本發(fā)明涉及從非水性工藝料流，主要是氣體但也包括液體中除去酸性化合物的方法。更具體地，本發(fā)明涉及水性吸收劑液體用于從處于顯著高于大氣壓的壓力的工藝料流中除去酸性化合物如硫化氫(H₂S)和/或二氧化碳(CO₂)的用途。

發(fā)明背景

本發(fā)明涉及從高壓酸性氣體捕獲酸性化合物如二氧化碳，這與從化石燃料燃燒產(chǎn)生的煙道氣中除去二氧化碳有顯著不同，例如用于減輕溫室效應(yīng)和解決與地球大氣中二氧化碳含量增加相關(guān)的全球變暖關(guān)注。在大約大氣壓力下從煙道氣中除去CO₂和通常在明顯高于大氣壓的壓力下的對(duì)工藝料流的脫酸之間要解決的問題存在主要差異。煙道氣脫酸的特別問題與氧、硫氧化物和氮氧化物和可能甚至氯化氫HCl的存在有關(guān)。大多數(shù)吸收劑在氧氣存在下會(huì)相對(duì)快速地降解。硫氧化物、氮氧化物和HCl將與大多數(shù)吸收劑不可逆地反應(yīng)并形成因?yàn)槲斩鴵p失的鹽。例如EP 2036602 A1主要涉及在大約大氣壓下和10％的濃度下除去CO₂，典型地用于來自化石燃料的煙道氣。

工藝料流的脫酸有時(shí)也被稱為“脫硫(sweetening)”，特別是當(dāng)涉及除去含硫的酸性化合物如H₂S和/或硫醇時(shí)。

存在各種含有酸性化合物的工藝料流，其處于高于大氣壓的壓力下，并且期望從中除去至少部分酸性化合物以消除或減少這些酸性化合物可能在下游引起的問題，和/或?yàn)榱嘶厥账嵝曰衔锕┻M(jìn)一步使用。

本發(fā)明所關(guān)注的酸性化合物是硫化氫H₂S、二氧化碳CO₂、氧硫化碳COS、二硫化碳CS₂、二硫化物和硫醇。

這種工藝料流例如在天然氣的獲取中發(fā)生。來自天然氣田的氣體可能含有顯著量的二氧化碳，容易達(dá)到70％體積。因此，可能需要去除二氧化碳和其它酸性化合物，以便降低作為壓縮氣體的進(jìn)一步運(yùn)輸成本，降低下游系統(tǒng)和管道中的腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)，調(diào)節(jié)氣體的熱值以適應(yīng)消費(fèi)者的需要，和/或使天然氣能夠液化成液化天然氣LNG，一種用于將天然氣從遠(yuǎn)程獲取位置帶到天然氣消費(fèi)市場(chǎng)的越來越多使用的運(yùn)輸手段。

除去H₂S和其它含硫化合物例如氧硫化碳、二硫化碳和其它二硫化物以及硫醇在甚至更廣泛得多的環(huán)境中可能是重要的。例如酸雨問題繼續(xù)增加了進(jìn)一步降低所有燃燒燃料(包括氣體和液體)的硫含量的壓力。

除去酸性化合物在生產(chǎn)主要由H₂、CO和可能還有N₂組成的合成氣中也是重要的，所述氣體以各種形式作為重要的化學(xué)構(gòu)建塊，而且也是在從固體含碳料流例如固體廢料流、焦油砂、油頁巖等轉(zhuǎn)化能量中的重要中間體。通常期望從合成氣中除去CO₂和(如果存在的話)還除去H₂S，因?yàn)镃O₂可以例如在下游工藝中充當(dāng)干擾惰性物質(zhì)，并且H₂S可以是其中不期望的反應(yīng)物和/或?qū)е略谌紵龝r(shí)排放出硫氧化物(SOx)，從酸雨問題上考慮這是不希望的。

去除酸性化合物在石油精煉的情況下也是重要的。精煉廠料流例如液化石油氣(LPG)餾分、來自流化催化裂化(FCC)的廢氣、加氫處理器廢氣，且精煉廠氣體通常含有顯著量的H₂S和/或硫醇，并且在一些情況下還可以存在CO₂。用于不同燃料池的蒸餾餾分需要脫硫以便減輕由燃燒后煙道氣中的SOx排放引起的酸雨問題。因此，將幾種這些液體餾分進(jìn)行加氫脫硫，一種將較重的硫化合物轉(zhuǎn)化為氣態(tài)H₂S的精煉步驟。在所謂的克勞斯工廠中，從所有這些來源收集的H₂S然后可以轉(zhuǎn)化為元素硫，其已經(jīng)成為商業(yè)產(chǎn)品，例如作為用于生產(chǎn)硫酸的原料。

從氣體中除去酸性化合物以及在較小程度上也從有機(jī)液體例如LPG料流中除去酸性化合物通常通過用吸收劑溶液洗滌所述料流來進(jìn)行，通常在相對(duì)低的溫度下以有利于吸收酸性化合物。吸收劑溶液含有堿性的吸收劑，并且胺化合物相對(duì)于替代品如熱碳酸鉀是優(yōu)選的。甚至更優(yōu)選的是鏈烷醇胺。常規(guī)的吸收劑是例如2-羥乙基胺，也稱為單乙醇胺(MEA)。根據(jù)可逆放熱反應(yīng)，吸收的酸性化合物與溶液中存在的鏈烷醇胺反應(yīng)。使用MEA，通常需要兩個(gè)MEA分子來吸收一個(gè)CO₂分子。發(fā)現(xiàn)更復(fù)雜的空間位阻胺(包括叔胺)提供改進(jìn)的化學(xué)計(jì)量。

大部分酸性化合物被吸收在吸收劑溶液中，然后將富吸收劑溶液送到再生步驟進(jìn)行再生，通常在比吸收步驟更高的溫度和更低的壓力下再生，通常再生器是在底部具有再沸器和/或帶有蒸氣汽提優(yōu)選蒸汽汽提的塔。在再生步驟中，酸性化合物釋放到蒸氣相中，后者被分離出來。在離開塔的蒸氣中的大部分水冷凝和回流后，酸性化合物可以以相對(duì)高的濃度獲得。來自再生器底部的熱的貧吸收劑溶液然后通常被冷卻并再循環(huán)到吸收步驟。通常，在被冷卻的貧吸收劑溶液和被加熱的富吸收劑溶液之間的熱交換包括在循環(huán)中。

用于除去酸性化合物的這種吸收-再生循環(huán)的主要問題是主要用于再生步驟所需的能量的量。再生所需的熱能可分為三個(gè)部分，與(i)在吸收階段和再生階段之間的吸收劑溶液的加熱，即吸收劑溶液的顯熱，(ii)其蒸發(fā)熱，和(iii)被吸收的物質(zhì)和吸收劑溶液之間的結(jié)合能相關(guān)。

當(dāng)溶劑化合物和待除去的酸性化合物之間的親和力高時(shí)，被吸收的物質(zhì)和吸收劑溶液之間的結(jié)合能較高。比起叔胺如雙(2-羥乙基)-甲胺(也稱為甲基二乙醇胺(MDEA))，再生非常堿性的伯烷醇胺如MEA更昂貴。不希望束縛于該理論，這種差異可能例如是由于在水溶液中CO₂和未受阻的伯胺和仲胺被認(rèn)為形成穩(wěn)定的氨基甲酸鹽陰離子，而受阻叔胺可能主要形成碳酸氫根離子。這將有利于叔胺，但是其他差異如質(zhì)量傳遞速率和吸收動(dòng)力學(xué)可能指向相反的方向。

吸收劑溶液的蒸發(fā)熱也很重要，因?yàn)闊嵩偕襟E需要蒸發(fā)大部分吸收劑溶液以獲得有利于從吸收劑溶液中消除酸性化合物的汽提效果。待蒸發(fā)的吸收劑溶液部分與吸收的酸性化合物和吸收劑溶液之間的締合程度成比例。然而，容易蒸發(fā)的吸收劑溶液帶來的缺點(diǎn)是更多的吸收劑溶液可能夾帶在離開吸收塔塔頂?shù)臍怏w料流中，即與已經(jīng)從中除去酸性化合物的料流一起。

顯熱部分基本上與吸收劑溶液的吸收能力相關(guān)。它與再生的吸收劑溶液的流速成比例。

在這種情況下，對(duì)理想的吸收劑化合物的尋找已經(jīng)變得復(fù)雜，并且已經(jīng)尤其(a.o.)涉及到以下標(biāo)準(zhǔn)：

·在諸如天然氣、合成氣和/或精煉氣體的料流情況下，相對(duì)于待處理的進(jìn)料流中的其它化合物(例如烴、氫和一氧化碳)，對(duì)酸性化合物的選擇性，

·感興趣的不同酸性化合物的吸收速率，

·對(duì)于感興趣的不同酸性化合物的吸收能力，

·因?yàn)檫@可能建議吸收劑溶液中吸收劑濃度的增加，吸收劑在溶劑或溶劑混合物中的溶解度應(yīng)該足夠高-因此也選擇研究溶劑相-和濃縮吸收劑溶液的粘度應(yīng)該保持有限，以及其腐蝕行為，

·吸收步驟中的反應(yīng)熱，其涉及吸收步驟中吸收溶液的溫度升高，以及再生步驟中再次釋放酸性化合物所需的熱，如上所述，

·熱穩(wěn)定性，涉及在支配更苛刻的再生步驟的條件下維持其化學(xué)完整性，

·低蒸氣壓，以便限制在待處理的進(jìn)料流是蒸氣流的情況下離開吸收步驟的脫酸的料流中的吸收劑的損失。

也公開為US8034166B2的CA2861539A1提出使用包含至少一種胺和至少一種氨基羧酸和/或氨基磺酸的吸收劑，用于從氣體料流中除去二氧化碳。提出了多種胺，所有胺都是非常常規(guī)的并且通常包含至少一個(gè)伯胺基或仲胺基。僅例舉了單乙醇胺，每次與在吸收介質(zhì)中作為氨基酸的N,N-二甲基甘氨酸或2-甲基丙氨酸混合。這些實(shí)例顯示在1巴絕對(duì)壓力下從煙道氣中吸收CO₂。CA2861539的目的是減少再生步驟中的蒸汽消耗。

為了尋求與脫酸相關(guān)的吸收-再生循環(huán)的能量需求的降低，US2006/0104877A1提出使用一種吸收劑溶液，其在吸收一定量的酸性化合物時(shí)形成兩個(gè)可分離的液相，使得僅僅負(fù)載酸性化合物的相需要再生。該提議的缺點(diǎn)需要除常規(guī)脫酸工藝之外的額外工藝步驟，因此需要額外的工藝設(shè)備。

US 2009/0264180A1在使用具有至少兩個(gè)胺官能團(tuán)的吸收劑的方法中提出了這種液相分離概念的變型，其中加入強(qiáng)酸如磷酸，以進(jìn)一步富集應(yīng)該用酸性化合物再生的液相，并在再生之前分離未反應(yīng)的反應(yīng)性吸收劑化合物。該文獻(xiàn)還建議向吸收劑溶液中加入鹽，以有利于吸收劑溶液分離成兩相的現(xiàn)象。此外，還需要額外的工藝步驟和相關(guān)設(shè)備。

US2009/0199709A1提出了一種吸收溶液，當(dāng)其已經(jīng)吸收一定量的酸性化合物時(shí)和當(dāng)其被加熱時(shí)，其分離成兩個(gè)液相。再次，該提議需要除了常規(guī)脫酸設(shè)備之外的額外的工藝步驟和相關(guān)設(shè)備。

因此，仍然需要一種吸收劑溶液，其在常規(guī)的吸收-再生循環(huán)中表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，但是當(dāng)在工藝循環(huán)中發(fā)生的任何溫度下加載酸性化合物時(shí)不顯示出分離成兩個(gè)液相。

本發(fā)明旨在避免或至少減輕上述問題和/或一般地提供改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明，提供了如所附權(quán)利要求任一項(xiàng)中限定的涉及特定吸收溶液的脫酸方法和所述溶液用于脫酸的用途。

本發(fā)明提供了一種對(duì)選自氣態(tài)和有機(jī)液體料流的進(jìn)料料流進(jìn)行脫酸的方法，所述料流包含至少一種來自由硫化氫H₂S、二氧化碳CO₂、氧硫化碳COS、二硫化碳CS₂、二硫化物和硫醇組成的組的酸性化合物，所述方法包括

a.吸收步驟，其中所述進(jìn)料料流與吸收劑水溶液逆流接觸，并形成具有降低的酸性化合物含量的產(chǎn)物料流和富含所述至少一種酸性化合物的液體吸收劑溶液，

b.再生步驟，其中處理從步驟a)獲得的富集的吸收劑溶液以釋放至少部分酸性化合物，從而形成貧酸性化合物的再生的液體吸收劑溶液和含有所述至少一種酸性化合物的氣態(tài)料流，和

c.將至少一部分來自步驟b)的貧吸收劑溶液作為吸收劑水溶液的至少一部分再循環(huán)至步驟a)，

特征在于

步驟a)在至少5.0巴表壓的壓力下進(jìn)行，和

所述吸收劑溶液包含選自由N,N,N'-三甲基-N'-(羥乙基)-1,3-丙二胺、N-(3-氨基丙基)-N-(二甲氨基)丙基-N',N'-二甲基-1,3-丙二胺，和甲基二乙醇胺MDEA與三(N,N-二甲基氨基丙基)胺以重量比為25:75至95:5的混合物，和它們的混合物組成的組的吸收劑。

用進(jìn)料料流和吸收劑水溶液逆流進(jìn)行吸收步驟。這意味著兩個(gè)料流在相對(duì)端進(jìn)入吸收步驟。這還意味著兩個(gè)料流彼此不混溶。第一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)剛剛與含有作為至少一部分的吸附劑溶液接觸時(shí)(至少一部分的貧吸收劑溶液是從再生步驟b)再循環(huán)的)，具有減少的酸性化合物的產(chǎn)物料流離開吸收步驟。這帶來的效果是，產(chǎn)物料流中的酸性化合物濃度可以盡可能地降低。第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)剛剛與包含酸性化合物的進(jìn)料流接觸時(shí)，富含酸性化合物的液體吸收劑溶液離開吸收步驟。這產(chǎn)生的效果是，富集的吸收劑溶液中的酸性化合物濃度已經(jīng)盡可能地增加。

對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，根據(jù)本發(fā)明的方法中的吸收步驟a)包括料流的分離。在吸收步驟的一端，富含酸性化合物的液體吸收劑溶液與其最后接觸的進(jìn)料料流分離。在逆流吸收步驟的相反端，存在具有降低的酸性化合物含量的產(chǎn)物料流與其最后接觸的進(jìn)入的吸收劑水溶液的分離。本發(fā)明的目的是通過將酸性化合物吸收到吸收劑水溶液中來使選自氣態(tài)和有機(jī)液體料流的進(jìn)料料流脫酸。進(jìn)料氣體或有機(jī)液體料流根據(jù)定義與吸收劑水溶液不混溶。否則，脫酸過程將簡單地不可操作。逆流吸收步驟由圖1中的吸收塔1清楚地說明，所述吸收塔固有地包括塔頂和塔底中的兩個(gè)料流的分離。

在另一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明提供了包含選自由N,N,N'-三甲基-N'-(羥乙基)-1,3-丙二胺、N-(3-氨基丙基)-N-(二甲氨基)丙基-N',N'-二甲基-1,3-丙二胺，和甲基二乙醇胺MDEA與三(N,N-二甲基氨基丙基)胺以重量比范圍為20:80至95:5的混合物，以及它們的混合物組成的組的吸收劑的吸收劑溶液的用途，用于在至少5.0巴表壓的壓力下對(duì)一種進(jìn)料料流脫酸，所述進(jìn)料料流選自氣態(tài)和有機(jī)液體料流，所述料流包含至少一種選自由硫化氫H₂S、二氧化碳CO₂、硫氧化碳COS、二硫化碳CS₂、氰化氫HCN、二硫化物和硫醇組成的組的酸性化合物。

在另一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明提供了包含至少一種吸收的酸性化合物的吸收劑水溶液，所述吸收的酸性化合物選自由硫化氫H₂S、二氧化碳CO₂、硫氧化碳COS、二硫化碳CS₂、氰化氫HCN、二硫化物和硫醇組成的組，所述吸收劑溶液包含選自由N,N,N'-三甲基-N'-(羥乙基)-1,3-丙二胺、N-(3-氨基丙基)-N-(二甲氨基)丙基-N',N'-二甲基-1,3-丙二胺，和甲基二乙醇胺MDEA與三(N,N-二甲基氨基丙基)胺以重量比在20:80至95:5的范圍內(nèi)的混合物，及它們的混合物組成的組的吸收劑，條件是如果N,N,N'-三甲基-N'-(羥乙基)-1,3-丙二胺是溶液中存在的唯一吸收劑并且CO₂是溶液中包含的唯一吸收的酸性化合物，該溶液含有每升溶液至少36克的CO₂。

我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，根據(jù)本發(fā)明的吸收劑帶來的優(yōu)點(diǎn)是，在工藝條件下可以容易地避免將吸收劑溶液分離成兩個(gè)液相，并且酸性化合物負(fù)載發(fā)生在現(xiàn)有技術(shù)中已知的吸收-再生循環(huán)中。例如，我們發(fā)現(xiàn)含有三(N,N-二甲基氨基丙基)胺作為吸收劑的吸收劑溶液可以容易地導(dǎo)致溶液分離成兩個(gè)液相，但是以規(guī)定的比例加入甲基二乙醇胺MDEA可以避免這種相分離問題。如果該方法及其設(shè)備不適于處理所述兩相，則吸收劑溶液分離成兩個(gè)液相會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的操作問題。

在不能預(yù)期處理分離的液相的脫酸循環(huán)中吸收劑溶液分離成兩個(gè)單獨(dú)的液相可能導(dǎo)致各種問題。液相分離可容易地?cái)_亂在執(zhí)行脫酸循環(huán)特別是在再生步驟中非常重要的氣-液平衡。液相分離容易引起循環(huán)中液體流的組成的突然變化，使得該方法變得高度不穩(wěn)定，其控制不可能，并且其性能不穩(wěn)定。

我們還發(fā)現(xiàn)，通過MDEA在吸收劑溶液中部分置換三(N,N-二甲基氨基丙基)胺降低了吸收劑溶液的粘度，這帶來了以下優(yōu)點(diǎn)：需要較少的泵送能量以泵送通常高體積的吸收劑溶液通過脫酸循環(huán)，也帶來了改進(jìn)酸性化合物從進(jìn)料料流傳質(zhì)到吸收劑溶液中的額外優(yōu)點(diǎn)。

根據(jù)本發(fā)明的吸收劑優(yōu)選為多胺。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，與每單位重量化合物具有更高數(shù)目的反應(yīng)性位點(diǎn)的單胺相比，多胺提供了優(yōu)點(diǎn)，具有更高吸收能力的潛力。我們還優(yōu)選在同一吸收劑分子中的不同氨基之間建立一定距離，例如通過引入一個(gè)或多個(gè)碳原子。根據(jù)本發(fā)明的吸收劑在分子中的兩個(gè)相鄰氮原子之間都具有3個(gè)碳原子。我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，該特征降低了兩個(gè)含N官能團(tuán)之間的干擾問題的風(fēng)險(xiǎn)。

我們還發(fā)現(xiàn)，根據(jù)本發(fā)明的吸收劑具有與酸性化合物，特別是與CO₂具有相對(duì)低的反應(yīng)熱的優(yōu)點(diǎn)。這減少了吸收器中的熱產(chǎn)生，并有利地影響再生步驟中的能量需求。

根據(jù)本發(fā)明使用的胺基本上都具有叔胺基團(tuán)。叔胺基團(tuán)具有在氣體處理過程中典型的操作條件下熱和化學(xué)更穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。

我們還發(fā)現(xiàn)，根據(jù)本發(fā)明的吸收劑帶來具有高沸點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn)，全部高于200℃。這減少了吸收劑通過蒸發(fā)從工藝中的任何損失，從而降低了胺補(bǔ)充成本以及在根據(jù)本發(fā)明的工藝的下游可能引起損失的任何可能的損害。所選吸收劑的沸點(diǎn)如下：

對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的方法提出的吸收劑都是完全水溶性的。這帶來的優(yōu)點(diǎn)是可以避免在更高溫度下的相分離。

根據(jù)本發(fā)明的吸收劑對(duì)碳鋼具有有限的腐蝕性。因此，使用常規(guī)碳鋼構(gòu)造工藝設(shè)備仍然可以提供設(shè)備的相當(dāng)可接受的工藝壽命。

根據(jù)本發(fā)明的吸收劑還提供可接受的毒性特征，這帶來的優(yōu)點(diǎn)是降低的環(huán)境、工業(yè)衛(wèi)生和/或安全風(fēng)險(xiǎn)。

根據(jù)本發(fā)明的吸收劑還具有低發(fā)泡趨勢(shì)，因此避免或至少降低由于發(fā)泡導(dǎo)致的可能具有破壞性效果的加工不良的風(fēng)險(xiǎn)。

根據(jù)本發(fā)明的吸收劑還顯示低烴吸收，這帶來對(duì)酸性化合物的更高的工藝選擇性的優(yōu)點(diǎn)。

我們還發(fā)現(xiàn)，根據(jù)本發(fā)明的吸收劑可以在吸收劑溶液中以高濃度使用，并且這不會(huì)引起諸如液相分離、粘度增加等問題。

我們進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，根據(jù)本發(fā)明的吸收劑能夠在根據(jù)本發(fā)明的高壓吸收步驟中實(shí)現(xiàn)特別高的酸負(fù)載量，所選擇的酸性化合物將從根據(jù)本發(fā)明的高壓進(jìn)料料流中除去。我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，所選擇的吸收劑能夠達(dá)到比具有可比較的濃度的MDEA作為吸收劑的吸收劑溶液高至少20％的酸負(fù)載量，其中用哌嗪以5-10重量％的范圍加速。取決于試驗(yàn)條件，改進(jìn)的酸負(fù)載可變得甚至顯著高于20％。與根據(jù)本發(fā)明的吸收劑可能的高吸收劑濃度一起，在酸性化合物去除方法有效性方面就需要循環(huán)的吸收劑溶液的量和用于吸收劑溶液再生需要的能量而言，這帶來顯著的優(yōu)點(diǎn)。

在酸性氣體去除中使用高負(fù)載溶劑的優(yōu)點(diǎn)是顯著的。高負(fù)載溶劑帶來高吸收能力，從而降低溶劑循環(huán)速率。較低的溶劑循環(huán)速率允許使用具有較小直徑的吸收器，并且還允許減小其它設(shè)備例如貧-富集熱交換器、貧溶劑冷卻器、溶劑泵和閃蒸容器的尺寸。較低的溶劑循環(huán)速率進(jìn)一步允許減少蒸汽和冷卻水以及電力的消耗。

本發(fā)明的發(fā)現(xiàn)與Chowdhury，F(xiàn).A.等人在“Development of novel tertiary amine absorbents for CO₂capture”，Energia Procedia 1(2009)，第1241-1248頁，Elsevier ScienceDirect中的公開內(nèi)容相反。該文獻(xiàn)涉及從化石燃料的煙道氣中分離CO₂，并且與作為參考標(biāo)準(zhǔn)的N-甲基二乙醇胺(MDEA)相比，研究了具有不同化學(xué)結(jié)構(gòu)的二十五種叔胺作為CO₂吸收劑候選物。該文件在篩選試驗(yàn)中包括N,N,N'-三甲基-N'-(羥乙基)-1,3-丙二胺，列為N,N,N'-TMPDA-EO和化合物編號(hào)17，篩選試驗(yàn)研究了CO₂負(fù)載能力和吸收/解吸速率隨時(shí)間的變化。在第一次篩選試驗(yàn)中，這種特定的分子在幾乎所有的標(biāo)準(zhǔn)上表現(xiàn)不佳，在許多情況下甚至遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)參考MDEA的性能。因此該分子在研究的其余部分被拒絕。該文獻(xiàn)因此表明N,N,N'-三甲基-N'-(羥乙基)-1,3-丙二胺是吸收CO₂的差的吸收劑候選物，顯著地低于常規(guī)候選物MDEA的性能。該文獻(xiàn)顯然沒有意識(shí)到相同的分子可能能夠在不同于從煙道氣中除去CO₂的條件下實(shí)現(xiàn)高負(fù)載。

我們還發(fā)現(xiàn)，與其它常規(guī)吸收劑溶液相比，例如主要基于MDEA與環(huán)丁砜的組合的那些，更具體地2,3,4,5-四氫噻吩-1,1-二氧化物，根據(jù)本發(fā)明的吸收劑溶液更不容易形成泡沫。

附圖說明

圖1示出了適于從氣體料流中除去酸性化合物的裝置的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將參照特定實(shí)施方案并參考某些附圖描述本發(fā)明，但是本發(fā)明不限于此，而僅由權(quán)利要求限定。所描述的任何附圖僅是示意性的并且是非限制性的。在附圖中，為了說明的目的，一些元件的尺寸可能被夸大并且未按比例繪制。尺寸和相對(duì)尺寸不一定對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的實(shí)踐的實(shí)際縮減。

此外，說明書和權(quán)利要求書中的術(shù)語第一、第二、第三等用于區(qū)分類似元件，而不一定用于描述順序或時(shí)間順序。這些術(shù)語在適當(dāng)?shù)那闆r下是可互換的，并且本發(fā)明的實(shí)施方案可以以不同于本文所描述或示出的其它順序操作。

此外，說明書和權(quán)利要求中的術(shù)語頂部、底部、上方、下方等用于描述目的，而不一定用于描述相對(duì)位置。如此使用的術(shù)語在適當(dāng)?shù)那闆r下是可互換的，并且本文所描述的本發(fā)明的實(shí)施方案可以以不同于本文所描述或示出的其它取向操作。

在權(quán)利要求中使用的術(shù)語“包括”不應(yīng)被解釋為限于其后列出的裝置；它不排除其他元件或步驟。其需要解釋為具體說明所提及的特征、整體、步驟或組分的存在，但不排除一個(gè)或多個(gè)其它特征、整體、步驟或組分或其組的存在或添加。因此，表述“包括裝置A和B的設(shè)備”的范圍不應(yīng)限于僅由組件A和B組成的設(shè)備。這意味著關(guān)于本發(fā)明，設(shè)備的僅僅相關(guān)組件是A和B。因此，術(shù)語“包含”和“包括”涵蓋更多限制性術(shù)語“基本上由...組成”和“由...組成”。

在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施方案中，貧吸收劑溶液包含20至60重量％的吸收劑，以重量計(jì)，優(yōu)選至少25％，更優(yōu)選至少30％，甚至更優(yōu)選大于30％，還更優(yōu)選至少32％的吸收劑，優(yōu)選至少35％，更優(yōu)選至少40％，甚至更優(yōu)選至少45％的吸附劑，優(yōu)選至少50％的吸收劑。申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，非常高的吸收劑濃度可以與所選擇的吸收劑一起使用。這帶來的優(yōu)點(diǎn)是吸收循環(huán)可以高效率操作，這意味著與已知的常規(guī)吸收劑相比，對(duì)于除去的酸性化合物的量，吸收劑溶液循環(huán)速率低。

在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施方案中，貧吸收劑溶液還包含用于吸收劑與至少一種酸性化合物反應(yīng)的促進(jìn)劑，優(yōu)選促進(jìn)劑選自伯胺和仲胺，更優(yōu)選仲胺。加速劑帶來系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的明顯改善，吸收速率更快，負(fù)載量更高，溶劑/氣體比率更低，設(shè)備的設(shè)計(jì)可以更小，再生熱需求可以更低，導(dǎo)致更少的冷卻容量。這可因此導(dǎo)致較低的液體/氣體比，這可導(dǎo)致設(shè)備、吸收器以及再生器的較小設(shè)計(jì)?；蛘?，當(dāng)使用相同的液體/氣體比時(shí)，可以除去通常相當(dāng)大量的酸性化合物。此外，使用促進(jìn)劑，特別是與如下文所討論的環(huán)丁砜組合，與相似的化學(xué)吸收劑相比，更多的酸性化合物可以在相對(duì)高的壓力下閃蒸。這減少了再壓縮要求，例如用于將二氧化碳再注入到包含天然氣的地下地層(underground formation)中。

在其中使用促進(jìn)劑的根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施方案中，貧吸收劑溶液包含0.5至40重量％的促進(jìn)劑，優(yōu)選至少1.0重量％，更優(yōu)選至少2.0重量％，甚至更優(yōu)選至少3.0重量％，優(yōu)選至少4.0重量％，更優(yōu)選至少5.0重量％，還更優(yōu)選至少6.0重量％，并且任選地或組合地至多35重量％，優(yōu)選至多30％，更優(yōu)選至多25％，甚至更優(yōu)選至多20重量％，優(yōu)選至多15重量％，更優(yōu)選至多10.0重量％，甚至更優(yōu)選至多9.0重量％，還更優(yōu)選至多8.0重量％。申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)促進(jìn)劑在指定濃度下是最有效的。

在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施方案中，促進(jìn)劑選自胺、醇、酮、乙烯醇、乙烯基酮、醚醇、醚酮、二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、乙二醇丙二醇共聚物、二醇醚、硫代二醇、硫代醇、砜、亞砜、N-烷基化吡咯烷酮、N-烷基化哌啶酮、環(huán)四亞甲基砜、N-烷基甲酰胺、N-烷基乙酰胺、磷酸烷基酯、碳酸亞烷基酯和/或碳酸二烷基酯。更優(yōu)選的候選物是單乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、單甲基乙醇胺(MMEA)、哌嗪、2-甲基哌嗪、N-甲基哌嗪、N-乙基哌嗪、N-羥乙基哌嗪(HEP)、N-(2-氨基乙基)哌嗪、高哌嗪、哌啶和嗎啉。最優(yōu)選的促進(jìn)劑是哌嗪。

在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施方案中，吸收劑溶液包含甲基二乙醇胺MDEA與三(N,N-二甲基氨基丙基)胺以重量比在如下范圍的混合物：至少27:73，優(yōu)選至少30:70，更優(yōu)選至少35:65，甚至更優(yōu)選至少40:60和/或至多90:10，優(yōu)選至多80:20，更優(yōu)選至多70:30，甚至更優(yōu)選至多60:40，還更優(yōu)選至多50:50，優(yōu)選至多45:55。申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在所述比率的指定范圍內(nèi)，可以容易地避免將液體吸收劑溶液分離成兩個(gè)單獨(dú)的液相，從而避免上述的問題。

在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施方案中，貧吸收劑溶液還包含取代或未取代的(環(huán)-)四亞甲基砜或環(huán)丁砜，優(yōu)選2,3,4,5-四氫噻吩-1,1-二氧化物，還已知稱為四氫噻吩-1,1-二氧化物，并且其優(yōu)選濃度為2至60重量％，優(yōu)選至少5重量％，更優(yōu)選至少10重量％，甚至更優(yōu)選至少15重量％，還更優(yōu)選至少20％重量，和任選至多55％重量，更優(yōu)選至多50重量％，甚至更優(yōu)選至多40重量％，優(yōu)選至多30重量％，更優(yōu)選至多25重量％，甚至更優(yōu)選至多20重量％，基于總吸收劑溶液。申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)這些砜對(duì)吸收硫醇有顯著貢獻(xiàn)。

合適的(環(huán)-)四亞甲基砜是本領(lǐng)域公知的，未取代的化合物也已知為環(huán)丁砜。合適的環(huán)丁砜包括僅含有0至2個(gè)取代基的那些，并且這些是1至4個(gè)碳原子的烷基，具有總共4烷基碳原子，所述烷基連接于不同的環(huán)碳原子。優(yōu)選的取代的環(huán)丁砜是具有甲基取代基的那些。代表性的取代的環(huán)丁砜是2-甲基環(huán)丁砜、3-甲基環(huán)丁砜、2,3-二甲基環(huán)丁砜、2,4-二甲基環(huán)丁砜、3,4-二甲基環(huán)丁砜、3-乙基環(huán)丁砜和2-甲基-5-丙基環(huán)丁砜。

申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，與被認(rèn)為是“化學(xué)”溶劑的含N化合物相反，砜是作為所謂的“物理”溶劑。“物理”溶劑的存在是與酸性化合物的鍵的能量通常小于與大多數(shù)典型的所謂“化學(xué)”溶劑的能量。這在幾個(gè)方面改善了性能：它減少了吸收步驟期間的加熱，并且降低了在再生步驟中鍵斷裂所需的能量。這些環(huán)丁砜在高壓，特別是20至90巴絕對(duì)壓力下表現(xiàn)非常好。申請(qǐng)人更喜歡使用物理溶劑與如上所述的促進(jìn)劑組合，優(yōu)選哌嗪。

在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施方案中，步驟a)在至少7.0巴表壓，優(yōu)選至少9.50巴表壓，更優(yōu)選至少10.0巴表壓，甚至更優(yōu)選至少15巴表壓，還更優(yōu)選至少20巴表壓下進(jìn)行。申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，根據(jù)本發(fā)明的吸收劑在所述的這些較高吸收劑壓力下是特別有效和高效的。

在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施方案中，步驟a)在至多150巴表壓，優(yōu)選至多120巴表壓的壓力下進(jìn)行。申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，較高的壓力不會(huì)更多進(jìn)一步改進(jìn)吸收步驟的性能。申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果進(jìn)料料流需要加壓以便準(zhǔn)備用于吸收步驟，則達(dá)到指定水平以上的壓力的進(jìn)一步壓縮能量通常不能通過額外獲得的優(yōu)點(diǎn)來彌補(bǔ)。

在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施方案中，進(jìn)料料流包含二氧化碳，并且在步驟a)的進(jìn)料料流中的CO₂的分壓為至少50kPa，優(yōu)選至少100kPa，更優(yōu)選至少150kPa，甚至更優(yōu)選至少200kPa，還更優(yōu)選至少250kPa，優(yōu)選至少300kPa，更優(yōu)選至少400kPa，甚至更優(yōu)選至少500kPa，還更優(yōu)選至少600kPa。申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，根據(jù)本發(fā)明的吸收劑對(duì)于去除二氧化碳是特別有效的。

在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施方案中，在步驟a)中酸性化合物的總分壓為至少50kPa，優(yōu)選至少100kPa，更優(yōu)選至少150kPa，甚至更優(yōu)選至少200kPa，還更優(yōu)選至少250kPa，優(yōu)選至少300kPa，更優(yōu)選至少400kPa，甚至更優(yōu)選至少500kPa，還更優(yōu)選至少600kPa。申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的吸收劑在如所指定的較高分壓下提供給步驟a)時(shí)，其對(duì)于除去酸性化合物特別有效。

在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施方案中，進(jìn)料料流是包含至多4.5體積％的氧氣O₂，優(yōu)選至多4.0體積％，更優(yōu)選至多3.0體積％，甚至更優(yōu)選至多2.0體積％，優(yōu)選至多1.0體積％，更優(yōu)選至多0.5體積％氧氣，甚至更優(yōu)選至多0.1體積％氧氣的氣體料流。申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這降低了溶液中吸收劑的氧化降解，使得吸收劑溶液的性能在較長時(shí)間內(nèi)保持較高，為保持其性能而需要較少的新鮮吸收劑補(bǔ)充，無論是添加量還是添加頻率方面。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是吸收劑溶液在其必須被丟棄或再循環(huán)到用于除去降解產(chǎn)物的凈化步驟之前可以保持操作較長時(shí)間。

在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施方案中，進(jìn)料料流是一種氣體料流，其包含至多2.0體積％的選自硫氧化物SOx、氮氧化物NOx、氯化氫HCl及其混合物的化合物，優(yōu)選至多1.5體積％，更優(yōu)選至多1.0體積％，甚至更優(yōu)選至多0.5體積％的SOx和/或NOx和/或HCl。申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這些化合物具有以相當(dāng)不可逆的方式與根據(jù)本發(fā)明的吸收劑反應(yīng)的傾向，通常形成不能再用于脫酸工藝的吸收/再生步驟的化合物。

在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施方案中，進(jìn)料料流包含至多80體積％的氮?dú)釴₂，優(yōu)選小于80％，更優(yōu)選至多70％，甚至更優(yōu)選至多60％，還要更優(yōu)選至多50％，優(yōu)選至多40％，更優(yōu)選至多30％的氮?dú)猓踔粮鼉?yōu)選至多25體積％的氮?dú)?，?yōu)選至多22體積％，更優(yōu)選至多20％，甚至更優(yōu)選至多15％，更優(yōu)選至多10體積％的氮?dú)?。在大多?shù)方法中，氮?dú)獗徽J(rèn)為是惰性的，沒有任何進(jìn)一步的用途。因此，申請(qǐng)人優(yōu)選處理僅含有有限量氮?dú)獾倪M(jìn)料料流。

在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施方案中，進(jìn)料料流包含至少5體積％的可燃組分，優(yōu)選至少10體積％，更優(yōu)選至少20體積％，甚至更優(yōu)選至少30體積％，還更優(yōu)選至少50體積％的可燃組分。這帶來了在去除酸性化合物之后的優(yōu)點(diǎn)，即產(chǎn)物料流已經(jīng)單獨(dú)具有高的燃燒能量含量或其熱值。

在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施方案中，進(jìn)料料流包含至少5重量％的可燃組分，優(yōu)選至少10重量％，更優(yōu)選至少20重量％，甚至更優(yōu)選至少30重量％，還更優(yōu)選至少50重量％的可燃組分。這帶來了同樣的優(yōu)點(diǎn)，即在去除酸性化合物之后，產(chǎn)物料流已經(jīng)單獨(dú)具有高的燃燒能量含量值或其熱值。

在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施方案中，貧吸收劑溶液在20-60℃，優(yōu)選至多55℃，更優(yōu)選至多50℃，甚至更優(yōu)選至多45℃，優(yōu)選至多40℃，更優(yōu)選至多35℃，甚至更優(yōu)選至多30℃的溫度下再循環(huán)至步驟a)。申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這些溫度更適合于更快地達(dá)到與本發(fā)明相關(guān)的較高的酸性化合物負(fù)載，而不會(huì)危害最大可獲得的負(fù)載能力。

吸收步驟的最佳性能是在通常逆流通過吸收步驟的兩個(gè)料流或相中的酸性化合物的平衡濃度和酸性化合物從一種料流或相移動(dòng)到另一種料流或相中的質(zhì)量傳遞速率之間的平衡，所述平衡濃度通常在較低溫度下更有利，而質(zhì)量傳遞速率通常在較高溫度下是有利的。申請(qǐng)人例如已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)吸收CO₂是最重要的性能因素時(shí)，最佳溫度優(yōu)選更高，而對(duì)于H₂S吸收，最佳溫度稍低。該差異反映在上文提及的優(yōu)選范圍內(nèi)。

在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施方案中，進(jìn)料料流包含二氧化碳，并且貧吸收劑溶液在至少25℃，優(yōu)選至少30℃，更優(yōu)選至少35℃，甚至更優(yōu)選至少40℃的溫度下再循環(huán)到步驟a)。申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這些溫度更適合于達(dá)到與本發(fā)明相關(guān)的更高的二氧化碳負(fù)載。

在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施方案中，進(jìn)料料流包含硫化氫，并且貧吸收劑溶液在至多40℃，優(yōu)選至多35℃，更優(yōu)選至多30℃，甚至更優(yōu)選至多25℃，還更優(yōu)選至多20℃，和任選至少15℃，優(yōu)選至少20℃，更優(yōu)選至少25℃的溫度下再循環(huán)至步驟a)。申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這些溫度更適合于更快地實(shí)現(xiàn)與本發(fā)明的一些實(shí)施方案相關(guān)的更高硫化氫負(fù)載，而不危害最大可獲得的負(fù)載能力。

在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施方案中，富集的吸收劑溶液在50-100℃，優(yōu)選至多95℃，更優(yōu)選至多90℃，和優(yōu)選至少60℃，更優(yōu)選至少70℃的溫度下從步驟a)獲得。申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這些溫度更適合于維持與本發(fā)明相關(guān)的酸性化合物的較高負(fù)載。

在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施方案中，將從步驟a)獲得的富集的吸收劑溶液在80-150℃，優(yōu)選至少80℃，更優(yōu)選在至少90℃，甚至更優(yōu)選至少100℃，還更優(yōu)選至少110℃，優(yōu)選至少115℃，更優(yōu)選至少120℃，甚至更優(yōu)選至少125℃的溫度下引入步驟b)。申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這有助于再生步驟b)的執(zhí)行。

在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施方案中，至少部分的貧吸收劑溶液在至少90℃，優(yōu)選至少100℃，甚至更優(yōu)選至少110℃，優(yōu)選至少115℃，更優(yōu)選至少120℃，甚至更優(yōu)選至少125℃，和任選至多180℃，優(yōu)選至多160℃，更優(yōu)選至多150℃，甚至更優(yōu)選至多140℃，優(yōu)選至多130℃，甚至更優(yōu)選至多120℃的溫度下離開再生步驟。申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這些溫度更適合于在作為本發(fā)明一部分的貧吸收劑溶液中達(dá)到較低的剩余水平的酸性化合物。

在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施方案中，步驟b)包括在汽提塔中與含有水蒸氣的氣態(tài)料流逆流地汽提至少一部分從步驟a)獲得的富集的吸收劑溶液的步驟，以形成塔底液體料流，其是用于在步驟c)中再循環(huán)的第一貧吸收溶液。申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，規(guī)定的蒸汽汽提是破壞酸性化合物和吸收劑化合物之間的鍵，以及以氣體形式將酸性化合物與液體形式的吸收劑化合物分離的非常有效的方法。

在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施方案中，步驟b)包括將從步驟a)獲得的至少一部分富集的吸收劑溶液閃蒸至較低壓力的步驟，以從液體料流中釋放含有所述至少一種酸性化合物的氣體料流，所述液體料流是用于在步驟c)中再循環(huán)的第二貧吸收溶液。申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，與蒸汽汽提相比，閃蒸可以是破壞酸性化合物和吸收劑化合物之間的鍵，以及以氣體形式將酸性化合物與液體形式的吸收劑化合物分離的甚至更加有效的方法。申請(qǐng)人優(yōu)選將閃蒸步驟與下游再生步驟組合，所述下游再生步驟優(yōu)選是蒸汽汽提步驟。

在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施方案中，將第二貧吸收溶液再循環(huán)至步驟a)。申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，閃蒸步驟可以產(chǎn)生適合于在步驟c)至步驟a)中再循環(huán)的第二貧吸收溶液。這帶來的優(yōu)點(diǎn)是，在吸收劑溶液適于參與吸收步驟a)之前，吸收劑溶液的該部分不一定需要通過更徹底的再生步驟，例如通過蒸汽汽提進(jìn)行處理。

在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施方案中，在步驟b)中，形成第一貧吸收溶液和第二貧吸收溶液用于步驟c)中的再循環(huán)，由此第二貧吸收溶液比第一貧吸收溶液含有更多的酸性化合物，優(yōu)選步驟a)在吸收塔中進(jìn)行并且所述第一貧吸收溶液再循環(huán)到所述吸收塔中的頂部液體進(jìn)料塔盤，所述第二貧吸收溶液再循環(huán)到位于所述吸收塔中的低于頂部液體進(jìn)料塔盤的中間進(jìn)料塔盤。申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，該實(shí)施方案充分利用閃蒸步驟的存在，而不增加吸收步驟a)中酸性化合物漏出(breakthrough)的風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)榕c第二貧吸收溶液接觸的料流仍然必須通過它與第一貧吸收溶液接觸的區(qū)域。

通常，特別是當(dāng)除去二氧化碳時(shí)，從進(jìn)料料流中分離的二氧化碳很少使用，而是直接排放到大氣中。在來自全球變暖關(guān)注的日益增長的壓力下，越來越多地考慮這種二氧化碳的有用處置，并且這可以應(yīng)用于根據(jù)本發(fā)明的任何其它酸性化合物。如果氣體料流可以在更高的壓力下可獲得，在再生階段b)中釋放的氣體料流的再利用將更容易。

在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施方案中，步驟b)在至少0.5巴表壓，優(yōu)選至少1.0巴表壓，更優(yōu)選至少2.0巴表壓，還更優(yōu)選至少3巴表壓進(jìn)行。申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這帶來了使再生步驟b)中釋放的氣體料流的再利用容易的優(yōu)點(diǎn)。這種再利用可以包括將從天然氣田獲得的天然氣中去除的二氧化碳和其它酸性化合物再注入地下地層或地下含水層中。再使用也可以是在油田中實(shí)施的三級(jí)油回收方法的一部分。申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，更高的壓力例如3.5巴表壓以及可能高達(dá)10巴表壓，在適當(dāng)?shù)那闆r下可以是可操作的并且非常合適。

圖1是用于從氣態(tài)進(jìn)料料流中除去根據(jù)本發(fā)明的酸性化合物的設(shè)備的示意圖。如圖1所示，氣體進(jìn)料通過含酸性化合物的氣體進(jìn)料入口4被引導(dǎo)到吸收塔1。在填充部分2中，使置于吸收塔1中的氣體與從噴嘴7供給的吸收劑液體逆流接觸，并且通過吸收劑液體將酸性化合物吸收并從氣體中除去，作為結(jié)果的氣體通過除去了酸性化合物的氣體排出口5排出。供給到吸收塔1的吸收劑液體吸收酸性化合物，并導(dǎo)入熱交換器14和加熱器8，被加熱和導(dǎo)入再生塔15。在再生塔15中，吸收劑液體通過噴嘴16和填充部分17流向塔的下部。在此期間，除去酸性化合物以再生吸收劑液體。在再生塔底部的吸收劑液體的一部分被引導(dǎo)通過再沸器27，以便產(chǎn)生蒸汽流用于汽提從塔下來的吸收劑液體。再生的吸收劑液體由泵9引導(dǎo)到熱交換器14和吸收劑液體冷卻器26，并通過吸收劑液體進(jìn)料口6回送到吸收塔1。

另一方面，在再生塔15的上部，從吸收劑液體中除去的酸性化合物與從噴嘴18供給的回流水接觸，并通過再生塔回流冷凝器23冷卻，和在回流罐21中，將氣態(tài)酸性化合物與通過冷凝伴隨酸性化合物的水蒸氣而形成的回流水分離，并且可以通過回收的酸性化合物管線22導(dǎo)向酸性化合物回收步驟?；亓魉ㄟ^回流水泵20供給到再生塔15。

實(shí)施例

實(shí)施例1：吸收性能

制備試驗(yàn)溶液

制備溶液A、B、C和D以在氣體脫硫過程中用作CO₂的溶劑。溶液A被認(rèn)為是參考溶液。

制備在作為溶劑的水中含有43重量％(3.79mol/L)甲基二乙醇胺(MDEA)和7重量％(0.85mol/L)哌嗪的參考溶液A。

制備在作為溶劑的水中含有43重量％(2.68mol/L)N,N,N'-三甲基-N'-(羥乙基)-1,3-丙二胺和7重量％(0.81mol/L)哌嗪的溶液B。

制備在作為溶劑的水中含有20重量％(0.75mol/L)三(N，N-二甲基氨基丙基)胺、25重量％(2.13mol/L)甲基二乙醇胺和5重量％(0.59mol/L)的哌嗪的溶液C。

制備在作為溶劑的水中含有50重量％(2.02mol/L)N-(3-氨基丙基)-N-(二甲氨基)丙基-N’,N’-二甲基-1,3-丙二胺溶液D。

當(dāng)存在于如下所述的靜態(tài)單元室(cell)裝置中時(shí)，將含CO₂的氣體泵送至溶液A、B、C和D。通過壓力、溫度和體積的測(cè)量，確定溫度和CO₂分壓的不同條件下的精確負(fù)載。該操作在1.6巴、8巴和24巴(絕對(duì))的CO₂的選定分壓下進(jìn)行。

蒸氣-液體平衡(VLE)試驗(yàn)

對(duì)于這些測(cè)量，使用靜態(tài)單元室裝置。將其平衡單元室浸沒在恒溫油浴中。可以使用磁力攪拌器攪拌其內(nèi)容物。在試驗(yàn)前，通過抽真空排出單元室的內(nèi)容物。使用恒溫活塞噴射器將經(jīng)純化和脫氣的溶劑作為壓縮液體加入到單元室中，這允許精確記錄體積差異。然后，使用熱調(diào)節(jié)的儲(chǔ)氣瓶逐步添加氣體。已知儲(chǔ)氣瓶的壓力、溫度和體積，可以使用氣體的相關(guān)熱力學(xué)屬性數(shù)據(jù)來計(jì)算瓶內(nèi)的氣體的量。因此，可以從每次噴射前后瓶中的壓力差獲得氣體的噴射量。使用壓力傳感器測(cè)量單元室內(nèi)部的壓力。

因?yàn)閮H測(cè)量或知道溫度、壓力、總負(fù)載和總體積，共存各相的組成必須通過評(píng)估原始數(shù)據(jù)來確定。從已知量的溶劑，使用關(guān)于平衡室內(nèi)部的液體溶液的密度的精確信息來確定液相體積。從電池的總體積，然后可以精確計(jì)算剩余氣相體積。在給定的平衡條件(溫度、氣相體積和氣體壓力)下，獲得氣相中以及因此也在液相中的氣體量。在該方法中，幾個(gè)因素對(duì)得到的液相組成和所推導(dǎo)的VLE結(jié)果有影響。這些因素是例如氣相中的少量溶劑、在氣體壓力下溶劑的可壓縮性、溶解氣體的部分摩爾體積和溶劑活性系數(shù)。所有這些因素在通過求解每個(gè)實(shí)驗(yàn)的質(zhì)量和體積平衡的迭代等溫和等容算法中被考慮。

在代表富吸收劑溶液的T⁰＝60℃的溫度和代表貧吸收劑溶液的T⁰＝120℃的溫度下對(duì)溶液的CO₂負(fù)載量進(jìn)行測(cè)量。從這些結(jié)果，根據(jù)下式計(jì)算富溶液和貧溶液之間的負(fù)載差異(“Δ負(fù)載”，以g CO₂/L溶液”或“g CO₂/L”表示)：

Δ負(fù)載＝(g/L CO₂負(fù)載，在T＝60℃下)–(g/L CO₂負(fù)載，在T＝120℃下)

對(duì)于各測(cè)試溶液B、C、D，Δ負(fù)載表示為相對(duì)于參考溶液A獲得的百分比。與參考溶液A相比的這些相對(duì)性能顯示在表1中。

表1

結(jié)果顯示，與參考溶劑A相比，溶劑B、C和D都實(shí)現(xiàn)了顯著更高的Δ負(fù)載，因此證明了在寬范圍的CO₂分壓條件下更好的性能。因此，所有三種溶液都勝過作為參考組分的MDEA。

實(shí)施例2：升高溫度下的相分離

制備溶液E、F和G以在氣體脫硫過程中用作CO₂的吸收劑。

制備溶液E，其包含在作為載體的50％水中的15重量％甲基二乙醇胺(MDEA)和35重量％三(N,N-二甲基氨基丙基)胺，因此重量比(對(duì)于MDEA/其他胺)為30:70。

制備溶液F，其含有在50％水中的10重量％的甲基二乙醇胺和40重量％的三(N,N-二甲基氨基丙基)胺，因此重量比為20:80。

制備溶液G，其含有在作為載體的50重量％水中的50重量％的三(N,N-二甲基氨基丙基)胺。

將溶液E、F和G放入120℃的烘箱中，以測(cè)試它們?cè)诟邷叵碌南喾蛛x。用溶液E沒有觀察到吸收劑溶液相分離成兩個(gè)液相。溶液F和G顯示出吸收劑溶液相分離成兩個(gè)液相。

這些結(jié)果清楚地表明，對(duì)于三(N,N-二甲基氨基丙基)胺，使用與MDEA混合的吸收化合物并且在與其它胺的重量比高于20:80的MDEA存在下，能夠避免在升高的溫度下，甚至在所測(cè)試的高胺濃度下吸收劑液體料流的繁瑣的相分離的風(fēng)險(xiǎn)。

現(xiàn)在已經(jīng)完全描述了本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，在不脫離由權(quán)利要求限定的本發(fā)明范圍的情況下，本發(fā)明可以在所要求保護(hù)的范圍內(nèi)的寬范圍的參數(shù)內(nèi)執(zhí)行。