用于高溫選擇性吸收硫化氫的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及從包含硫化氫和二氧化碳的氣體混合物中高溫選擇性吸收硫化氫的 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在氣體處理領(lǐng)域使用某些胺化合物和溶液從氣體混合物中分離酸性氣體如C02、 H2S、CS2、HCN和COS是已知的。US 3,347,621公開了一種從氣體混合物中分離酸性氣體的 早期方法。在該專利中公開的方法使用包含烷醇胺和砜的液體吸收劑與含酸性氣體組分的 氣體混合物接觸。公開在處理包含明顯濃度H 2S、0)2和COS的氣體混合物中使用烷醇胺和 砜的溶液的其它早期專利有US 3, 965, 244和US 3, 989, 811。
[0003] US 4, 894, 178、US 4, 961，873和其它專利均公開了已發(fā)現(xiàn)某些具體限定的嚴(yán)重位 阻胺化合物混合物可用于從包含硫化氫和二氧化碳的氣態(tài)流體中選擇性吸收硫化氫。這些 專利表明，其中所公開的包含某些具體限定的嚴(yán)重位阻胺化合物的吸收劑組合物特別選擇 性吸收包含硫化氫以及二氧化碳的流體中的硫化氫。這些專利的教導(dǎo)涉及的是提供具有良 好的H 2S選擇性、負(fù)載和容量特征的吸收組合物，而不是提供具有改進(jìn)的高溫吸收特性的吸 收組合物或提供從包含硫化氫和二氧化碳的氣體物流中高溫選擇性吸收硫化氫的吸收方 法。
[0004] 在典型的氣體處理吸收過(guò)程中，將貧吸收劑引入使待處理氣體物流與貧吸收劑接 觸的吸收塔中。當(dāng)在最冷的可行溫度下使氣體物流與貧吸收劑接觸時(shí)，通常得到較好的吸 收。在通過(guò)冷卻貧吸收劑的各種方式可以提供的更冷溫度下，吸收趨于更好。如通過(guò)空氣 或水冷換熱器和通過(guò)制冷系統(tǒng)可以冷卻貧吸收劑。
[0005] 有許多要求在嚴(yán)格、高溫過(guò)程條件下操作吸收氣體處理系統(tǒng)的情況。例如，在世界 的某些地理區(qū)域中，環(huán)境條件限制了空氣冷卻的有效使用。而且，還可能限制了冷卻水可利 用性和其它冷卻方式。在這些情況中，可以使用制冷系統(tǒng)，但它們有昂貴和操作成本高的缺 點(diǎn)。即使在理想條件下，有時(shí)吸收氣體處理過(guò)程仍要求或受益于使用用于在使貧吸收劑與 待處理氣體物流接觸之前冷卻該貧吸收劑的制冷系統(tǒng)。
[0006] 除了與使用用于冷卻氣體處理過(guò)程的貧吸收劑的系統(tǒng)相關(guān)的資本成本和操作費(fèi) 用以外，當(dāng)吸收階段的溫度條件很高時(shí)，從吸收塔獲得的處理后氣體通?？赡馨黠@濃 度的蒸發(fā)的吸收劑。與處理后氣體一起損失的吸收劑成本可能很明顯，這些損失隨著吸收 塔操作溫度的升高而增加。使這些吸收劑損失最小化的一種方式是通過(guò)應(yīng)用用于回收處理 后氣體物流中包含的蒸發(fā)的吸收劑的系統(tǒng)如水洗系統(tǒng)。
[0007] 希望H2S選擇性氣體處理系統(tǒng)包括的吸收接觸步驟可以在比典型的溫度條件更高 的溫度條件下操作而沒(méi)有與處理后氣體物流一起蒸發(fā)的吸收劑明顯損失，同時(shí)仍用于明顯 選擇性降低在處理后氣體物流中的h 2s。
[0008] 還可能有益的是，所述高溫吸收氣體處理過(guò)程可以不需貧吸收劑制冷冷卻系統(tǒng)向 該過(guò)程的吸收塔提供冷卻的貧吸收劑而操作。而且，對(duì)于這種高溫吸收氣體處理過(guò)程，不需 吸收劑回收系統(tǒng)從處理后氣體物流中回收蒸發(fā)的吸收劑而操作可能是有益的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 因此，提供了從包含硫化氫和二氧化碳的氣體物流中高溫選擇性吸收硫化氫的方 法，其中所述方法包括：在高溫吸收條件下使所述氣體物流與包含多分散聚乙二醇（PEG) 混合物和叔丁基胺的胺化反應(yīng)產(chǎn)物的吸收劑組合物接觸，其中所述多分散聚乙二醇（PEG) 混合物的平均分子量為180-1000 ;和獲得硫化氫濃度降低的處理后氣體物流。
[0010] 從包含硫化氫和二氧化碳的氣體物流中高溫選擇性吸收硫化氫的方法的另一個(gè) 實(shí)施方案包括：在大于50°C的接觸溫度下將貧含H 2S的吸收劑組合物引入接觸塔，用于 使所述貧含H2S的吸收劑組合物與所述氣體物流接觸；和從所述接觸塔中獲得具有小于 15ppmv的所述胺化反應(yīng)產(chǎn)物的胺濃度的處理后氣體物流和富含H 2S的吸收劑組合物。
【附圖說(shuō)明】
[0011] 圖1為對(duì)于本發(fā)明吸收劑組合物和現(xiàn)有技術(shù)吸收劑溶劑MDEA的蒸氣壓的圖線。
[0012] 圖2的圖線針對(duì)利用本發(fā)明吸收劑組合物和現(xiàn)有技術(shù)吸收劑溶劑MDEA的情況作 為吸收處理溫度的函數(shù)給出了處理后氣體物流中計(jì)算出的吸收劑（胺）濃度。
[0013] 圖3的圖線作為待處理氣體中包含的CO2的函數(shù)給出了本發(fā)明胺混合物和MDEA提 供的來(lái)自高溫條件下操作的吸收塔的處理后氣體流出物中的測(cè)量的H 2S濃度。
[0014] 圖4的圖線給出了通過(guò)胺混合物和MDEA在高溫吸收條件下吸收的氣體進(jìn)料物流 中包含的總〇) 2百分比。
[0015] 圖5給出了利用高溫吸收過(guò)程的氣體吸收和再生過(guò)程系統(tǒng)的簡(jiǎn)化流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 本發(fā)明方法用于在不常見的高吸收接觸溫度條件下從包含硫化氫和二氧化碳的 氣體物流中選擇性吸收硫化氫，以有效獲得硫化氫濃度明顯降低的處理后氣體物流。也可 以在相對(duì)低吸收接觸壓力條件下進(jìn)行吸收接觸。通過(guò)使用新的吸收劑組合物，使在這些高 溫和低壓的困難吸收條件下有效選擇性吸收H 2S成為可能，如本文所詳細(xì)描述的，所述吸收 劑組合物的某些特性使其成為H2S高選擇性吸收劑，即使在高溫吸收條件下使用時(shí)也是如 此。
[0017] 本發(fā)明方法解決了在限制用水和空氣冷卻吸收劑和要求制冷冷卻的位置操作吸 收氣體處理操作中通常遇到的一些問(wèn)題。由于本發(fā)明方法的高溫容量，可以降低和在一些 情況下甚至消除或避免了與操作氣體吸收系統(tǒng)相關(guān)的制冷冷卻成本。
[0018] 本發(fā)明方法還解決了與當(dāng)在高溫條件下操作時(shí)在吸收塔-接觸塔中氣化吸收劑 相關(guān)的問(wèn)題，和當(dāng)在高溫和/或低壓的困難條件下操作吸收塔時(shí)與處理后氣體物流一起離 開的蒸發(fā)的吸收劑最小化。這可以取消安裝或使用用于回收處理后氣體物流中的蒸發(fā)的吸 收劑的昂貴吸收劑回收系統(tǒng)的需求。
[0019] 可以從多種氣體混合物源獲得本發(fā)明方法的包含硫化氫（H2S)和二氧化碳（CO 2) 的氣體物流。該氣體混合物可以包括通過(guò)包括瀝青砂熱解的過(guò)程產(chǎn)生的含烴氣體和通過(guò)精 煉焦化器和裂化單元和其它原油石油精煉操作產(chǎn)生的含烴氣體。也可以處理具有一定濃度 酸性化合物如C02、H2S、CS2、HCN和COS的天然氣物流。
[0020] 該方法還可以用于處理包含非常低的濃度烴和甚至沒(méi)有實(shí)質(zhì)烴濃度或基本沒(méi)有 烴濃度或基本不存在烴的氣體物流。如果有的話，這種烴濃度非常低的氣體物流的一個(gè)例 子是Claus單元尾氣物流。
[0021] 因?yàn)楸景l(fā)明的特征之一使得即使在苛刻的吸收條件下相比CO2選擇性吸收H2S，所 以它特別可用于處理Claus尾氣物流。通常Claus尾氣物流的H 2S濃度比其二氧化碳濃度 低，但H2S濃度仍趨于太高而不能使物流進(jìn)行燃燒或釋放到空氣中。因此，通常希望從尾氣 物流中除去大部分H 2S和使用除去的H2S作為循環(huán)進(jìn)料進(jìn)入Claus單元。然而，通常不希望 將含有回收的H 2S的CO2循環(huán)到Claus單元，因?yàn)镃O 2經(jīng)過(guò)該單元無(wú)變化而只是加重了該單 元負(fù)載。
[0022] 通常Claus單元尾氣物流的H2S濃度為約0· 2-4vol % (2, 000-40, OOOppmv)。更 具體地，H2S 濃度可以為 4, 000-15, OOOppmv，和甚至為 6, 000-12, OOOppmv。
[0023] 尾氣物流的CO2濃度有時(shí)可以高達(dá)該氣體物流的90vol %，這取決于Claus單元熱 步驟中使用的特定燃燒氣體。例如，如果在Claus單元熱步驟中使用純氧燃燒氣體以燃燒 H2S,尾氣中的氮?dú)夂苌俸虲O2的濃度非常高。但是當(dāng)將空氣作為燃燒氣體時(shí)，那么尾氣中 的CO 2濃度將低得多和N2濃度將是尾氣的主要組分。一般地，尾氣中的CO2濃度遠(yuǎn)高于其 H2S濃度，尾氣中的CO2濃度可以為lvol% (10,000ppmV)-60vol%。更特別地，CO2濃度為 2-50vol%或 3-40vol%。
[0024] 在典型情況下，空氣是Claus單元熱步驟的燃燒氣體，尾氣物流包含作為主要部 分的分子氮（N 2)，其濃度通常為40_80vol %。
[0025] 通過(guò)該過(guò)程處理的含烴氣體物流，除了酸性組分H2S和CO2，可以包含通常氣態(tài)的 烴如甲烷、乙烷和丙烷。該過(guò)程能夠處理其中組分以非常寬范圍的濃度存在的氣體混合物。 例如，待處理的氣體混合物可能包含濃度高達(dá)30mol %或甚至更高的H2S，和0)2與H 2S的 摩爾比可以為0. 1:1-10:1。氣體物流的剩余余量可以包含通常氣態(tài)的烴或氮或其它組分 或它們的任何組合?？梢酝ㄟ^(guò)該方法處理的氣體物流的例子可以包含濃度為約0.1 vol. % (1，OOOppmv) -20vol. % 的 H2S 和 0)2濃度使得 CO 2與 H 2S 的摩爾比為 0· 1:1-5:1 〇
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