專利名稱：從氣態(tài)混合物中徹底脫除酸性氣體的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及采用吸收法從氣態(tài)混合物中徹底脫除諸如H2S和/或CO2等酸性氣體的方法。
徹底脫除如H2S和/或CO2之類的酸性氣體在工業(yè)上是引人注目的問題，迄今為止尚未找到一種同時從技術上和從成本觀點出發(fā)都總是有效的方法。它的可能應用是多方面的，一種主要的但不是唯一的例子是處理制備NH3中所用的合成氣體。在這一具體情況下，H2/N2混合氣中CO2含量可能達到20%的數(shù)量級。它必須被降低到100-500ppm?；旌蠚庵型ǔ２缓琀2S，然而在任何情形下對H2S的含量要求都是十分嚴格的。它必須≤1ppm。
在這一領域內化學吸收法是眾所周知的，這些方法可以按所采用的溶劑類型來分類，具體地可以分為二個基本類型a)第一類方法包括采用伯胺和仲胺類如單乙醇胺(MEA)，二乙醇胺(DEA)和二甘醇胺的水溶液的方法。
b)第二類方法包括采用堿性碳酸鹽水溶液的方法，該溶液被低濃度特殊的化合物(助催化劑)，比如伯胺和/或仲胺類、硼酸酯類、氨基酸類等活化。這些有利于CO2水合反應的動力學，因此有利于溶劑對它的吸收。這兩類方法的基本特點在于兩個數(shù)值，也就是說除掉每單位酸性氣體的投資成本和運轉費用。投資成本主要與塔的大小(包括重沸器和冷凝器)以及所需溶劑通過量成正比。運轉費用主要與溶劑再生所需的熱量成正比。由于溶劑通過量越高，泵入溶劑所耗的能量也越多，費用也就較高。a)類采用的溶劑的運轉費用比b)類要高，這是因為在吸收階段生成氨基甲酸酯。在再生塔內進行的逆向反應肯定是更吸熱的，因此比采用b)類溶劑來替代時生成的碳酸氫鹽來說更耗資。
兩類方法都具有高投資的特點，原因是通常只用相當?shù)蜐舛鹊娜軇┮苑乐箛乐氐母g現(xiàn)象。
現(xiàn)在我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)已知工藝過程中的缺點可以用其中含有適當?shù)闹呋瘎┑倪m當高濃度的二甲基乙醇胺的水溶液作溶劑來克服。
根據(jù)本發(fā)明的從含有酸性氣體的氣態(tài)混合物中徹底脫除酸性氣體，比如H2S和/或CO2的方法，其中主要包括用溶劑吸收酸氣和用汽提法再生溶劑，該方法的特征在于采用的溶劑含有DMEA含水混合物，(二甲基乙醇胺的濃度為30%-70%(重量)之間，最好是在35%-55%(重量))，和由甲醛與一種或多種多亞烷基多胺反應生成的助催化劑，含量不超過總重量的30%，最好是總重量的3-10%之間(總重量是指水、胺和助催化劑的總和)。
生成助催化劑的反應最好在甲醛/多亞烷基多胺的摩爾比在1/10和1/1之間的條件下進行。
這一反應可以這樣進行，比如采用上述的摩爾比的一種或多種多亞烷基多胺和甲醛反應一小時，在大約35%(重量)的水溶液中進行，反應溫度開始維持在100℃左右，然后逐漸升到所選用的一種或多種多亞烷基多胺的沸點溫度左右。而所選用的多亞烷基多胺類化合物最好是二亞乙基三胺和/或三亞乙基四胺和/或四亞乙基五胺。類似的多亞丙基多胺類也能用。
甲醛與多亞烷基多胺反應的產(chǎn)物通過加熱很易被再生，所以克服了所述的在直接使用如四亞乙基五胺或四亞丙基五胺等多亞烷基多胺做助催化劑時所遇到的困難(US4112050/US4217237)。這一益處既不會被降低溶液的吸收能力也不會被降低它的實際吸收動力學而處于不利地位。
下面用非限制性的實施例并參照附圖
來描述實現(xiàn)本發(fā)明方法的方案。
將欲處理的氣體通過管1輸入到吸收塔2，吸收劑溶液經(jīng)過管3也輸入到位于頂部下面的幾塊塔板。處理過的氣體H2S含量很低(≤1ppm)，CO2的含量也很低(≤100ppm)，經(jīng)管4從頂部被抽出。
用過的溶液6在底部被排出，在11中降壓和預熱后輸入到再生塔12。
為去除氣體中少量濃縮胺，將水流通過管5輸入到塔頂，這既可以是淡水，也可以是含有水溶性的高沸酸化合物(有機或無機的)的水，其酸性強弱使它可與象二甲基乙醇胺這樣的堿性化合物反應，而不生成一種特別穩(wěn)定的水溶性差的化合物，因為這樣的化合物在再生時既困難又不經(jīng)濟。
丙二酸、丁二酸、乙二酸、戊二酸、四硼酸、乙醇酸是非限制性的例子。
清水(使氣體流流出和進入的循環(huán)處于平衡，即〔4+9〕-〔1〕)是從管28輸入的。如果需要的話，酸化水由管27輸入。
如果只用清水，吸收塔上部就不需要升汽管塔板，并且由這個塔板排出的側流7也不需要再生路線。塔的這種結構對塔頂含有水汽提部分的吸收塔來說是常見的。
如果用被合適添加劑酸化的水，這種添加劑和DMEA必須用由圖示15指示出的熱低壓再生系統(tǒng)(重沸器24)來回收。胺是從它的頂部(冷凝器23、相分離器16)回收的，并且通過管20和3循環(huán)到吸收塔，含水酸溶液27從它的底部回收，并且在塔2的頂部再利用。
離開再生塔12的蒸汽在21中冷卻并在8中分離成氣流9(酸性氣體已脫除)和液體流10(回流液相)。
由重沸器13排出的溶劑14，由泵26循環(huán)到接近吸收塔2頂部的地方。如果有必要嚴格地控制溫度，吸收塔可裝備補充的中間熱交換器29。
下面給出兩個實施例，其中一個是比較用的，目的是為了更好地說明本發(fā)明而不以任何方式限制它的范圍。
實施例1-比較用方法是在一個含有44個直徑為2英寸的雙帽塔板的塔內進行的，使用由重量比50/50的DMEA/水組成的混合物。進氣(2Nm3/h)含有21.8%CO2，它的總壓強為70kg/cm2。操作時塔底溫度為70℃，塔頂溫度為0℃，處理過的氣體在溶劑流量4.0kg/h時含殘余CO20.5%(體積)。
實施例2在同樣的塔內操作，進氣含22%的CO2，并且基本上在同一溫度和壓強條件下，只是溶劑流含46%(重量)的DMEA、6%(重量)的甲醛和四亞乙基五胺以1比2摩爾比反應的產(chǎn)物和48%(重量)的水，在流量為4.1kg/h時，得到CO2含量≤100ppm的塔頂餾出氣體。
盡管在二個實施例中溶劑通過量基本相等，但使用所述的助催化劑使得顯著的更接近規(guī)范的要求(約50倍)得到滿足。
權利要求
1.徹底脫除含有酸性氣體的氣體混合物中的酸性氣體如H2S和/或CO2的方法，該方法主要包括用溶劑吸收酸性氣體和用汽提法再生廢溶劑，其特征在于使用的溶劑由DMEA含水混合物(DMEA濃度為30-70%(重量))和助催化劑，該助劑是由甲醛與一種或多種多亞烷基多胺反應生成的，其用量不超過總重量的30%(重量)。
2.根據(jù)權利要求1的方法，其中在水溶液中DMEA的濃度在35-55%(重量)之間。
3.根據(jù)權利要求1的方法，其中助催化劑含量為總重量的3-10%(重量)之間。
4.根據(jù)權利要求1的方法，其中所選的多亞烷基多胺為二亞乙基三胺和/或三亞乙基四胺和/或四亞乙基五胺。
5.根據(jù)權利要求1的方法，其中進行制備助催化劑的反應時，甲醛/多亞烷基多胺的摩爾比為1/10至1/1之間。
全文摘要
從含有酸性氣體的氣態(tài)混合物中徹底脫除酸性氣體如H
文檔編號B01D53/40GK1063424SQ92100440
公開日1992年8月12日 申請日期1992年1月24日 優(yōu)先權日1991年1月24日
發(fā)明者卡洛·羅科里, 安托尼奧·帕絲弗克, 烏戈·梅利斯 申請人:斯南普羅吉蒂聯(lián)合股票公司, 埃尼里瑟奇公司