專利名稱：從氣態(tài)混合物中脫除酸性氣體的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用吸收法從氣體混合物中脫除酸性氣體，例如H2S和/或CO2的方法。
脫除H2S和CO2在工業(yè)上是非常引人注目的問題，到目前為止還沒有找到一種通用的既經(jīng)濟又有效的解決方法，它的可能的應用是多方面的，一種主要的但并非獨有的應用是處理天然氣。CO2在天然氣中是一種不活潑組份，它在天然氣中滯留可基本上達到由所需要的熱值和Wobbe指數(shù)所確定的限度。超始進料中CO2含量可達百分之幾十(體積)，處理后的氣體中CO2含量為1%-3%。
H2S的脫除必須非常徹底，以確保氣體完全不含對使用者有毒性和腐蝕性的組份，起始進料所含的H2S可達到百分之幾(體積)，處理后的氣體所含H2S量不多于1-3ppm。采用吸收法的(物理的或化學的)從混合氣體中脫除酸性氣體，例如CO2和H2S是眾所周知的。為了簡潔地描述，這種先有技術中的方法可根據(jù)所用溶劑的種類來分類，具體地說，它們是a)不同類型的有機化合物如醇類、酰胺類、內(nèi)酰胺類、聚乙二醇類、聚醚類等。當酸性氣體分壓高時，尤其要用這些種類的溶劑。
b)伯胺或仲胺的水溶液如MEA或DEA。當酸性氣體分壓低并必須滿足非常嚴格的要求時尤其要使用這類溶劑。
c)有可能被如胺類、硼酸酯類，氨基酸類等物質(zhì)活化的堿式碳酸鹽水溶液。這種類型的溶劑通常用來去除大量分壓高的酸性氣體，如果活化劑也同時存在，可獲得特別有益的結果。
用吸收法分離酸性氣體的工業(yè)方法，在本質(zhì)上由兩種數(shù)值來顯示其特征，即脫除每單位的酸性氣體的投資費用和運轉費用。
投資費用基本上與吸收塔和再生塔(包括重沸器和冷凝器)的大小成比例，因此，也與所用的溶劑通過量成比例。
運轉費用主要與用來再生溶劑所需的熱量成正比，溶劑通過量愈大，它就愈高，這是因為泵入溶劑所消耗的能量愈多。
a)類溶劑的特征是每單位被脫除的酸性氣體消耗的運轉費用低，但它的另一特征是投資費用高，尤其是當酸量不大而使得分壓低時更是如此。
b)類溶劑的特征是運轉費用高，因為在吸收階段當有CO2存在時，它們導致形成氨基甲酸酯，所以再生塔中進行的逆反應吸收大量的熱，因而成本高。
c)類溶劑的特征是運轉費低于b)類，這是因為它們導致生成碳酸氫鹽，因此需要一個吸收熱量少的分解反應，因而成本小于生成氨基甲酸酯的b)類溶劑。然而c)類溶劑需要相對高的投資費用。因為它們必須采用較低濃度從而防止腐蝕現(xiàn)象(或者必須使用高質(zhì)量或合金鋼來替換，這也會導致投資費用相當大幅度提高)?？梢钥闯霾捎胋)類溶劑也能夠出現(xiàn)后一種問題。因此僅使用15-25%(重量)的MEA和DEA溶液，以防止由于高濃度的氨基甲酸酯造成的嚴重腐蝕，因而結果就會導致更高的投資費用。
現(xiàn)在我們發(fā)現(xiàn)這項已知工藝流程的缺點，可通過使用適當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體混合物中脫除酸性氣體，例如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用過的溶劑，其特征在于所用的溶劑包括二甲乙醇胺(DMEA)含水混合物，DMEA濃度在30-70%(重量)之間，在40-55%(重量)之間較好。
這種化合物導致生成碳酸氫鹽(或亞硫酸氫鹽，如果有H2S存在的話)，并且可以使用高濃度的水溶液而不存在腐蝕或輸送問題，甚至對相對低分壓的CO2也如此。應該注意到碳酸氫鹽的再生是一個耗資不大的工序。
本發(fā)明的方法可以純化進料中酸性氣體含量為1%-90%(體積)的氣體混合物。但它特別適用于酸性氣體含量為3%-60%(體積)的氣體混合物。
通過此方法從吸收塔中得到的塔頂餾出物流中CO2含量為0.5-5%(體積)之間。
下面用非限制性的實施例并參照附圖
來描述實施本發(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，而吸收劑溶液通過管3輸入。處理過的氣體通過管4抽出。用過的溶液從塔底5排出，在6中減壓在7中預熱后再輸入到再生塔8。
在塔8的塔底有一個重沸器9，從塔底流出的再生溶液10在7和12中冷卻后由泵11輸入到塔2。
酸性氣體13從塔8出來后在14中冷卻并在15中分離成液體流16(由泵17再循環(huán))和酸性氣體18，它最終被除去。
塔2和8頂部出來的氣體和蒸汽可分別用少量水洗滌，以防止任何溶劑流失到排出的氣體物流中，如同本申請人在英國專利申請公開第2167738號中描述的那樣。
如果需要嚴格控制溫度的話，吸收塔可裝備補充的中間熱交換器。
脫除胺用的水管和補充熱交換器在附圖中沒有表示出來。
下面給出兩個實施例，其中之一是比較性的，目的是為了更好地解釋本發(fā)明，而不以任何方式加以限制。
實施例1這個過程是在一個塔中進行的，塔內(nèi)包括44塊雙帽塔板，直徑為2英寸，用50%(重量)的DMEA和水的混物。天然氣進料(2Nm3/h)含CO220%，壓力為70Kg/cm2。操作時底部為70℃，頂部塔板為50℃，處理過的氣體中殘余的CO2含量在溶劑流量為3.5Kg/h時為1%。
實施例2-比較性的用同樣進料在同樣溫度和壓強條件下在同樣的塔中操作，但采用的溶劑流中包括二乙醇胺(DEA)(25%(重量))的水溶液，需要7Kg/h的流量可獲得含1%CO2的氣體。
在這兩個方案中都沒有直接測量再生塔中的熱消耗(44個雙帽塔板直徑φ＝2″，頂部壓強＝1.2Kg/cm2，底部溫度＝120℃)。但是，可以計算出用二乙醇胺操作比用二甲基乙醇胺操作多消耗30%的熱量。
用二乙醇胺操作的結果引起投資費用的大幅度增長和運轉費用的明顯增加，這是由于處理這種溶劑時需消耗更多的能量。
權利要求
1.從含有酸性氣體的氣體混合物中脫除酸性氣體如H2S和/或CO2的方法，該方法主要包括用溶劑吸收酸氣和再生用過的溶劑，其特征在于所用的溶劑由二甲基乙醇胺的含水混合物組成，二甲基乙醇胺的濃度為30-70%(重量)之間。
2.根據(jù)權利要求1的方法，其中水溶液中二甲基乙醇胺的濃度為40-55%(重量)之間。
全文摘要
從含有酸性氣體的氣體混合物中脫除如H
文檔編號B01D53/52GK1063422SQ9210044
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