是在高熱穩(wěn)定聚集率情況下， 需要高運(yùn)轉(zhuǎn)率的IX單元。在1份回流中可以加入至多3份的水，^f旦是 優(yōu)選盡可能少地加入。可以^/v熱交換器44下游和/人;荅32上游返回物流98至在胺處理器 單元10中的連續(xù)的胺回路(類似于流88)。可供選擇的，可以返回物 流98至胺處理器工藝的汽提部分(可以將其加入到物流82或物流48 之一或兩者兼有)。如果胺可吸收氣體是S02,可以利用此替換路線。利用回流以從塔94中沖洗胺的附加有益效果在于，從胺中沉淀的 金屬陽離子(例如，F(xiàn)e3+)或在離子交換塔中從胺中懸浮的固體沉積的 金屬陽離子(例如，碳酸鈣)，會(huì)傾向于再溶解。如果這些金屬陽離子 并不再溶解，則其傾向于阻礙液體流過離子交換塔或者可能地干擾陰離 子運(yùn)送進(jìn)或出樹脂。優(yōu)選地，在洗滌步驟的最后，并且在再生步驟前，離子交換樹脂用 去離子水或蒸汽冷凝物洗滌，其可以通過物流IOO提供。提供此洗滌水 以從塔94中脫除回流。洗滌水100通過塔94的通道導(dǎo)致了可以進(jìn)料到 儲(chǔ)罐(storage tank) 104以再利用的洗滌水流出物流102。然后，使用再生劑再生離子交換樹脂。例如，再生劑可以是苛性堿 溶液(例如，4%氫氧化鈉溶液)，其通過物流106提供。再生劑轉(zhuǎn)化離 子交換樹脂回到其起始形式。相應(yīng)地，如果離子交換樹脂是陰離子交換 樹脂，并且再生劑是苛性的，則苛性堿將離子交換樹脂轉(zhuǎn)化回其堿性形 式(例如，在弱堿樹脂情況下的游離胺和在強(qiáng)堿情況下的氫氧化物形式)。再生步驟導(dǎo)致用完的再生劑溶液108的產(chǎn)生?？梢赃M(jìn)料物流108 至預(yù)滌氣裝置14 (其可形成物流28的部分或全部)。相應(yīng)的，可以利 用物流108中的水以驟冷進(jìn)料氣體。此外，任何未反應(yīng)的苛性石咸可以用 于中和存在于預(yù)滌氣裝置水物流20中的強(qiáng)酸，例如硫酸。在再生步驟后，再次洗滌離子交換樹脂以從其中脫除苛性堿。相應(yīng) 地，可以通過物流110進(jìn)料新鮮水和/或罐104中的水至離子交換塔94。 從離子交換床中置換苛性再生劑避免了在下一個(gè)加載步驟中帶有苛性 堿或鈉鹽的胺溶劑的污染。還可以將會(huì)包含一些苛性堿的用完的洗滌水 通過物流28導(dǎo)入預(yù)滌氣裝置。優(yōu)選地，以通過物流IOO提供的去離子水或蒸汽冷凝物進(jìn)行最終的 離子交換樹脂洗滌，以從離子交換樹脂中脫除額外量的苛性堿和鹽。由 于用完的洗滌水中的溶解的苛性堿溶劑的含量是相對(duì)低的，可以通過物 流102將洗滌水導(dǎo)入罐104以再利用。在最后的洗滌步驟后，可以開始 進(jìn)一步的樹脂加載步驟。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，可以通過基本上相同的工藝從強(qiáng)和弱胺溶劑兩者中脫除 熱穩(wěn)定鹽，而僅有任選的調(diào)節(jié)，對(duì)于每種具體胺溶劑和熱穩(wěn)定鹽類型而 言，需要最優(yōu)化樹脂類型和再生劑的類型和量以及清洗容量。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到可以進(jìn)行各種改變和變型，所有那些改變和變型都落在 下面權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。例如，可以使用本領(lǐng)域已知的任何S02、 C02和H2S溶劑?？梢栽偕蛟傺h(huán)溶劑，并且，如果這樣，可以通過 本領(lǐng)域已知的任何方法對(duì)其再生和再循環(huán)。離子交換單元可以使用緩沖 罐和儲(chǔ)罐以蓄積用于離子交換單元的或由離子交換單元產(chǎn)生的各種物 流?？梢允褂帽绢I(lǐng)域已知的任何離子交換樹脂或任何系列的樹脂。還應(yīng) 認(rèn)識(shí)到可以以各種組合和子組合將所述步驟組合。實(shí)施例通過下面典型的實(shí)施例說明本發(fā)明的操作。如對(duì)于離子交換領(lǐng)域的 技術(shù)人員顯而易見的，可以改變實(shí)施例的許多細(xì)節(jié)而仍然實(shí)施本文所述 的發(fā)明。實(shí)施例
在中試設(shè)備測試本發(fā)明的操作。進(jìn)行實(shí)驗(yàn)以從具有26.9%濃度的胺、 12.5%濃度的硫酸鹽和1.8%濃度的亞硫酸鹽的二胺S02吸收劑(Cansolv Abosrbent DM )中脫除熱穩(wěn)定鹽。在此胺溶劑中的熱穩(wěn)定 鹽(硫酸鹽)的濃度是1.36摩爾/摩爾胺。對(duì)應(yīng)于10升的樹脂床容量(BV)，以Purolite A-830弱堿樹脂填充具有6英寸直徑的離子交換 塔至21.3英寸的高度。通過離心泵從加熱的罐中將液體進(jìn)料離子交換 塔。為裝置的安全及便于操作，安裝合適的閥、壓力計(jì)、溫度計(jì)和旋轉(zhuǎn) 式流量計(jì)。加熱所有液體至5(TC。通過在水中鼓泡S02氣體直到達(dá)到 1.5%的額定濃度(pH=1.5)來制備合成的回流。以離子色譜法對(duì)胺和陰離子進(jìn)行分析，并使用校準(zhǔn)曲線通過傳導(dǎo)率 測量(conductivity measurement)來量化低鈉離子濃度。通過氣相色i普 法來量化含水基質(zhì)中的胺的低濃度。工藝操作周期由以下程序組成1. 通過將4BV的胺溶劑通過塔來加載具有熱穩(wěn)定陰離子的樹脂。2. 置換胺溶劑并用2.25BV的回流從樹脂中洗滌胺。3. 用0.5BV的去離子水置換回流。4. 通過將4BV的4%氫氧化鈉通過塔來再生樹脂回到堿形式。5. 用從前面最終洗滌的最后存下的1.5BV的水和其后用4.5BV的 去離子水進(jìn)行最終洗滌。6. 進(jìn)行下一加載步驟。此實(shí)驗(yàn)程序給出以下對(duì)多個(gè)周期求平均的結(jié)果1. 得到每升樹脂ioo克sor的加載。2. 主要由于通過回流洗滌從塔中對(duì)胺的不完全脫除，從胺溶液中脫 除的胺損失是21克每千克S04=。3. 在一個(gè)周期內(nèi)，由于水在前一周期的最終洗液和下一周期的胺間 的界面混入胺，返回至氣處理器工藝的胺被稀釋了約0.4%(例如，從 26.9%-26.8%的胺)。如果胺洗滌水來自外源，稀釋將為34%,(從26.9% 至17.8%)。在此，以通過界面混合(0.2BV的水)的4BV的胺溶劑和 2.25BV的洗滌水的稀釋總和來計(jì)算胺的最終濃度。
權(quán)利要求
1. 一種用于使用胺溶劑從進(jìn)料氣體物流中脫除胺可捕獲氣體的方法，該方法包括(a)將進(jìn)料氣體物流與貧胺溶劑接觸以形成富胺溶劑，其中熱穩(wěn)定鹽存在于富胺溶劑中；(b)從所述富胺溶劑中汽提胺可捕獲氣體以形成貧胺溶劑和塔頂回流物流；(c)周期性地將至少部分貧胺溶劑和富胺溶劑中的一種或兩者與陰離子交換樹脂接觸以形成第一熱穩(wěn)定鹽貧胺溶劑；(d)周期性地再生陰離子交換樹脂，其中在再生陰離子交換樹脂的過程中，使用至少部分的回流物流洗滌來自陰離子交換樹脂的胺溶劑以產(chǎn)生第二熱穩(wěn)定鹽貧胺溶劑；和(e)再循環(huán)所述至少部分的第一和第二熱穩(wěn)定鹽貧胺溶劑以用于在從進(jìn)料氣體中捕獲胺可捕獲氣體。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，還包括自S02、 H2S和C02的一種或 多種中選擇胺可捕獲氣體。
3. 如權(quán)利要求1和2中任意一項(xiàng)所述的方法，還包括選擇貧胺溶劑 作為與所述陰離子交換樹脂接觸的胺溶劑。
4. 如權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，在步驟(d)中，在 再生陰離子交換樹脂前，處理陰離子交換樹脂以從其中脫除胺溶劑。
5. 如權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，步驟(d)包括(a) 將陰離子交換樹脂與水接觸以從陰離子交換樹脂中洗滌胺溶劑；(b) 然后將陰離子交換樹脂與再生劑接觸以獲得再生的陰離子交換 樹脂和用完的再生劑溶液；和(c) 用水洗滌陰離子交換樹脂以從其中脫除再生劑并獲得再生劑洗 滌流出液。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，還包括在權(quán)利要求1的步驟(c)中使 用再生的陰離子交換樹脂前，用水洗滌再生的陰離子交換樹脂以從其中 脫除再生劑。
7. 如權(quán)利要求5和6中任意一項(xiàng)所述的方法，還包括(a) 對(duì)進(jìn)料氣體物流進(jìn)行預(yù)滌氣操作；(b) 在預(yù)滌氣操作中使用用完的再生劑溶液和再生劑洗滌流出液中 的一種或二者的全部或部分。
8. 如權(quán)利要求5-7中任意一項(xiàng)所述的方法，還包括在將陰離子交 換樹脂與水接觸以從陰離子交換樹脂中洗滌胺溶劑前從陰離子交換樹 脂中排出胺溶劑。
9. 如權(quán)利要求1和3-8中任意一項(xiàng)所述的方法，還包括提供具有 2.5-6范圍內(nèi)的pKa的胺的胺溶劑。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，還包括選擇S02作為胺可捕獲氣體。
11. 如權(quán)利要求1和3-8中任意一項(xiàng)所述的方法，還包括提供具有 7.5-10范圍內(nèi)的pKa的胺的胺溶劑。
12. 如權(quán)利要求11所述的方法，還包括從H2S和C02的一種或多 種中選擇胺可捕獲氣體。
13. 如權(quán)利要求1-12中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，再循環(huán)所述熱 穩(wěn)定鹽貧胺至步驟(a)。
14. 如權(quán)利要求1-12中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，再循環(huán)所述熱 穩(wěn)定鹽貧胺至步驟(b)。
15. 如權(quán)利要求14所述的方法，還包括選擇S02作為胺可捕獲氣體。
16. 如權(quán)利要求1-15中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，利用回流在不 稀釋的情況下從陰離子交換樹脂中洗滌胺溶劑。
17. —種用于再生離子交換樹脂的方法，該方法包括(a) 從胺處理器工藝中獲得包含熱穩(wěn)定鹽的溶劑溶液；(b) 將所述溶劑溶液與陰離子交換樹脂接觸以獲得熱穩(wěn)定鹽貧溶劑 溶液；(c) 周期性地再生陰離子交換樹脂，其中在再生陰離子交換樹脂前， 使用來自胺處理器工藝的至少部分回流物流來洗滌陰離子交換樹脂以 產(chǎn)生熱穩(wěn)定鹽貧胺物流；和(d) 再循環(huán)熱穩(wěn)定鹽貧胺至胺處理器工藝。
18. 如權(quán)利要求17所述的方法，其中，胺處理器工藝處理進(jìn)料氣體以脫除S02、 H2S和C02中的一種或多種。
19. 如權(quán)利要求17-18中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，在步驟(c)中， 在再生陰離子交換樹脂前，處理陰離子交換樹脂以從其中脫除胺溶劑。
20. 如權(quán)利要求17-19中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，步驟(c)包括 (a)將陰離子交換樹脂與水接觸以從陰離子交換樹脂中洗滌胺溶 (b) 然后將陰離子交換樹脂與再生劑接觸以獲得再生的陰離子交換 樹脂和用完的再生劑溶液；和(c) 用水洗滌陰離子交換樹脂以從其中脫除再生劑并獲得再生劑洗滌流出液。
21. 如權(quán)利要求20所述的方法，還包括在權(quán)利要求17的步驟(b)中使用再生的陰離子交換樹脂前，用水洗滌再生的陰離子交換樹脂以從其中脫除再生劑。
22. 如權(quán)利要求20和21中任意一項(xiàng)所述的方法，還包括(a) 對(duì)提供至胺處理器工藝的進(jìn)料氣體物流進(jìn)行預(yù)滌氣操作；(b) 在預(yù)滌氣操作中使用用完的再生劑溶液和再生劑洗滌流出液中 的一種或二者的全部或部分。
23. 如權(quán)利要求20-22中任意一項(xiàng)所述的方法，還包括在將陰離 子交換樹脂與水接觸以從陰離子交換樹脂中洗滌胺溶劑前從陰離子交 換樹脂中排出胺溶劑。
24. 如權(quán)利要求17-23中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，再循環(huán)所述 熱穩(wěn)定鹽貧胺至胺處理器工藝。
25. 如權(quán)利要求17-24中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，利用回流在 不稀釋的情況下從陰離子交換樹脂中洗滌胺溶劑。
全文摘要
一種用于使用胺溶劑從進(jìn)料氣體物流中脫除胺可捕獲氣體的方法，該方法包括(a)將進(jìn)料氣體物流與貧胺溶劑接觸以形成富胺溶劑，其中熱穩(wěn)定鹽存在于富胺溶劑中；(b)從所述富胺溶劑中汽提胺可捕獲氣體以形成貧胺溶劑和塔頂回流物流；(c)周期性地將至少部分貧胺溶劑和富胺溶劑中的一種或兩者與陰離子交換樹脂接觸以形成第一熱穩(wěn)定鹽貧胺溶劑；(d)周期性地再生陰離子交換樹脂，其中在再生陰離子交換樹脂的過程中，使用至少部分的回流物流洗滌來自陰離子交換樹脂的胺溶劑以產(chǎn)生第二熱穩(wěn)定鹽貧胺溶劑；和(e)再循環(huán)至少部分的第一和第二熱穩(wěn)定鹽貧胺溶劑以用于在從進(jìn)料氣體中捕獲胺可捕獲氣體。
文檔編號(hào)B01J41/20GK101400428SQ200780008439
公開日2009年4月1日 申請(qǐng)日期2007年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月10日
發(fā)明者J·N·薩利斯 申請(qǐng)人:坎索爾夫科技公司