專利名稱：一種脫除酸性氣體的混合溶劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于氣體分離領(lǐng)域，涉及一種從中高壓工藝氣體中脫除酸性氣體(C02、硫 化物)的混合溶劑。
背景技術(shù)：
在石油化工、煤化工、氨合成、甲醇合成、羰基合成、制氫及天然氣等工業(yè)中都需要 將原料氣中酸性氣體(主要為二氧化碳和硫化物)脫除，以滿足后面工序的需要。當(dāng)前工業(yè) 上已經(jīng)成熟的凈化方法很多，可分為物理吸收、化學(xué)吸收、物理化學(xué)吸收三類方法，所用的 溶劑分別有純物理溶劑吸收劑、化學(xué)溶劑加活化劑組成的吸收劑以及物理和化學(xué)溶劑組成 的吸收劑。一般來說，物理吸收方法的投資和操作費用較低，不必采用蒸汽再生，不用安置 大量的換熱設(shè)備和大規(guī)模的冷卻系統(tǒng)。并且當(dāng)原料氣組成和其它工藝條件波動時，物理吸 收裝置有較大的適應(yīng)性和操作彈性?；瘜W(xué)吸收方法吸收過程穩(wěn)定，吸收效果好，分離回收純 度高，但再生熱耗高，溶劑易降解，易發(fā)泡，設(shè)備易腐蝕。物理化學(xué)吸收方法目前使用不多。我國脫碳脫硫工藝中使用的物理溶劑，主要的3種溶劑是碳酸丙烯酯(PC)、聚乙 二醇二甲醚(NHD)和甲醇。與本發(fā)明相關(guān)的技術(shù)主要有1. PC法由Flour公司開發(fā)，1964年工業(yè)化，國內(nèi)由南化集團研究院開發(fā)，1980年起 在小尿素裝置中應(yīng)用。90年代以來，南化集團研究院、山東省化工規(guī)劃設(shè)計院、杭州市化工 設(shè)計所等單位在實際應(yīng)用中對該方法進行了改進，開發(fā)出了 HS脫硫脫碳工藝、低溫碳丙工 藝等，使該技術(shù)水平得到提升，目前有100多套裝置成功運行。但是PC法仍存在吸收C02 能力低、溶劑成本高等缺點。2. US3737392公開了 Selexol法由Allied化學(xué)公司開發(fā)，1965年首次進行工業(yè)化 試驗。該技術(shù)先后歸Norton公司、聯(lián)合碳化物公司所有，現(xiàn)歸U0P公司所有,Selexol的溶 劑是聚乙二醇二甲醚。南化集團研究院于1980年開發(fā)了以聚乙二醇二甲醚為主要溶劑成 分的NHD氣體凈化技術(shù)，1993年實現(xiàn)工業(yè)化以來，已成功地應(yīng)用于幾十家中小型氨廠的脫 硫脫碳裝置，具有國外Selexol工藝的先進水平。NHD溶劑無毒、熱穩(wěn)定性好、不降解，不起 泡，對碳鋼設(shè)備無腐蝕，溶劑的蒸汽壓低，但是存在投資高、溶劑成本高，而且吸收劑分子量 較大，在再生過程容易發(fā)生聚合而造成有效成分損失等缺點。3. Nitrogen+Syngas 2006 (2)報道了低溫甲醇洗凈化工藝進展，該工藝由林德和 魯奇兩家股份公司共同開發(fā)。工業(yè)化低溫甲醇洗凈化工藝為氨、甲醇、純C0或含氧氣體凈 化氫氣和合成氣，以達到脫除酸性氣體之目的。該工藝是操作溫度低于水冰點時利用甲醇 (工業(yè)類“A”級)作為凈化吸收劑的一種物理酸氣凈化系統(tǒng)。凈化合成氣總硫0123與0)5) 低于0. 1 X 10_6 (體積分?jǐn)?shù))，根據(jù)應(yīng)用要求，可將C02物質(zhì)的量濃度調(diào)整到百分之幾，或百萬 分之幾(體積分?jǐn)?shù))。具有吸收能力強、選擇性好、凈化度高，再生能耗低等特點，但存在毒 性強、設(shè)備材質(zhì)要求高、保冷要求高、流程復(fù)雜并需要支付國外高額專利技術(shù)費及專有設(shè)備 等缺點。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述常用的物理溶劑吸收法工藝特點和存在缺點，本發(fā)明提供一種新型混合 溶劑用于脫除酸性氣體，以進一步提高酸性氣體吸收能力，降低成本。本發(fā)明的主要技術(shù)方案脫除酸性氣體的混合溶劑,其特征由主吸收組分、助吸收 組分、活性組分三者中2種或2種以上混合而成；所述主吸收組分為碳酸丙烯酯(PC)、碳酸 乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)的一種或幾種 混合；助吸收組分為N-甲基二乙醇胺(MDEA)、三乙醇胺(TEA)、二甘醇胺(DGA)、二甲基乙 醇胺(DMEA)的一種或幾種混合；活性組分為磷酸(Pi)、哌嗪(PZ)、烏洛托品(HA-K)、N-甲 酰嗎啉(NFM)、2_氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)、嗎啉副產(chǎn)物的一種或幾種混合。一般地，本發(fā)明混合溶劑的主吸收組分的總質(zhì)量含量為40% 98% ;助吸收組分 的總質(zhì)量含量為1% 30% ;活性組分的總質(zhì)量含量為0. 5% 10%。本發(fā)明用兩種或兩種以上的物理、化學(xué)或物理化學(xué)溶劑作為混合溶劑凈化酸性氣 體，其潛在的優(yōu)點，從選擇性和吸收能力分析，特點是高分壓下，選擇合適的混合溶劑，優(yōu)于 純?nèi)軇?，顯著地提高溶劑的吸收能力。本發(fā)明另一優(yōu)點是該吸收過程是典型的物理吸收過程，因而明顯地降低了能耗。 除此之外，混合溶劑為了達到操作特性要求所作的吸收過程，還具有其它方面的靈活性，即 混合溶劑的組成。而且，混合溶劑可以優(yōu)化配方，用最低的費用達到所需的分離要求。本發(fā)明與已有的物理吸收方法相比，溶劑不同，具有更好的傳質(zhì)和分離性能。主吸 收組分主要為極性有機酯類，助吸收組分為有機胺類，活性組分為雜環(huán)、酰胺類等，根據(jù)廣 義酸堿理論分析，它們含有-C = 0這樣一個硬堿性基團的分子結(jié)構(gòu)，有助于C02、H2S等硬酸 性氣體的吸收，提高了吸收能力。本發(fā)明原料氣可以是氨合成氣、甲醇合成氣、制氫原料氣、天然氣、油田氣等酸性 氣體。


附圖1為本發(fā)明實例1流程示意簡圖。圖中，1-吸收塔；2_閃蒸槽；3_再生塔；4_貯槽；5_溶劑泵。
具體實施例方式下面通過實例及比較對本發(fā)明作進一步說明。實施例如附圖1所示，原料氣來自一中型氮肥廠的變換氣，從吸收塔1下部進塔，與由塔 頂噴淋下來的溶劑，在填料層中逆流接觸。原料氣中的酸性氣體被脫除，凈化氣由塔頂排 出。富液在吸收塔1底部排出，減壓，到閃蒸槽2閃蒸，閃蒸氣放空。閃蒸液由靜壓頭自動 壓到再生塔3頂部的常解段，解析出大部分C02后，由溢流管導(dǎo)入再生塔3氣提段，與由塔 下部送入的空氣在填料層中逆流接觸。氣提氣放空，再生后的貧液由塔底流入貯槽4，通過 溶劑泵5打入吸收塔1頂部，循環(huán)使用。主要設(shè)備如下
吸收塔小38 X 2. 5，H 3000，不銹鋼材質(zhì)，填料高1800mm，內(nèi)裝小6X6瓷拉西環(huán)。再生塔小51 X 3. 5，H 4100，不銹鋼材質(zhì)，填料高2500_，內(nèi)裝小8X8瓷拉西環(huán)。變換氣壓カ為 I. 8MPa，溫度為常溫，氣量為120 350L/h，主要成分是 C0224% 28%、H2S10 300mg/m3、H250% 55%、N214% 18%、C0 3%。本模型試驗 實際上也是側(cè)流試驗。實施例I :混合溶劑PC50% +EC25% +DMCl5% +TEA5% +NFM2% +Pil% +MDEA2%實施例2 混合溶劑PC50 % +EC20 % +DEC20 % +TEA5 % +MDEA2 % +NFM2 % +PZ0. 5 % +HA-K0. 5%實施例3 混合溶劑PC70 % +EClO % +DEClO % +TEA5 % +MDEA2 % +NFM2 % +PZ0. 5 % +HA-K0. 5%實施例4 混合溶劑PC40 % +EC20 % +DEC24 % +TEA3 % +MDEA2 % +NFMlO % +PZ0. 5 % +HA-K0. 5%不同溶劑的吸收效果見表I。表I不同溶劑的吸收效果
權(quán)利要求
1.一種脫除酸性氣體的混合溶劑，其特征由主吸收組分、助吸收組分、活性組分三者中 2種或2種以上混合而成；所述主吸收組分為碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二 乙酯、N-甲基吡咯烷酮的一種或幾種混合；助吸收組分為N-甲基二乙醇胺、三乙醇胺、二 甘醇胺、二甲基乙醇胺的一種或幾種混合；活性組分為磷酸、哌嗪、烏洛托品、N-甲酰嗎啉、 2-氨基-2-甲基-1-丙醇、嗎啉副產(chǎn)物的一種或幾種混合。
2.根據(jù)權(quán)利1所述的混合溶劑，其特征在于主吸收組分的總質(zhì)量含量為40% 98%。
3.根據(jù)權(quán)利1所述的混合溶劑，其特征在于助吸收組分的總質(zhì)量含量為1% 30%。
4.根據(jù)權(quán)利1所述的混合溶劑，其特征在于活性組分的總質(zhì)量含量為0.5% 10%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種新型脫除酸性氣體的混合溶劑，屬于氣體分離技術(shù)領(lǐng)域。其特征由主吸收組分碳酸丙烯酯(PC)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)；助吸收組分N-甲基二乙醇胺(MDEA)、三乙醇胺(TEA)、二甘醇胺(DGA)、二甲基乙醇胺(DMEA)；活性組分磷酸(Pi)、哌嗪(PZ)、烏洛托品(HA-K)、N-甲酰嗎啉(NFM)、2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)及嗎啉副產(chǎn)物?；旌先軇┯芍魑战M分、助吸收組分、活性組分三者中2種或2種以上混合而成，一方面提高了CO2吸收容量、凈化度，另一方面大大提高了脫硫精度。
文檔編號B01D53/14GK102657998SQ20121012541
公開日2012年9月12日 申請日期2012年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月25日
發(fā)明者張弛, 徐丙根, 施小紅, 明素榮, 梁鋒 申請人:中國石油化工股份有限公司, 南化集團研究院