回收單一或混合胺溶劑的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明描述了一種用于從包括胺化合物的胺鹽的進料溶劑中純化胺化合物的方法。該方法包括在回收裝置的單級蒸發(fā)器中通過向蒸發(fā)器輸送恒定量的熱能而在降低的操作壓力下加熱所述進料溶劑；以及蒸發(fā)該胺化合物以從該進料溶劑純化所述胺化合物。
【專利說明】回收單一或混合胺溶劑的系統(tǒng)和方法
[0001] 相關申請的交叉引用
[0002] 本申請享有并要求于2012年3月29日提交的美國臨時專利申請第61/617,309 號的優(yōu)先權，其通過引用合并于此。

【技術領域】
[0003]本公開總體上涉及用于胺類溶劑的熱回收的方法。

【背景技術】
[0004]諸如在煉油廠、天然氣加工廠和CO2捕集廠中使用的多種方法使用胺類溶劑用于 從氣體流吸收酸性氣體。例如，胺類溶劑可用于從發(fā)電廠的廢氣捕集CO2，用于從含硫天然 氣流或煉油廠尾氣吸收C02/H2S，或從煉油廠冷凝流（例如液化石油氣（LPG)或天然汽油） 提取溶解的酸性氣體物質(zhì)，例如H2S或CO2。酸性氣體吸收過程主要由從氣體流除去酸性氣 體的吸收器以及通過從胺類溶劑除去所吸收的酸性氣體來再生該胺類溶劑的汽提器組成。
[0005]胺類溶劑可以包括，例如，伯胺、仲胺、叔胺和/或位阻胺化合物。示例性的胺可以 包括單乙醇胺（MEA)、二甘醇胺（DGA)、二乙胺（DEA)、二異丙醇胺（DIPA)、三乙醇胺（TEA)、 甲基二乙醇胺（MDEA)、2_氨基-2-甲基-1-丙醇（AMP)或它們的混合物。除了胺化合物之 夕卜，胺類溶劑中可以存在可選的共溶劑，例如環(huán)丁砜（2, 3, 4, 5-四氫噻吩-1，1-二氧化物）、 聚丙二醇醚、丙三醇，或其它可溶于水的有機溶劑。
[0006]胺類溶劑（例如那些用于吸收酸性氣體的單一溶劑或混合溶劑）會隨時間累積或 形成不希望的化合物，其會影響胺類溶劑吸收酸性氣體的能力。不希望的廢料化合物可以 包括，例如，高沸點降解產(chǎn)物、離子物質(zhì)、雜質(zhì)、細小的懸浮固體或它們的任意組合。如果不 能在持續(xù)的基礎上除去所述不希望的化合物，則胺類溶劑會喪失其部分吸收能力并且會發(fā) 生運行難題，導致工廠的運營效益和工廠經(jīng)濟復雜化。
[0007]在使用胺類溶劑用于酸性氣體吸收的方法的操作上的挑戰(zhàn)可能包括：汽提能耗增 力口；腐蝕傾向性增加；改變?nèi)軇┪锢硇再|(zhì)；妨礙熱交換，導致熱轉(zhuǎn)換效率下降；捕集廠塔中 形成泡沫導致氣液間接觸減少，并且減少了酸性氣體去除；溶劑效率損失；由于更大的溶 劑消耗導致操作成本增加；或它們的任意組合。
[0008] 回收單元可用于處理胺類溶劑，以將胺化合物與胺類溶劑中累積的不需要化合物 分離。在胺類溶劑中發(fā)現(xiàn)的不需要化合物的類型是氣體流中的雜質(zhì)，所使用的胺化合物類 型，以及煉油廠、天然氣加工廠或CO2捕集廠中處理單元的操作條件的函數(shù)。例如可以使用 回收單元從該胺類溶劑除去高沸點降解產(chǎn)物、離子物質(zhì)、雜質(zhì)、細小懸浮固體，或者它們的 任意組合。
[0009] 從胺類溶劑回收胺化合物的一般方法包括：熱回收、離子交換、電滲析、機械過濾 和吸附（例如，利用活性炭）?？梢允褂眠@些一般方法將胺化合物與存在于胺類溶劑中的降 解產(chǎn)物、離子物質(zhì)、雜質(zhì)、細小懸浮固體或它們的任意組合分離。熱回收是能夠除去胺溶劑 中的大部分降解產(chǎn)物和污染物的唯一方法。
[0010] 目前的熱回收裝置可為復雜、昂貴且難以操作的。其可能具有較低的胺化合物回 收率。胺化合物可以包含大部分的回收的廢料?，F(xiàn)有的熱回收裝置在高溫下操作，這會導致 胺化合物的熱降解。如果使用過量的水和蒸汽來增強胺化合物回收，則相關聯(lián)的所使用的 能量的量會導致難以承受的經(jīng)濟成本。目前的熱回收裝置具有長回收操作循環(huán)，其操作循 環(huán)對應于滿足溶劑的清除目標需要的操作時間。目前的熱回收裝置可以使用冷物料流（例 如，來自儲罐或冷的貧溶劑流）用于進料至回收裝置中，這導致能耗增加，并且與熱回收工 藝相關的加熱成本增加。
[0011] 在美國專利第2, 701，750號、美國專利第3,664. 930號、美國專利第4, 389, 383 號、美國專利第5, 108, 551號、美國專利第5, 137, 702號、美國專利第5, 152, 887號、美國 專利第5, 389, 208號、美國專利第5, 441，605號、美國專利第5, 993, 608號、美國專利第 6, 152, 994號、美國專利第6, 245, 128號、美國專利第6, 508, 916號、美國專利第7, 323, 600 號、國際專利公開WO93/21148號、國際專利公開WO98/48920號、國際專利公開WO 99/21821、國際專利公開WO00/76624和美國專利公開第2007/0148068號中公開了已知的 熱回收方法的實例，其公開通過引用合并于此。
[0012] 用于伯烷醇胺溶劑（例如EA和DGA)的現(xiàn)有回收裝置可在汽提器的操作壓力下操 作，該操作壓力可稍高于大氣壓，以使得回收產(chǎn)物蒸氣從回收單元返回至汽提器。已知的回 收裝置包括鍋形再沸器，在該鍋形再沸器的頂部具有較大的蒸氣空間。通常利用水平U形 管束通過高壓蒸汽來提供熱負荷。對于仲胺和叔胺，例如DEA、DIPA和MDEA，可用單批次蒸 發(fā)器或串聯(lián)的多于一個蒸發(fā)器在減壓下操作現(xiàn)有的回收裝置。
[0013] 在現(xiàn)有回收裝置的操作中，高沸點有機化合物、非揮發(fā)性鹽類、或二者的濃度會隨 著回收裝置進料另外的胺類溶劑和胺化合物被除去而增加。在汽提器的操作壓力下，高沸 點有機化合物、非揮發(fā)性鹽類、或二者濃度的這種增加會導致回收裝置溫度充分地升高，從 而正被純化的胺化合物的分解率增加，這會導致胺的損失，形成污染純化的胺產(chǎn)物的揮發(fā) 性分解產(chǎn)物，或二者。回收裝置中高的鹽濃度會導致固體晶體的沉淀，這會造成回收裝置污 染、堵塞的問題，或二者。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 本申請公開的目的為消除或減輕之前的熱回收方法的至少一個缺點。相對于之前 的熱回收方法，本公開的回收方法的多個實施方式可以：能耗小/消耗蒸汽少；提供更短的 回收循環(huán)；花費更少的效用成本；花費更少的資本費用；減少胺的熱降解；提高溶劑回收； 減少所產(chǎn)生的需要處理的廢料的量；更易于操作，容易維護；或它們的任意組合。
[0015] 在本公開的一個方面，提供了用于從進料溶劑純化胺化合物的方法。該方法包括： 在回收裝置的單級立式蒸發(fā)器中通過向蒸發(fā)器輸送恒定量的熱能而以降低的操作壓力加 熱所述進料溶劑；蒸發(fā)所述胺化合物，以從所述進料溶劑純化該胺化合物；用另外的進料 溶劑替換所蒸發(fā)的胺化合物；改變所述蒸發(fā)器的操作壓力，以使所述立式蒸發(fā)器保持在預 設溫度，并使所述胺化合物保持以預設回收率蒸發(fā)；濃縮該立式蒸發(fā)器的廢料收集器中回 收的廢料；從該立式蒸發(fā)器取出至少一部分所收集的回收的廢料，并用另外的進料溶劑替 換所抽出的回收的廢料。在以下情況下，從該立式蒸發(fā)器取出回收的廢料：單級蒸發(fā)器的 蒸氣輸出中胺化合物的含量降至閾值水平以下；所述立式蒸發(fā)器的溫度達到或超過閾值溫 度；所述胺化合物的回收率降至低于閾值回收率；或其任意組合。
[0016] 該方法可以是連續(xù)方法。
[0017] 廢料收集器可以保持在所述立式蒸發(fā)器中的總液體體積的15%至50%之間。在 一些實例中，所述廢料收集器可以保持在所述立式蒸發(fā)器中的總液體體積的15%至35% 之間。在特定的實例中，該廢料收集器可以保持在所述立式蒸發(fā)器中的總液體體積的15% 至25%之間。
[0018] 所述廢料收集器可以是所述立式蒸發(fā)器中的空間，其具有減小的液體攪拌，并具 有收集沉積廢物的空間，例如，所述廢料收集器可以是位于立式蒸發(fā)器容器和/或立式側(cè) 臂加熱器底部的空間。在特定的實施例中，該廢料收集器是所述立式蒸發(fā)器容器中的低于 將側(cè)臂加熱器連接于立式蒸發(fā)器容器的液體噴嘴的空間，其中低于該液體噴嘴的高度為立 式蒸發(fā)器容器中總液體高度的10%至50%之間。在一些實例中，該低于液體噴嘴的高度為 所述立式蒸發(fā)器容器中總液體高度的10%至35%之間。在特定的實例中，該低于液體噴嘴 的高度為所述立式蒸發(fā)器容器中總液體高度的10%至25%之間。
[0019] 所述進料溶劑可以包括多種胺化合物、胺鹽、或二者，并且該方法可以另外包括： 進一步降低壓力至第二降低的操作壓力；通過向所述立式蒸發(fā)器輸送恒定量的熱能來加熱 所述進料溶劑；以及從所述進料溶劑純化另外的胺化合物。
[0020] 可向所述進料溶劑中加入水、蒸汽或二者。蒸汽可以為飽和的低壓蒸汽，并且可被 噴射到所述立式蒸發(fā)器中。
[0021] 該方法可以進一步包括在真空下從回收裝置取出回收的廢料。回收的廢料可以包 括高沸點降解化合物、熱穩(wěn)定的鹽、固體或它們的任意組合。
[0022] 進料溶劑可以包括胺化合物的胺鹽，并且該方法可以包括用堿中和至少一部分的 胺鹽，以釋出該胺化合物?？蓪⑺鰤A加入堿性溶液中，該堿性溶液為：氫氧化鈉或氫氧化 鉀的至少50wt%水溶液、氫氧化鈉或氫氧化鉀的至少40wt%水溶液、氫氧化鈉或氫氧化鉀 的至少30wt%水溶液、或氫氧化鈉或氫氧化鉀的至少20wt%水溶液。
[0023] 該降低的操作壓力可以在100至3kPa之間。
[0024] 可在恒定速率和條件下利用低壓蒸汽加熱所述進料溶劑。該低壓蒸汽可獲自煉油 廠、天然氣加工廠、CO2捕集廠、公共事業(yè)設備、廢能回收鍋爐或來自化學工藝的作為副產(chǎn)物 產(chǎn)生的蒸汽。
[0025] 從所述立式蒸發(fā)器取出所述回收的廢料可以包括在向所述回收裝置加入另外的 進料溶劑、水、蒸汽或它們的任意組合以補償所述回收的廢料的同時從所述立式蒸發(fā)器取 出所述回收的廢料。
[0026] 在本公開的另一個方面，提供了一種用于從進料溶劑純化胺化合物的回收系統(tǒng)。 該系統(tǒng)包括：單級立式溶劑蒸發(fā)器單元，用于通過蒸發(fā)從所加入的溶劑分離所述胺化合物， 該立式蒸發(fā)器單元包括：進料溶劑的入口；與該入口流體連通的蒸發(fā)器容器；用于以恒定 速率向蒸發(fā)器單元提供熱能的加熱器；用于收集回收的廢料的廢料收集器；以及與所述廢 料收集器流體連通的液體出口，以從所述回收系統(tǒng)除去所收集的回收的廢料。該系統(tǒng)還包 括：用于降低回收系統(tǒng)的操作壓力的真空泵；與所述立式蒸發(fā)器單元流體連通并且用于接 收來自所述溶劑蒸發(fā)器單元的分離的胺化合物的冷凝器單元；以及與所述冷凝器單元流體 連通的液/氣分離器單元，以用于從不可冷凝的氣體分離冷凝的胺化合物，提供純化的胺 化合物。
[0027] 該單級立式蒸發(fā)器單元可進一步包括用于向在單級立式溶劑蒸發(fā)器單元中的所 述進料溶劑中噴射蒸汽的入口。
[0028] 該單級立式蒸發(fā)器單元可進一步包括用于向在所述單級立式溶劑蒸發(fā)器單元中 的所述進料溶劑中加入水的入口。
[0029] 該蒸發(fā)器容器可以是所述廢料收集器位于其中的立式蒸發(fā)器容器。
[0030] 該加熱器可以是所述廢料收集器位于其中的立式側(cè)臂加熱器。
[0031] 所述進料溶劑以包括胺化合物的胺鹽，并且該系統(tǒng)進一步包括用于混合堿與所 述進料溶劑的混合器?？蓪A加入堿性溶液中，該堿性溶液為：氫氧化鈉或氫氧化鉀的至 少50wt%水溶液、氫氧化鈉或氫氧化鉀的至少40wt%水溶液、氫氧化鈉或氫氧化鉀的至少 30wt%水溶液、或氫氧化鈉或氫氧化鉀的至少20wt%水溶液。
[0032] 根據(jù)本公開的系統(tǒng)的一個特定實例包括：用于通過蒸發(fā)將所述胺化合物從所加入 的溶劑分離的單級立式溶劑蒸發(fā)器單元，該立式蒸發(fā)器單元具有：進料溶劑的入口；與該 入口流體連通并且包括用于收集回收的廢料的第一廢料收集器的立式蒸發(fā)器容器；以恒定 速率向所述溶劑蒸發(fā)器容器提供熱能的立式側(cè)臂加熱器，該式側(cè)臂加熱器與所述蒸發(fā)器容 器流體連通，并且包括用于收集回收的廢料的第二廢料收集器；以及與第一廢料收集器和 /或第二廢料收集器流體連通的至少一個液體出口，以從該回收系統(tǒng)除去所收集的回收的 廢料。該示例性系統(tǒng)還包括：用于降低所述回收系統(tǒng)的操作壓力的真空泵；與該立式蒸發(fā) 器單元流體連通并且用于并接收來自所述溶劑蒸發(fā)器單元的分離的胺化合物的冷凝器單 元；以及與所述冷凝器單元流體連通的液/氣分離器單元，將所述冷凝的胺化合物與不可 冷凝的氣體分離，提供純化的胺化合物。
[0033] 根據(jù)本公開的廢料收集器可保持在所述立式蒸發(fā)器中的總液體體積的15%至 50%之間。在一些實例中，所述廢料收集器可以保持在所述立式蒸發(fā)器中的總液體體積的 15%至35%之間。在特定的實例中，該廢料收集器可以保持在所述立式蒸發(fā)器中的總液體 體積的15%至25%之間。
[0034] 該廢料收集器可以是所述立式蒸發(fā)器中的空間，其具有減小的液體攪拌，并具有 收集沉積廢物的空間。例如，所述廢料收集器可以是位于立式蒸發(fā)器容器和/或立式側(cè)臂 加熱器底部的空間。在特定的實施例中，該廢料收集器是立式蒸發(fā)器容器中的低于將側(cè)臂 加熱器連接于立式蒸發(fā)器容器的液體噴嘴的空間，其中低于該液體噴嘴的高度為所述立式 蒸發(fā)器容器中總液體高度的10%至50%之間。在一些實例中，該低于液體噴嘴的高度為所 述立式蒸發(fā)器容器中總液體高度的10%至35%之間。在特定的實例中，該低于液體噴嘴的 高度為所述立式蒸發(fā)器容器中總液體高度的10%至25%之間。
[0035] 本領域普通技術人員在結合附圖閱讀以下【具體實施方式】的描述之后，本公開的其 它方面和特征對其將變得顯而易見。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0036] 現(xiàn)在將參考附圖僅以舉例的方式描述本公開的實施方式。
[0037]圖1說明了根據(jù)本公開的回收方法。
[0038] 圖2說明了用于實施根據(jù)本公開的回收方法的回收系統(tǒng)；以及
[0039] 圖3說明了可用于圖2中說明的回收系統(tǒng)的蒸發(fā)器單元和側(cè)臂加熱器。

【具體實施方式】
[0040] 總體上，本公開提供了用于從進料溶劑回收胺化合物的方法。該回收方法包括：利 用單級立式蒸發(fā)器純化胺化合物；改變立式蒸發(fā)器的操作壓力，以使該立式蒸發(fā)器保持在 預設溫度，并使胺化合物保持以預設回收率蒸發(fā)；濃縮立式蒸發(fā)器的廢料收集器中的回收 的廢料；從立式蒸發(fā)器取出至少一部分回收的廢料；以及用另外的進料溶劑替換所蒸發(fā)的 胺溶液和所取出的回收的廢料。
[0041] 在以下情況下，從該立式蒸發(fā)器取出回收的廢料：單級蒸發(fā)器的蒸氣輸出中胺化 合物的含量降至閾值水平以下；立式蒸發(fā)器的溫度達到或超過閾值溫度；胺化合物的回收 率降至低于閾值回收率；或其任意組合?；厥盏膹U料可以包括高沸點降解化合物、熱穩(wěn)定性 鹽、固體或它們的任意組合。
[0042]"單級蒸發(fā)過程"應被理解為是指在一個蒸發(fā)器容器或并聯(lián)配置的多個蒸發(fā)器容 器中進行的蒸發(fā)過程，其中該蒸發(fā)器容器基本上全部以相同的操作溫度和壓力操作。"基本 相同的溫度"應被理解為意指任意兩個容器之間的溫度差不超過這兩個容器的溫度平均值 的10%。類似地，"基本相同的壓力"應被理解為意指任意兩個容器之間的壓力差不超過這 兩個容器的壓力平均值的10%。
[0043] 這與多級蒸發(fā)過程是不同的，其利用以串聯(lián)配置連接的至少兩個蒸發(fā)器容器通過 蒸發(fā)來進行，其中以不同的溫度、壓力或二者來操作每個蒸發(fā)器容器。
[0044] 單級減壓蒸發(fā)方法在向蒸發(fā)器輸送恒定量的熱能的同時通過改變操作壓力而使 蒸發(fā)器保持在預設溫度。"預設溫度"應該被理解為意指該溫度的變化不超過期望操作溫度 的10%，其中該期望操作溫度為基于其沸點回收目標胺所需的溫度。在一些實例中，該預設 溫度的變化不超過期望操作溫度的5%是合乎需要的。在其它的實例中，該預設溫度的變化 不超過期望操作溫度的2%是合乎需要的。
[0045] 改變單級減壓蒸發(fā)過程的操作壓力使得回收率保持在預設回收率。"預設回收率" 應該理解為意指胺化合物的回收率的變化不超過期望回收率的0%。
[0046] 改變操作壓力可以是合乎需要的，例如，當由進料溶劑純化各自具有不同沸點的 胺化合物的混合物時。通過減低操作壓力，可在其降低的沸點溫度下分別蒸發(fā)每一種胺化 合物。在諸如煉油廠、天然氣加工廠和CO2捕集廠的工廠中，保持在預設溫度下利用單級減 壓蒸發(fā)工藝來純化胺化合物是有利的，因為操作人員在該過程中不需要為了達到高溫而改 變?yōu)楦邷囟鹊膩碓矗ɡ绺邷囟鹊恼羝?。而且，保持預設溫度避免了胺化合物的降 解，否則當操作溫度升高至高于熱分解溫度時就會發(fā)生降解。
[0047] 立式蒸發(fā)器（或立式蒸發(fā)器單元）包括至少一個立式蒸發(fā)器容器和/或至少一個 立式側(cè)臂加熱器，在該立式蒸發(fā)器容器和/或立式側(cè)臂加熱器的底部具有用于收集回收的 廢料（例如高沸點降解化合物、熱穩(wěn)定性鹽、固體或它們的任意組合）的廢料收集器，從而 有助于移除再生的廢料。立式蒸發(fā)器可在立式蒸發(fā)器容器和/或立式側(cè)臂加熱器的廢料收 集器中以比在傳統(tǒng)回收裝置中使用的傳統(tǒng)蒸發(fā)器更大程度地濃縮回收的廢料。更加濃縮的 廢料減少了用于處置的相關廢料體積以及其后續(xù)費用。
[0048]與在將側(cè)臂加熱器連接至蒸發(fā)器容器的液體噴嘴處的液體運動相比，立式蒸發(fā)器 容器和/或立式側(cè)臂加熱器中的廢料收集器具有減少量的攪拌，或者無攪拌，例如通過液 體流進行攪拌。
[0049] 廢料收集器可以保持在立式蒸發(fā)器中的總液體體積的15%至50%之間。在一些 實例中，廢料收集器可以保持在立式蒸發(fā)器中的總液體體積的15%至35%之間。在特定的 實例中，該廢料收集器可以保持在立式蒸發(fā)器中的總液體體積的15%至25%之間。
[0050] 廢料收集器可以是立式蒸發(fā)器中的空間，其具有減小的液體攪拌，并具有收集沉 積廢物的空間，例如，廢料收集器可以是位于立式蒸發(fā)器容器和/或立式側(cè)臂加熱器底部 的空間。在特定的實施例中，該廢料收集器是立式蒸發(fā)器容器中的低于將側(cè)臂加熱器連接 于立式蒸發(fā)器容器的液體噴嘴的空間，其中低于該液體噴嘴的高度為立式蒸發(fā)器容器中總 液體高度的10%至50%之間。在一些實例中，該低于液體噴嘴的高度為立式蒸發(fā)器容器中 總液體高度的10%至35%之間。在特定的實例中，該低于液體噴嘴的高度為立式蒸發(fā)器容 器中總液體高度的10%至25%之間。
[0051] 立式蒸發(fā)器應理解為意指具有其高度大于其寬度的立式蒸發(fā)器容器和/或立式 側(cè)臂加熱器的蒸發(fā)器。在特定的實例中，高度（H)與直徑（D)的比為至少約3. 5:1。
[0052] 立式蒸發(fā)器容器的尺寸設計可以基于正進料至該立式蒸發(fā)器單元的液體的具體 停留時間。該立式蒸發(fā)器容器可被設計為液體半滿，以便為混入的（entrained)液體的分 離提供足夠的垂直分離空間。在頂部中，該立式蒸發(fā)器容器的蒸氣部分的直徑可以較大，以 提供足夠的體積空間容納在進料噴嘴入口處噴出的液體進料。
[0053] 在特定實施方式中，該方法包括從進料溶劑回收胺化合物的混合物。該回收方法 包括：利用立式單級減壓蒸發(fā)工藝純化胺化合物的混合物。該單級減壓蒸發(fā)工藝通過改變 操作壓力使蒸發(fā)器保持在預設溫度，從而在其各自沸點溫度下分別蒸發(fā)每一種胺化合物。 進料溶劑可以包括胺鹽的混合物，并且該工藝可以包括加堿以中和至少一部分胺鹽的混合 物,并再生該胺化合物的混合物。
[0054] 根據(jù)本公開的減壓回收方法可用于溫度敏感性物質(zhì)的蒸餾。有機化合物會在某些 溫度（例如分解溫度）下分解，因此可以施加真空以降低操作壓力，并且從而降低回收過程 的操作溫度。這種降低的溫度減少了溶劑降解，否則可在較高溫度下會發(fā)生溶劑降解。
[0055] 向進料溶劑加入液態(tài)水、蒸汽或二者降低了回收胺化合物所需的溫度，并且從而 可能提高回收率，因為所加入的水、蒸汽或二者降低了胺分壓。通過向蒸發(fā)器施加真空，并 且可選地加入水、蒸汽或二者，降低了胺化合物的沸點，從而使得胺化合物以低于在高壓下 工作的系統(tǒng)的溫度下被蒸發(fā)。
[0056] 利用加熱器將立式蒸發(fā)器加熱至其操作溫度。加熱器的熱源可以是，例如：低壓蒸 汽、直接燃氣、或操作該回收裝置的工藝車間產(chǎn)生的廢熱。低壓蒸汽可以是低壓飽和蒸汽。 低壓蒸汽理解為意指約600kPa或更低的蒸汽。低壓蒸汽可應用于直接或間接加熱蒸發(fā)器 中的溶劑。直接加熱蒸發(fā)器中的溶劑理解為包括利用位于立式蒸發(fā)器容器內(nèi)部的換熱器來 加熱溶劑。間接加熱蒸發(fā)器中的溶劑理解為包括從蒸發(fā)器容器除去溶劑，加熱該除去的溶 齊?，然后將溶劑裝回蒸發(fā)器容器。可利用液體轉(zhuǎn)移噴嘴將液體溶劑從蒸發(fā)器容器移至加熱 器，并且可利用蒸氣轉(zhuǎn)移噴嘴將加熱的蒸氣移回蒸發(fā)器容器。間接加熱溶劑的一個具體實 例是立式側(cè)臂加熱器。該立式側(cè)臂加熱器在立式側(cè)臂加熱器的底部提供用于回收的廢料的 廢料收集器，從而有助于移除廢料?？稍谡诓僮骰厥者^程，例如當其連續(xù)操作的同時，在 真空下除去該廢料。
[0057] 根據(jù)本公開的系統(tǒng)包括：立式蒸發(fā)器容器、立式側(cè)臂加熱器或二者。如上述，立式 蒸發(fā)器容器和立式側(cè)臂加熱器在容器或加熱器的底部分別提供用于收集回收的廢料的廢 料收集器，從而有助于移除回收的廢料。
[0058] 圖1中說明了根據(jù)本公開的示例性回收方法。在該示例性方法中，在（12)處在單 級立式蒸發(fā)器中加熱包括胺化合物的進料溶劑（10)。如果進料溶劑（10)包括胺鹽，則在 (16)處加入堿（14)以中和該胺鹽。將進料溶劑或含有中和的胺鹽的混合物加入到回收裝 置中，并在單級立式蒸發(fā)器中加熱，以在（18)處蒸發(fā)該胺化合物，并產(chǎn)生純化的胺化合物 (20)。向該立式蒸發(fā)器輸送恒定量的熱能。胺鹽可以是，例如，煉油廠、天然氣加工廠或CO2 捕集廠中由胺化合物與諸如C02、H2S、S0X、NOx的酸性氣體或與氣體進料中的其它雜質(zhì)（例 如氧）的反應產(chǎn)生的。堿與胺鹽的反應從用于回收的胺鹽釋出了相應的胺化合物。
[0059] 除了胺化合物和胺鹽之外，進料溶劑（10)還可以包括一種或多種共溶劑、一種或 多種另外的胺化合物、一種或多種另外的胺鹽，或它們的任意組合。該共溶劑、另外的胺化 合物、另外的胺鹽或它們的任意組合可通過蒸發(fā)來純化，可作為廢料從回收裝置中取出，或 者可以通過蒸發(fā)被部分純化，并且作為廢料從回收裝置中部分取出。
[0060] 可向該回收裝置施加真空以降低進料溶劑（10)的胺化合物的沸點。應該理解，可 在加入進料溶劑（10)之前向回收裝置施加真空，以降低的操作壓力。根據(jù)待回收的胺化合 物的物理性質(zhì)，可在相對于標準大氣壓降低的壓力下操作該回收方法，例如在100至3kPa 的范圍內(nèi)。
[0061]降低蒸發(fā)器的操作壓力降低了操作溫度，并且因此減少了熱降解產(chǎn)物的形成的速 率，當在高壓下回收的化合物的降解溫度接近該化合物的沸點時，這是有利的。這樣的化合 物的實例可以包括，例如，仲胺、叔胺、有機共溶劑（例如環(huán)丁砜）、或它們的任意組合。
[0062] 在蒸發(fā)過程中，立式蒸發(fā)器的操作壓力在（22)處發(fā)生變化，以使蒸發(fā)器保持在預 設溫度，并使胺化合物保持以預設回收率蒸發(fā)。
[0063] 在（24)處，在立式蒸發(fā)器的廢料收集器中濃縮回收的廢料。在（26)處，在以下 情況下，取出收集在立式蒸發(fā)器，例如立式蒸發(fā)器容器和/或立式側(cè)臂加熱器中的濃縮的 廢料，例如利用容積泵（positivedisplacementpump):蒸氣輸出中胺化合物的含量降至 閾值水平以下；蒸發(fā)器的溫度達到或超過閾值溫度；胺化合物的回收率降至低于閾值回收 率；或它們的任意組合。在（28)處，用另外的進料溶劑替換取出的回收的廢料。在操作時， 利用容積泵使回收裝置保持真空。應該理解，可利用替代方法實現(xiàn)廢物的取出，例如通過使 回收裝置恢復至大氣壓，并通過重力排出廢料。
[0064] 在示例性的回收方法中，當從回收裝置除去純化的胺化合物（20)時，進料溶劑 (10)加到回收裝置中，并且純化的胺化合物（20)的回收使得立式蒸發(fā)器的廢料收集器中 回收的廢料的濃度增加?；厥盏膹U料可以包括：高沸點降解化合物、熱穩(wěn)定性鹽、固體或它 們的任意組合。高沸點化合物、非揮發(fā)性鹽或二者的濃度增加使得蒸發(fā)器的溫度升高，直至 該溫度達到閾值溫度，在該溫度點時回收過程會隨著水、蒸汽或二者的加入繼續(xù)進行，但減 少或者停止向回收裝置加入進料溶劑?；厥者^程可以這種方式繼續(xù)（即，隨著向回收裝置 添加水、蒸汽或二者，但幾乎沒有或沒有進料溶劑（10)添加至回收裝置），直至蒸氣出口中 的胺化合物濃度降至低于閾值水平（例如少于2wt%)。該閾值可以是具體的，例如，基于 溶劑的組成及其降解溫度。
[0065] 進料溶劑可包括不同胺化合物、胺鹽或二者的混合物。在不同胺化合物的混合物 中，該方法可將一種胺化合物與其它的胺化合物分離，或者可將胺化合物的混合物與胺化 合物的不同混合物分離。
[0066] 在（18)處蒸發(fā)溶劑（10)以提供純化的胺化合物（20)?？稍谄崞鳒囟葟钠?器的底部提供加入回收裝置的進料溶劑（10)，這會減小回收裝置蒸發(fā)該混合物所需的熱負 荷。
[0067] 在回收過程中，水、蒸汽或二者可被加入回收裝置中并在回收裝置中混合。例如， 蒸汽可以是噴射到回收裝置中的低壓蒸汽，例如噴射到蒸發(fā)器的進料溶劑中。低壓蒸汽可 以是飽和蒸汽。加入水、蒸汽或二者降低了胺分壓并且提高了回收率。
[0068] 根據(jù)正在回收的胺化合物以及胺鹽的類型和濃度來選擇用于從胺鹽釋出胺化合 物的堿（14)。在一般情況下，酸（HA)與胺（NR3)的反應會產(chǎn)生胺鹽（R3NH+AO。向胺鹽 (R3NH+AO中加入堿⑶產(chǎn)生以下的平衡反應：
[0069] R3NH+A- + R3N + HB + A"
[0070] 比胺強的堿使平衡移至反應的右側(cè)，而比胺弱的堿使平衡移至反應的左側(cè)。NaOH、 KOH、Na2C03、K2CO3或它們的混合物是可用于從胺鹽釋出胺化合物的堿的實例。
[0071] 圖2說明了可用于實施根據(jù)本公開的方法的示例性回收系統(tǒng)。該示例性回收裝置 (100)包括：用于混合包括胺鹽的進料溶劑（104)和堿性溶液（106)的內(nèi)嵌式（in-line)混 合器單元（102);化學噴射泵（108);與具有用于低壓蒸汽（14)入口和出口的立式側(cè)臂加 熱器（112)流體連通的單級立式蒸發(fā)器容器（110)，該低壓蒸汽用于為單級立式蒸發(fā)器容 器中的進料溶劑提供熱能；具有冷卻劑（118)入口和出口的冷凝器單元（116);液/氣分離 器（120)，用于將純化的胺化合物（122)與不可冷凝的氣體（124)分離；真空泵單元（126)， 用于將回收裝置（100)的壓力減小至減小的操作壓力；以及溶劑冷凝泵（128)，用以在真空 下從系統(tǒng)連續(xù)除去回收的胺。除了胺化合物和相應的胺鹽之外，進料溶劑（104)可進一步 包括一種或多種共溶劑、一種或多種另外的胺化合物、一種或多種另外的胺鹽，或它們的任 意組合。
[0072] 如圖2的示例性系統(tǒng)中所示，可在回收過程中將蒸汽（130)、水（132)或二者加入 到系統(tǒng)中。蒸汽可以是低壓蒸汽，例如在操作回收系統(tǒng)（100)時由工藝車間產(chǎn)生的低壓蒸 汽。蒸汽可以噴射到立式蒸發(fā)器容器（110)和/或立式側(cè)臂加熱器（112)中?？上蛟摿⑹?蒸發(fā)器容器（110)中加入水。除了減小胺化合物的分壓之外，蒸汽、水或二者還可以用于控 制立式蒸發(fā)器容器（110)或立式側(cè)臂加熱器（112)中的液體水平（即"水平控制"）?？山?jīng) 由廢料流（134)從系統(tǒng)除去廢料，以增加溶劑回收率。如圖2的示例性系統(tǒng)中所示，從立式 蒸發(fā)器容器、立式側(cè)臂加熱器或二者的廢料收集器除去廢料。在回收裝置處于真空時，例如 在操作過程中，可通過容積泵（未顯示）從廢料收集器除去廢料。可在回收裝置處于連續(xù) 操作中時除去廢料。
[0073] 進料溶劑（104)可以是來自總貧溶劑流的滑流（slipstream)，例如，該滑流可以 是酸性氣體純化車間中循環(huán)的總貧流的0.5%至2%?？梢酝ㄟ^重力、通過降低回收裝置中 的壓力或通過二者從酸性氣體純化車間的汽提器底部取出進料溶劑。進料溶劑（104)可在 汽提器操作溫度下進料至回收系統(tǒng)（100)，從而減少回收過程中的熱負荷。
[0074] 加入包含堿（例如氫氧化鈉或氫氧化鉀）的堿性溶液（106)，以從相應的熱穩(wěn)定 性胺鹽釋出胺化合物。在特定的實施方式中，使用至少50wt%氫氧化鈉或氫氧化鉀的水溶 液。在其它的實施方式中，使用至少40wt%氫氧化鈉或氫氧化鉀的水溶液。在另外的實施 方式中，使用至少30wt%氫氧化鈉或氫氧化鉀的水溶液。然而，應該理解，所加入的堿性溶 液的總量應隨著堿濃度下降而增加，以便提供足夠摩爾量的堿，以從胺鹽釋出胺化合物。
[0075] 如果將低壓蒸汽（130)(例如飽和蒸汽）噴射到蒸發(fā)器單元中，則該噴射的蒸汽 量可以類似于進料至立式側(cè)臂加熱器（112)的蒸汽（114)的量，例如蒸汽可以為約360kPa 壓力?？稍谒娇刂葡聦⑦M料溶劑（104)進料至立式蒸發(fā)器容器（110);并且可以注入水 (132)、蒸汽（130)或二者，以控制蒸發(fā)器容器（10)內(nèi)的溫度。
[0076] 因為當管填充有液體時低壓蒸汽（114)會被提供至側(cè)臂加熱器（12)的殼側(cè)/熱 板，所以在回收裝置的操作過程中，優(yōu)選將立式蒸發(fā)器容器（110)中進料溶劑的液體水平 保持在側(cè)臂加熱器（12)中的管/板填充有液體的水平。應該理解，填充蒸發(fā)器容器（110) 的液體包括進料溶劑、任意堿性溶液、水、任意降解產(chǎn)物、任意雜質(zhì)，或它們的任意組合。
[0077] 可通過僅改變操作壓力進行多個操作循環(huán)，例如在100至3kPa的范圍內(nèi)?？稍?保持流向立式側(cè)臂加熱器（112)的低壓蒸汽（114)的恒定流并在水平控制下將進料溶劑 (104)加入立式蒸發(fā)器容器（110)的同時，通過調(diào)節(jié)真空泵（126)的真空目標值（vacuum target)來實現(xiàn)改變操作壓力。
[0078] 在示例性方法中，可基于進料溶劑的化學組成來確定多個操作循環(huán)的不同壓力。 例如，在具有三種不同胺化合物的混合物的進料組合物中，可基于對應于三種胺化合物中 最低沸點的期望操作溫度來確定第一操作壓力?？苫趯谌N胺化合物中次低沸點的 期望操作溫度來確定第二操作壓力。可基于對應于三種胺化合物中最高沸點的期望操作溫 度來確定第三操作壓力。如圖2所示，然后可在向蒸發(fā)器輸送恒定量的熱能（例如飽和蒸汽 (114))的同時，通過將操作壓力從第一操作壓力改變至第二操作壓力并且最后改變至第三 操作壓力來實施三個操作循環(huán)。
[0079] 在其它的示例性方法中，可基于第一操作壓力和最終操作壓力之間的逐步降低來 設置多個操作循環(huán)的不同壓力。例如，首先可在例如50kPa的操作壓力實施該過程。如圖 2所示，一段時間后，可在向蒸發(fā)器輸送恒定量的熱能（例如飽和蒸汽（114))的同時，將操 作壓力降低至例如40kPa。如圖2所示，再過一段時間后，可在向蒸發(fā)器輸送恒定量的熱能 (例如飽和蒸汽（114))的同時，將操作壓力降低至例如30kPa?？蛇M行操作壓力的另外逐 步降低直至達到最終操作壓力，例如10kPa。每一操作壓力之間的每一步驟可以是相同或與 其它步驟不同。
[0080] 可將已在冷凝器單元（116)中冷凝的純化的胺化合物（122)和相關的水蒸氣輸送 回煉油廠、天然氣加工廠或CO2捕集廠?？赏ㄟ^真空泵（126)除去獲自回收裝置的任何不 可冷凝的氣體（124)，或者可以例如，燃燒掉（例如在天然氣加工廠的情況中）或排放至安 全地點（例如在CO2捕集廠中與廢氣一起）。
[0081] 圖3中說明了可用在根據(jù)本公開的回收系統(tǒng)中的立式蒸發(fā)器容器和立式側(cè)臂加 熱器布置的一個實例。蒸發(fā)器容器（210)和側(cè)臂加熱器（212)的立式設計/取向有助于利 用自然循環(huán)連續(xù)加熱溶劑，其中在熱虹吸構造中液體經(jīng)由液體轉(zhuǎn)移噴嘴從立式蒸發(fā)器容器 (210)流至立式側(cè)臂加熱器（212)，并且蒸氣經(jīng)由蒸氣轉(zhuǎn)移噴嘴從立式側(cè)臂加熱器（212)流 至立式蒸發(fā)器容器（210)。在這樣的構造中，通過利用低壓蒸汽（214)加熱將立式側(cè)臂加熱 器加熱器（212)中的液體轉(zhuǎn)化為蒸氣，其循環(huán)進入立式蒸發(fā)器容器（210)。冷凝為液體的蒸 氣的組分再循環(huán)至立式側(cè)臂加熱器（212)，而仍為氣體的蒸氣的組分被轉(zhuǎn)移至冷凝器單元 (未顯示）。
[0082]另外，蒸發(fā)器室和側(cè)臂加熱器的立式容器取向在蒸發(fā)器、側(cè)臂加熱器或二者的廢 料收集器處為回收廢物（例如高沸點降解化合物、熱穩(wěn)定性鹽、固體或它們的任意組合）提 供了廢料收集器，這有助于從立式蒸發(fā)器和/或立式側(cè)臂加熱器的底部收集和除去廢料。
[0083] 圖3中說明的實施例的廢料收集器不通過液體流攪拌，因為其是位于蒸發(fā)器容器 底部和側(cè)臂加熱器底部的液體轉(zhuǎn)移噴嘴下方的空間。如上所述，該廢料收集器可保留立式 蒸發(fā)器中總液體體積的5%至50%之間。低于該液體噴嘴的高度可以為該立式蒸發(fā)器容器 中總液體高度的10%至50%之間。
[0084] 示例性的立式側(cè)臂加熱器（212)可以用于使用非立式蒸發(fā)容器的回收系統(tǒng)中。立 式側(cè)臂加熱器（212)的該立式設計/取向有助于利用自然循環(huán)和熱虹吸構造連續(xù)加熱溶 齊U。在這樣的構造中，通過利用低壓蒸汽加熱而將立式側(cè)臂加熱器（212)中的液體轉(zhuǎn)化為 蒸氣，其循環(huán)至非立式蒸發(fā)容器中。側(cè)臂加熱器的立式容器取向在側(cè)臂加熱器的底部提供 了用于回收的廢料（例如漿料或降解產(chǎn)物）的廢料收集器，其有助于濃縮廢料和從側(cè)臂加 熱器的底部除去廢料。
[0085] 在前文的描述中，出于解釋說明的目的，提到了大量細節(jié)以提供實施例的全面理 解。然而，對于本領域技術人員而言，這些具體細節(jié)顯然并不是必需的。
[0086] 上述實施例僅旨在舉例。本領域技術人員能夠針對特定實施例做出改變、修改和 變化，而不會背離本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的范圍僅由所附權利要求書限定。
【權利要求】
1. 一種用于從進料溶劑純化胺化合物的方法，所述方法包括： 在回收裝置的單級立式蒸發(fā)器中通過向所述蒸發(fā)器輸送恒定量的熱能而在降低的操 作壓力下加熱所述進料溶劑； 蒸發(fā)所述胺化合物，以從所述進料溶劑純化所述胺化合物； 用另外的進料溶劑替換所蒸發(fā)的胺化合物； 改變所述蒸發(fā)器的操作壓力，以使所述蒸發(fā)器保持在預設溫度，并使所述胺化合物保 持以預設回收率蒸發(fā)； 濃縮所述立式蒸發(fā)器的廢料收集器中回收的廢料； 在以下情況下，從所述蒸發(fā)器取出至少一部分所收集的回收的廢料： a) 所述單級蒸發(fā)器的蒸氣輸出中所述胺化合物的含量降至閾值水平以下； b) 所述蒸發(fā)器的溫度達到或超過閾值溫度； c) 所述胺化合物的回收率降至低于閾值回收率；或 d) 其任意組合；以及 用另外的進料溶劑替換所取出的回收的廢料。
2. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述進料溶劑包含多種胺化合物、胺鹽或二者， 并且所述方法進一步包括： 進一步降低所述壓力至第二降低的操作壓力； 通過向所述蒸發(fā)器輸送恒定量的熱能來加熱所述進料溶劑；以及 從所述進料溶劑純化另外的胺化合物。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其中，向所述進料溶劑中加入水、蒸汽或二者。
4. 根據(jù)權利要求3所述的方法，其中，所述蒸汽為飽和的低壓蒸汽，并且被噴射到所述 蒸發(fā)器中。
5. 根據(jù)權利要求1至4中任一項所述的方法，進一步包括： 在真空下從所述回收裝置取出所回收的廢料。
6. 根據(jù)權利要求1至5中任一項所述的方法，其中，所述進料溶劑包括所述胺化合物的 胺鹽，并且所述方法進一步包括用堿中和至少一部分的所述胺鹽，以釋出所述胺化合物。
7. 根據(jù)權利要求6所述的方法，其中，將所述堿加到堿性溶液中，所述堿性溶液為：氫 氧化鈉或氫氧化鉀的至少50wt%水溶液、氫氧化鈉或氫氧化鉀的至少40wt%水溶液、氫氧 化鈉或氫氧化鉀的至少30wt %水溶液、或氫氧化鈉或氫氧化鉀的至少20wt %水溶液。
8. 根據(jù)權利要求1至7中任一項所述的方法，其中，所述降低的操作壓力在100至3kPa 之間。
9. 根據(jù)權利要求1至8中任一項所述的方法，其中，在恒定速率和條件下用低壓蒸汽加 熱所述進料溶劑。
10. 根據(jù)權利要求9所述的方法，其中，所述低壓蒸汽獲自煉油廠、天然氣加工廠、C02 捕集廠、公共事業(yè)設備、廢能回收鍋爐或來自化學工藝的作為副產(chǎn)物產(chǎn)生的蒸汽。
11. 根據(jù)權利要求1至10中任一項所述的方法，其中，從所述蒸發(fā)器取出所述回收的廢 料包括： 在向所述回收裝置加入另外的進料溶劑、水、蒸汽或它們的任意組合以補償所述取出 的廢料的同時在真空下從所述蒸發(fā)器回收所述回收的廢料。
12. -種用于從進料溶劑純化胺化合物的回收系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括： 單級立式溶劑蒸發(fā)器單元，用于通過蒸發(fā)從所加入的溶劑分離所述胺化合物，所述立 式蒸發(fā)器單元包括： 進料溶劑的入口； 蒸發(fā)器容器，與所述入口流體連通； 加熱器，用于以恒定速率向所述蒸發(fā)器單元提供熱能； 廢料收集器，用于收集回收的廢料；以及 液體出口，與所述廢料收集器流體連通，以從所述回收系統(tǒng)除去所收集的回收的廢 料； 真空泵，用于降低所述回收系統(tǒng)的操作壓力； 冷凝器單元，與所述蒸發(fā)器單元流體連通，并且用于接收來自所述溶劑蒸發(fā)器單元的 所分離的胺化合物；以及 液/氣分離器單元，與所述冷凝器單元流體連通，以從不可冷凝的氣體分離所冷凝的 胺化合物，提供純化的胺化合物。
13. 根據(jù)權利要求12所述的回收系統(tǒng)，其中，所述單級蒸發(fā)器單元進一步包括用于向 在所述單級溶劑蒸發(fā)器單元中的所述進料溶劑中噴射蒸汽的入口。
14. 根據(jù)權利要求12或13所述的回收系統(tǒng)，其中，所述單級蒸發(fā)器單元進一步包括用 于向在所述單級溶劑蒸發(fā)器單元中的所述進料溶劑中加入水的入口。
15. 根據(jù)權利要求12至14中任一項所述的回收系統(tǒng)，其中，所述蒸發(fā)器容器為立式蒸 發(fā)器容器，且所述廢料收集器位于其中。
16. 根據(jù)權利要求12至15中任一項所述的回收系統(tǒng)，其中，所述加熱器為立式側(cè)臂加 熱器，且所述廢料收集器位于其中。
17. 根據(jù)權利要求12至16中任一項所述的回收系統(tǒng)，其中，所述進料溶劑包括所述胺 化合物的胺鹽，并且所述系統(tǒng)進一步包括用于混合堿與所述進料溶劑的混合器。
18. -種用于從進料溶劑純化胺化合物的回收系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括： 單級立式溶劑蒸發(fā)器單元，用于通過蒸發(fā)從所加入的溶劑分離所述胺化合物，所述立 式蒸發(fā)器單元包括： 所述進料溶劑的入口； 立式蒸發(fā)器容器，與所述入口流體連通并且包括用于收集回收的廢料的第一廢料收集 器； 立式側(cè)臂加熱器，以恒定速率向所述溶劑蒸發(fā)器單元提供熱能，所述立式側(cè)臂加熱器 與所述蒸發(fā)器容器流體連通，并且包括用于收集回收的廢料的第二廢料收集器；以及 至少一個液體出口，與所述第一廢料收集器和第二廢料收集器流體連通，以從所述回 收系統(tǒng)除去所收集的回收的廢料； 真空泵，用于降低所述回收系統(tǒng)的操作壓力； 冷凝器單元，與所述立式蒸發(fā)器單元流體連通，并接收來自所述溶劑蒸發(fā)器單元的所 分離的胺化合物；以及 液/氣分離器單元，與所述冷凝器單元流體連通，以從不可冷凝的氣體分離所冷凝的 胺化合物，提供純化的胺化合物。
【文檔編號】C07C209/84GK104284881SQ201380018056
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2013年3月28日 優(yōu)先權日:2012年3月29日
【發(fā)明者】艾哈邁德·A·阿博德海爾, 瓦利德·H·埃爾穆迪爾 申請人:Htc普爾埃尼基公司