專(zhuān)利名稱(chēng)：用于洗滌氣體的由氨水溶液和胺組成的洗滌液及其用途的制作方法
用于洗滌氣體的由氨水溶液和胺組成的洗滌液及其用途本發(fā)明涉及一種用于通過(guò)氨水溶液和通過(guò)加入在其中溶解的胺而從工業(yè)氣體和從煙道氣中分離酸性氣體的洗滌液。優(yōu)選被分離的酸性氣體是硫化氫、二氧化碳、氫氰酸和硫氧化物(SOx)。常常需要分離并可以通過(guò)本發(fā)明的工藝來(lái)處理的工業(yè)氣體是焦?fàn)t煤氣、合成氣、天然氣、一氧化碳和氫氣。本發(fā)明的氣體洗滌在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的裝置中發(fā)生。從工業(yè)氣體去除酸性氣體是頻繁運(yùn)行的工藝。經(jīng)受這樣的工藝的氣體的實(shí)例是合成氣和焦?fàn)t煤氣。為了再利用這些氣體，常常必須去除所包含的干擾的酸性氣體。在工業(yè)規(guī)模中，諸如烷醇胺的有機(jī)堿的水溶液常常用于去除酸性氣體。當(dāng)酸性氣體溶解時(shí)，離子產(chǎn)物由堿和酸性氣體組分形成。通過(guò)加熱或通過(guò)降低壓力可以再生吸收劑，取決于需要，離子產(chǎn)物被再轉(zhuǎn)變成酸性氣體且酸性氣體通過(guò)蒸汽來(lái)去除。在再生工藝之后，可以再利用吸收劑。在從工業(yè)氣體吸收硫化氫中，常常還包含在氣體中的二氧化碳的一部分被一起吸收。然而，該氣體的被吸收的組分量顯著地小于硫化氫的組分量。其原因是二氧化碳到洗滌液的通常差的質(zhì)量傳遞。當(dāng)洗滌氣體時(shí)，二氧化碳反應(yīng)形成碳酸氫鹽，該碳酸氫鹽在反應(yīng)后以離子形式被束縛在洗滌液中。二氧化碳到離子形式的低的反應(yīng)速度導(dǎo)致與硫化氫的組分量相比，減少的二氧化碳的組分量。然而，當(dāng)洗滌酸性氣體時(shí)，常常需要顯著地增大被吸收的二氧化碳的組分量，從而需要少得多的設(shè)備。以這種方式，設(shè)法通過(guò)在一個(gè)工藝步驟中洗滌而從工業(yè)氣體去除酸性氣體的顯著更大的部分。DE 1020040114 Al描述了一種用于吸收酸性氣體的工藝。所描述的是一種從具有非常低的二氧化碳分壓的氣體流去除二氧化碳的工藝，其中，使氣體流與液體吸收劑接觸，該液體吸收劑包含在分子中帶有至少兩個(gè)叔氨基的胺化合物和選自伯胺和仲胺的活化劑的水溶液。然而，對(duì)于吸收反應(yīng)的性能，仍需要進(jìn)一步增大相對(duì)于所使用的溶劑的量的酸性氣體的吸收量且特別是二氧化碳的吸收量。GB 1464439 A描述了一種用于從工業(yè)氣體且特別是從焦?fàn)t煤氣、合成氣或天然氣去除酸性氣體組分的工藝。酸性氣體被在回路中循環(huán)的烷醇胺溶液吸收，使得溶劑吸收酸性氣體并且然后在下一個(gè)循環(huán)步驟中例如通過(guò)加熱來(lái)解吸酸性氣體。該教導(dǎo)描述了通過(guò)形成熱穩(wěn)定的硫氰酸鹽來(lái)分解被吸收的溶劑。為了穩(wěn)定的目的，因此，氨或銨鹽被加到溶劑中并且與形成的硫氰酸鹽反應(yīng)，同時(shí)恢復(fù)氣體組分。未描述為了提高酸性氣體的可吸收性尤其是(X)2的可吸收性而將氨加入到含胺溶液。所使用的溶劑應(yīng)盡可能地穩(wěn)定尤其是對(duì)氧氣穩(wěn)定，并且尤其還盡可能地有成本效益。由于通過(guò)與煙道氣中含有的氧氣或與煙道氣中含有的硫氧化物或氮氧化物的反應(yīng)的胺的分解，所以發(fā)生溶劑損失。許多基于胺的洗滌劑具有高的采購(gòu)成本，由于高的采購(gòu)成本， 溶劑損失導(dǎo)致在操作期間工藝的運(yùn)行成本的增加。所使用的溶劑還應(yīng)需要盡可能少的用于質(zhì)量傳遞的設(shè)備項(xiàng)目，尤其是在洗滌塔中。因此，本發(fā)明的目的是提供一種從工業(yè)氣體吸收顯著更高的量的酸性氣體的改進(jìn)的溶劑或改進(jìn)的溶劑組合。常常需要處理并可以通過(guò)本發(fā)明的工藝來(lái)處理的工業(yè)氣體是焦?fàn)t煤氣、合成氣、天然氣、低級(jí)烷烴和低級(jí)烯烴以及氫氣。改進(jìn)的溶劑應(yīng)具有盡可能低的成本且在所應(yīng)用的條件下是穩(wěn)定的。溶劑組合中含有的組分應(yīng)該是氧氣穩(wěn)定的以確保在氣體洗滌器中足夠長(zhǎng)的使用壽命。而且，本發(fā)明的溶劑組合應(yīng)顯著地改進(jìn)待去除的二氧化碳的質(zhì)量傳遞。應(yīng)該存在對(duì)昂貴的胺組分的補(bǔ)給的低需求和低數(shù)目的對(duì)于質(zhì)量傳遞所需的裝置。本發(fā)明通過(guò)由胺和氨水溶液構(gòu)成的溶劑組合來(lái)實(shí)現(xiàn)目的，所使用的胺特別是伯胺或仲胺。哌嗪特別適合作為胺組分。即使在大氣壓力條件下該胺添加劑也引起了顯著地改進(jìn)的二氧化碳吸收，這樣的洗滌特別地適合于從煙道氣去除二氧化碳。使用氨作為用于結(jié)合二氧化碳的主要組分將顯著地改進(jìn)該氣體的質(zhì)量傳遞并顯著地降低運(yùn)行工藝的成本。不僅單一的伯胺而且仲胺或環(huán)胺都適合作為胺添加劑。對(duì)于一些情況，叔胺也可以是合適的。在一般的語(yǔ)言使用中，氣體洗滌液中的胺組分還叫做活化劑。特別地優(yōu)選哌嗪作為活化劑組分。然而，使用烷基胺、二烷基胺、二芳基胺也是可能的。與純胺溶液的二氧化碳吸收能力相比，溶劑中含有的氨促進(jìn)更高的二氧化碳吸收能力，使得可以在較低的循環(huán)流速下進(jìn)行二氧化碳的去除并且因此具有相應(yīng)地較低的再生能量需求。同樣較低的是作為交換溶劑所需的量和溶劑交換所需的設(shè)備項(xiàng)目的數(shù)目。特別地，所要求保護(hù)的是一種用于使來(lái)自工業(yè)氣體的酸性氣體脫硫的洗滌液，在合適的洗滌裝置中使氣體流與液體吸收劑接觸，該液體吸收劑為含有氨和至少一種胺的水溶液。權(quán)利要求還致力于這樣的洗滌液在用于從工業(yè)氣體中吸收酸性氣體且特別是二氧化碳的氣體洗滌工藝中的用途。胺可以是伯胺或仲胺。對(duì)于一些情況，叔胺也可以是合適的。胺上的取代基可以屬于任何類(lèi)型。伯胺可以具有通式且1^選自烷基、芳基、羥烷基或芳基烷基。合適的伯胺的實(shí)例是正丙胺、異丙胺或苯胺。伯胺的沸點(diǎn)應(yīng)該優(yōu)選高于環(huán)境溫度以便確保技術(shù)上簡(jiǎn)單的氣體洗滌工藝。仲胺也可以屬于任何類(lèi)型。仲胺化合物的取代基可以屬于任何類(lèi)型。該胺可以例如具有通式Ra-N(H) -Rb,且Ra和Rb彼此獨(dú)立地選自烷基、芳基、羥烷基或芳基烷基。合適的仲胺的實(shí)例是二乙胺、二正丙胺或二苯胺。伯胺的沸點(diǎn)也應(yīng)該優(yōu)選高于環(huán)境溫度以便確保技術(shù)上簡(jiǎn)單的氣體洗滌工藝。對(duì)于一些目的，雙官能的胺可特別地適合于氣體洗滌。這樣的胺的實(shí)例是具有結(jié)構(gòu)式RaRb-N-X-N-Ra' Rb'的胺，且Ra、Rb、Ra'和Rb'彼此獨(dú)立地選自烷基、芳基、羥烷基或芳基烷基并且X代表亞烷基或芳基亞烷基。特別合適的是選自五元雜環(huán)化合物或六元雜環(huán)化合物并且在環(huán)中具有一個(gè)NH基團(tuán)的胺化合物。優(yōu)選的雜環(huán)化合物是哌嗪或哌嗪衍生物。合適的哌嗪衍生物的實(shí)例是2-甲基哌嗪、N-甲基哌嗪、哌啶或嗎啉。然而，事實(shí)上，在水中是可溶的且價(jià)格合理的最終所有的哌嗪衍生物適合作為用于提取的胺化合物。對(duì)于指定的傳質(zhì)系數(shù)，胺的存在導(dǎo)致在氨水溶液中吸收二氧化碳的吸收速度顯著地增大并且因此導(dǎo)致在氨水溶液中吸收二氧化碳的能力顯著地增大。用于生產(chǎn)可以通過(guò)本發(fā)明的工藝來(lái)洗滌的工業(yè)氣體的工藝可以例如是煤氣化工藝、蒸汽重整工藝、焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)工藝、煉油廠氣處理工藝或天然氣生產(chǎn)工藝。然而，工藝原則上可以屬于任何類(lèi)型，條件是由于它們的性質(zhì)，它們含有酸性氣體且特別是二氧化碳。該溶劑組合特別地適合于從煙道氣去除C02。對(duì)于本發(fā)明的溶劑組合，還特別適合的用途是焦?fàn)t煤氣。待分離的酸性氣體特別地是硫化氫、二氧化碳、氫氰酸、硫醇、氧硫化碳(C0Q、硫氧化物(SOx)或這些氣體的混合物。所生成的氣體還可以含有氮氧化物。本發(fā)明的溶劑組合對(duì)氮氧化物和氧氣不敏感并且具有長(zhǎng)的使用壽命。當(dāng)被用于吸收溶液中時(shí)，胺應(yīng)具有0.001至50質(zhì)量百分比的濃度。特別適合的是 0.1至20質(zhì)量百分比的濃度。待使用的氨溶液應(yīng)具有0.1至32質(zhì)量百分比的濃度。特別適合的是10至25質(zhì)量百分比的氨濃度。溶劑組分的濃度取決于所應(yīng)用的溫度和壓力。將氨水溶液直接加到胺中，從而形成適合于吸收的溶液。取決于PH值，還可以以銨鹽的形式加入氨。例如，碳酸銨是合適的銨鹽。對(duì)于運(yùn)行氣體洗滌工藝，適合于氣體洗滌的所有裝置是合適的。適于運(yùn)行本發(fā)明的工藝的裝置包括至少一個(gè)氣體洗滌塔。例如，用作氣體洗滌塔的是具有規(guī)則填料/不規(guī)則填料的塔、板式塔和其他吸收器例如膜接觸器、徑流式洗滌器、噴射洗滌器或文丘里洗滌器。被加到這些的是適合于通過(guò)去除洗滌液中含有的二氧化碳來(lái)再生洗滌液的所有裝置。 這些裝置包括例如預(yù)熱器、閃蒸器、汽提塔、蒸發(fā)器、冷凝器或再吸收器。該工藝在氣體洗滌工藝中通常應(yīng)用的條件下運(yùn)行。用于從煙道氣去除二氧化碳的優(yōu)選的工藝條件是從20°C至100°C的溫度和從0. 5巴至100巴的壓力。用于再生洗滌液的優(yōu)選的工藝條件是從80°C至200°C的溫度和從0. 1巴至20巴的壓力。取決于需要，所應(yīng)用的溫度還可以更低或所應(yīng)用的壓力還可以更高。本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)是其涉及對(duì)酸性氣體且特別是對(duì)二氧化碳具有高吸收能力的工藝。本發(fā)明的溶劑組合是便宜的并且可以被容易地使用。通過(guò)對(duì)于二氧化碳的較高的吸收能力，顯著地增大被吸收的酸性氣體的量同時(shí)顯著地減少循環(huán)溶劑的量是可能的。由于本發(fā)明的溶劑組合對(duì)氧氣和氮氧化物的不敏感性，所以本發(fā)明的溶劑組合在氣體洗滌工藝中具有長(zhǎng)的使用壽命，使得存在對(duì)新鮮溶劑的低的補(bǔ)給需求和低數(shù)目的所需要的溶劑再生直ο
權(quán)利要求
1.一種用于從工業(yè)氣體去除酸性氣體組分的洗滌液，使氣體流在合適的洗滌裝置中與液體吸收劑接觸，其特征在于，所述液體吸收劑是含有氨和至少一種胺的水溶液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的洗滌液，其特征在于，所述胺是伯胺或仲胺。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于去除酸性氣體組分的洗滌液，其特征在于，所述伯胺化合物具有通式H2N-Ra,且Ra選自烷基、芳基、羥烷基或芳基烷基。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于去除酸性氣體組分的洗滌液，其特征在于，所述仲胺化合物具有通式Ra-N(H) -Rb,且Ra和Rb彼此獨(dú)立地選自烷基、芳基、羥烷基或芳基烷基。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的洗滌液，其特征在于，所述仲胺化合物選自二乙胺、二丙胺或二苯胺。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于去除酸性氣體組分的洗滌液，其特征在于，所述胺化合物具有通式RaRb-N-X-N-Ra' Rb'，且Ra、Rb、Ra'和Rb'彼此獨(dú)立地選自烷基、芳基、羥烷基或芳基烷基，并且X代表亞烷基或芳基亞烷基。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的洗滌液，其特征在于，所述胺化合物選自在環(huán)中具有至少一個(gè)NH基團(tuán)的五元飽和的雜環(huán)化合物或六元飽和的雜環(huán)化合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的洗滌液，其特征在于，所述胺化合物選自哌嗪或哌嗪衍生物。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的洗滌液，其特征在于，所述氨以銨鹽的形式來(lái)使用。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的洗滌液用于從待處理的工業(yè)氣體中吸收酸性氣體的工藝的用途，其特征在于，所述溶液具有0. 001至50質(zhì)量百分比的胺濃度和1至32 質(zhì)量百分比的氨濃度。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的洗滌液用于從待處理的工業(yè)氣體中吸收酸性氣體的工藝的用途，其特征在于，所述溶液具有0. 1至20質(zhì)量百分比的胺濃度和10至25 質(zhì)量百分比的氨濃度。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的洗滌液的用途，其特征在于，所述待處理的工業(yè)氣體是合成氣、天然氣、低級(jí)烷烴和低級(jí)烯烴、一氧化碳或氫氣或這些氣體的混合物。
13.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的洗滌液的用途，其特征在于，所述待處理的工業(yè)氣體是煙道氣。
14.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的洗滌液的用途，其特征在于，所述待處理的工業(yè)氣體是焦?fàn)t煤氣。
15.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的洗滌液的用途，其特征在于，所述待分離的氣體是硫化氫、二氧化碳、氫氰酸、硫醇、氧硫化碳或硫氧化物或這些氣體的混合物。
16.根據(jù)權(quán)利要求10至15中任一項(xiàng)所述的洗滌液的用途，其特征在于，在所述吸收中使用的所述溶液具有20°C至100°C的應(yīng)用溫度和0. 5巴至100巴的外加壓力。
17.根據(jù)權(quán)利要求10至15中任一項(xiàng)所述的洗滌液的用途，其特征在于，在再生中使用的所述溶液具有80°C至200°C的應(yīng)用溫度和0. 1巴至20巴的外加壓力。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種將溶劑組合用于工業(yè)氣體的氣體洗滌以便分離酸性氣體的工藝，酸性氣體尤其包括二氧化碳和硫化氫。本發(fā)明的溶劑組合由胺的水溶液組成，所述溶液含有用于改進(jìn)CO2吸收的氨。伯胺和仲胺的組包括具有一個(gè)或兩個(gè)取代基的所有類(lèi)型的胺。特別適合作為本發(fā)明的溶劑組合的組分的是哌嗪和哌嗪衍生物。
文檔編號(hào)B01D53/14GK102186561SQ200980141572
公開(kāi)日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2009年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月21日
發(fā)明者J·曼澤爾 申請(qǐng)人:猶德有限公司