高效復(fù)合脫硫溶劑、脫除酸性氣體和有機硫的系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于從混合氣體中分離酸性氣體的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及從混合氣體中脫除硫化氫(H2S)、二氧化碳(CO2)、有機硫醇的脫除劑、系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]混合氣體主要包括天然氣、石油煉廠氣、合成氣、液化石油氣等。
[0003]在天然氣、合成氣、石油煉廠氣等工業(yè)氣體中通常含有硫化氫(H2S)、二氧化碳(CO2)、硫醇等有害物質(zhì)，在進(jìn)一步加工利用之前，必須進(jìn)行凈化處理，以滿足后續(xù)利用要求。目前，常用氣體脫硫脫碳的溶劑有兩類。
[0004]第一類是物理溶劑，靠酸性氣體在溶劑中的溶解來實現(xiàn)，典型的物理溶劑有環(huán)丁砜、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、聚乙二醇二甲醚、碳酸丙烯酯等。
[0005]第二類是化學(xué)溶劑，是依靠酸氣與溶劑進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)生成絡(luò)合鹽，然后用升溫或減壓等方法分解絡(luò)合鹽釋放出酸性氣體，廣泛應(yīng)用的為有機醇胺類物質(zhì)如:一乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、二異丙醇胺(DIPA)、三乙醇胺(TEA)、N-甲基二乙醇胺(MDEA)等，其中MDEA具有選擇性高、吸收能力較大、再生能耗較低、降解性和腐蝕性小等特點。
[0006]上述溶劑對脫除H2S和0)2具有較高效率，但在酸氣負(fù)荷、再生能耗、對H 2S的選擇性吸收和有機硫脫除率方面尚有待改進(jìn)余地，特別是隨能源緊張的加劇和環(huán)保要求的不斷提高，對于處理含高H2S、CO2、有機硫的氣體，這些常規(guī)的脫硫溶劑已不能適應(yīng)要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明提供了一種高效復(fù)合脫硫溶劑、脫除酸性氣體和有機硫的系統(tǒng)及方法，高效復(fù)合脫硫溶劑具有酸氣負(fù)荷大、凈化氣中硫含量低、溶劑性能穩(wěn)定、不腐蝕設(shè)備等優(yōu)點，可以從混合氣體中脫除幾乎全部的H2S、大部分的有機硫醇，采用本發(fā)明的溶劑脫硫、系統(tǒng)及方法可大幅降低氣體凈化成本，降低凈化氣中總硫含量。本發(fā)明可用于天然氣、石油煉廠氣、合成氣中硫化氫、二氧化碳及有機硫醇的脫除。
[0008]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種高效復(fù)合脫硫溶劑，由以下質(zhì)量百分比的原料組成:70-85 %的復(fù)合胺、10-20 %的脫硫強化劑、10-30 %的物理溶劑、0.01-0.1 %的消泡劑、0.5-2%芐胺抗氧化劑和0.5-2%雜環(huán)胺防腐劑。
[0009]本發(fā)明還提供了一種利用高效復(fù)合脫硫溶劑脫除酸性氣體和有機硫的系統(tǒng)，包括依次連接吸收塔、富液加熱器、閃蒸裝置、貧富液換熱器和再生塔，其中:吸收塔的底部出口與富液加熱器的富液進(jìn)口相連，富液加熱器的富液出口與閃蒸裝置的頂部進(jìn)口連接，閃蒸裝置的底部出口與貧富液換熱器的左側(cè)入口連接，貧富液換熱器的右側(cè)出口與再生塔的中部進(jìn)口相連，再生塔的底部出口依次與貧富液換熱器、貧液增壓栗、貧液空冷器和貧液后冷器依次連接，貧液后冷器出口分成兩支路，一支路經(jīng)貧液循環(huán)栗接入吸收塔頂部入口，另一支路接入閃蒸裝置的閃蒸塔上部入口 ；吸收塔塔頂出口與濕凈化氣分離器頂部入口連接。
[0010]同時，本發(fā)明也提供了一種利用高效復(fù)合脫硫溶劑脫除酸性氣體和有機硫的方法，包括如下步驟:
[0011 ] 原料氣經(jīng)氣液分離器后從下部進(jìn)入吸收塔，高效復(fù)合脫硫溶劑水溶液從吸收塔頂部入塔，在塔內(nèi)吸收硫化氫、二氧化碳和有機硫醇等后，變成富液從吸收塔塔底流出，原料氣中的硫化氫、有機硫醇、二氧化碳，通過與高效復(fù)合脫硫溶劑水溶液接觸而被除去后成為凈化氣從吸收塔塔頂經(jīng)濕凈化氣分離器氣液分離后排出；
[0012]吸收塔底出來的富液經(jīng)降壓、加熱后進(jìn)入閃蒸裝置進(jìn)行閃蒸，閃蒸后的富液經(jīng)貧富液換熱器加熱后進(jìn)入再生塔再生，再生后的高效復(fù)合脫硫溶劑水溶液進(jìn)入貧富液換熱器和貧液增壓栗、經(jīng)貧液增壓栗打入貧液空冷器和貧液后冷器中，冷卻后經(jīng)貧液過濾器過濾后，經(jīng)貧液循環(huán)栗打入吸收塔和閃蒸塔循環(huán)使用。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的積極效果是:
[0014]1、采用物理和化學(xué)溶劑復(fù)配，取其二者特點，使本發(fā)明溶劑能在保證H2S脫除效果BU提下，還能車父尚地脫除有機硫。
[0015]2、復(fù)合胺中MDEA、ADMHD、N-甲基-芐基乙醇胺對H2S具有較高的選擇性和較高酸氣負(fù)荷，對有機硫脫除效果好。
[0016]3、脫硫強化劑N-羥乙基嗎啉能增強H2S與N-甲基-芐基乙醇胺、ADMHD的反應(yīng)速度，降低吸收塔頂酸氣背壓，增加高效復(fù)合脫硫溶劑水溶液對H2S氣體的吸收容量。
【附圖說明】
[0017]本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中:
[0018]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0019]—種高效復(fù)合脫硫溶劑，按其質(zhì)量百分比由以下原料組成:70-85% (wt)復(fù)合胺、10-20% (wt)的脫硫強化劑、10-30% (wt)的物理溶劑、0.01-0.1%的消泡劑、0.5-2%芐胺抗氧化劑、0.5-2%雜環(huán)胺防腐劑；其中:
[0020](I)復(fù)合胺由N-甲基二乙醇胺、N-甲基-芐基乙醇胺和空間位阻胺3-氮雜-2，2- 二甲基己二醇按質(zhì)量比4-6:1-3:1-2組成，其中:
[0021]I) N-甲基二乙醇胺(MDEA)為無色或微黃色粘性液體，其分子量為119.2，汽化潛熱519.16KJ/Kg，沸點247°C，易溶于水和醇，微溶于醚。是一種性能優(yōu)良的選擇性脫硫、脫碳新型溶劑，具有選擇性高、溶劑消耗少、節(jié)能效果顯著、不易降解等優(yōu)點。廣泛應(yīng)用于油田氣和煤氣的脫硫凈化乳化劑和酸性氣體吸收劑、酸堿控制劑、聚氨酯泡沫催化劑?？稍诨罨瘎﹨⑴c下脫除合成氨中的二氧化碳，因此近年來在煙道氣中二氧化碳的吸收中被逐步推廣。
[0022]2) 3-氮雜-2，2- 二甲基己二醇(ADMHD)是一種透明液體，有氨味、易溶于水，沸點1250C (0.8mmHg)，空間位阻系數(shù)2.13，反應(yīng)活性Pka= 10.03。ADMHD具有空間位阻效應(yīng)，廣泛用于石油、天然氣、油田伴生氣、液態(tài)經(jīng)、合成氣的選擇性脫硫。對H2S的相對選擇性(S)是MDEA的3倍。用于氣體凈化處理，其能耗僅為MDEA的75%，節(jié)能效果顯著，使用過程不起泡，無腐蝕現(xiàn)象發(fā)生?？蓡为毣蚺cMDEA等復(fù)配使用。
[0023]3)N-甲基-芐基乙醇胺是一種重要的溶劑和有機原料，能與水溶解，能吸收酸性氣體(H2S和CO2)及有機硫等。
[0024](2)脫硫強化劑為N-羥乙基嗎啉:
[0025]N-羥乙基嗎啉為無色、淺黃色或淺棕色透明液體。密度(20°C ) 1.083g/cm3本產(chǎn)品主要用于醫(yī)藥中間體、有機合成及石油化工。
[0026](3)物理溶劑為環(huán)丁砜:
[0027]環(huán)丁砜是一種優(yōu)良的非質(zhì)子極性溶劑。主要用作天然氣及合成氣、煉廠氣的凈化脫硫，以及作為橡膠、塑料的溶劑等。
[0028](4)消泡劑的質(zhì)量比為0.01% -0.1 %，為硅酮類物質(zhì)，抗氧化劑芐胺0.5_2%、防腐劑雜環(huán)胺0.5-2%。這些物質(zhì)是本技術(shù)領(lǐng)域人員所公知的。
[0029]本發(fā)明還提供了一種利用高效復(fù)合脫硫溶劑脫除酸性氣體和有機硫的系統(tǒng)，如圖1所示，包括:重力分離器1、過濾分離器2、吸收塔3、富液加熱器4、閃蒸罐5、閃蒸塔6、貧液循環(huán)栗7、貧液后過濾器8、活性炭過濾器9、貧液預(yù)過濾器10、貧液后冷器11、貧液空冷器12、貧液增壓栗13、貧富液換熱器14、再生塔重沸器15、再生塔16、酸氣空冷器17、酸氣后冷器18、回流罐19、回流栗20和濕凈化氣分離器21等，其中:
[0030]重力分離器I的出口通過管道與過濾分離器2頂部的進(jìn)口連接，過濾分離器2的出口與吸收塔3的底部進(jìn)口連接，吸收塔3的底部出口與富液加熱器4的富液進(jìn)口相連，富液加熱器4的富液出口與閃蒸罐5的頂部進(jìn)口連接，閃蒸罐5的底部出口與貧富液換熱器14的左側(cè)入口連接，貧富液換熱器14的右側(cè)出口與再生塔16的中部進(jìn)口相連，再生塔16的頂部出口、酸氣空冷器17、酸氣后冷器18和回流罐19的進(jìn)口依次連接，回流罐19的底部出口、回流栗20、再生塔16的頂部進(jìn)口依次連接；再生塔16的底部出口與貧富液換熱器14、貧液增壓栗13、貧液空冷器12和貧液后冷器11依次連接，貧液后冷器出口分成兩支路，一路經(jīng)過濾裝置后與另一支路混合，然后再分為兩支路，一支路經(jīng)貧液循環(huán)栗7接入吸收塔3頂部入口，另一支路接入閃蒸塔6上部入口。吸收塔3塔頂出口與濕凈化氣分離器21頂部入口連接。所述過濾裝置包括依次連接的貧液預(yù)過濾器10、活性炭過濾器9和貧液后過濾器8。
[0031 ] 吸收塔3和再生塔16均為板式塔，內(nèi)設(shè)浮閥塔盤，其中吸收塔3的直徑為DN800?4200mm、