本發(fā)明涉及氣體凈化領(lǐng)域,尤其是氣體脫CO2及硫化物領(lǐng)域,具體為一種從酸性氣流中除去CO2及硫化物的溶劑及其應(yīng)用,該溶劑能用于天然氣、合成氣、煉廠氣、液化石油氣等酸性氣流脫CO2及硫化物。
背景技術(shù):
工業(yè)氣體中通常含有CO2、H2S和COS、各種硫醇、硫醚等有害雜質(zhì),在進(jìn)一步利用前,必須將這些二氧化碳及硫化物雜質(zhì)脫除干凈。到目前為止,應(yīng)用于氣體脫硫脫碳的技術(shù)已不下上百種,最常見的是酸性氣流與有機(jī)溶劑(或有機(jī)溶劑的水溶液)在氣體凈化裝置中接觸,通過有機(jī)溶劑(或有機(jī)溶劑的水溶液)對(duì)氣體中的CO2、硫化物進(jìn)行脫除,已經(jīng)有大量文獻(xiàn)進(jìn)行了相應(yīng)的報(bào)道??傮w而言,用于氣體脫CO2及硫化物的凈化溶劑主要有物理溶劑、化學(xué)溶劑兩種。物理溶劑主要依靠物理吸收,典型的物理溶劑有環(huán)丁砜和它的衍生物、直鏈酰胺、NMP(N-甲基吡咯烷酮)、N-烷基吡咯烷酮、甲醇以及聚乙烯醇二烷基醚的混合物。而化學(xué)溶劑則是基于化學(xué)反應(yīng),使酸性氣生成易移去的化合物,從而達(dá)到脫除CO2、硫化物的目的。舉例來說,工業(yè)上最常用的化學(xué)藥劑是醇胺,因?yàn)樯傻柠}容易分解或者容易被蒸汽汽提,胺因此可以循環(huán)使用。從氣流中除去酸性成分比較好的胺主要包括:乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、三乙醇胺(TEA)、二異丙醇胺(DIPA)、胺基乙氧基乙醇(AEE)、甲基二乙醇胺(MDEA)以及添加了各種活化劑的MDEA。對(duì)于化工領(lǐng)域而言,如何進(jìn)一步提高酸性氣流中CO2及硫化物的脫除深度,一直是人們研究的熱點(diǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的發(fā)明目的在于:針對(duì)上述存在的問題,提供一種從酸性氣流中除去CO2及硫化物的溶劑及其應(yīng)用。本發(fā)明的溶劑能夠用于從酸性氣體中除去CO2、硫化物,其以復(fù)合胺作為主吸收劑,同時(shí)輔以環(huán)丁砜和二甘醇組成的活化劑,通過組分之間的相互協(xié)同配合,能夠有效提高CO2和硫化物脫除率。與傳統(tǒng)的脫硫方法相比,本發(fā)明能深度脫除H2S、CO2、COS、硫醇等酸性物質(zhì),從而減少了處理工序,從而具有更高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。同時(shí),本發(fā)明的溶劑還具有可再生、成本低等優(yōu)點(diǎn),對(duì)于降低酸性氣體的處理成本具有重要意義。為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種從酸性氣流中除去CO2及硫化物的溶劑,包括如下重量百分比的組分:復(fù)合胺20~60%;活化劑1~10%;水余量;所述活化劑由環(huán)丁砜和二甘醇組成;所述復(fù)合胺為N-甲基二乙醇胺。所述活化劑中,環(huán)丁砜和二甘醇的重量比為1:10~10:1。所述復(fù)合胺的重量百分比為30~50%。所述N-甲基二乙醇胺的重量百分比為35~45%。還包括添加劑,所述添加劑為腐蝕抑制劑、消泡劑、阻垢劑中的一種或多種。包括如下重量百分比的組分:復(fù)合胺20~60%;活化劑1~10%;添加劑0.01~5%;水余量。前述從酸性氣流中除去CO2及硫化物的溶劑的應(yīng)用,包括如下步驟:溶劑與酸性氣流逆流接觸,去除酸性氣流中的CO2及硫化物。前述從酸性氣流中除去CO2及硫化物的溶劑的應(yīng)用,包括如下步驟:將溶劑分成多股,使溶劑從上至下與酸性氣流進(jìn)行多次逆流接觸,去除酸性氣流中的CO2及硫化物。前述從酸性氣流中除去CO2及硫化物的溶劑的應(yīng)用,包括如下步驟:(1)除雜:將溶劑與酸性氣流逆流接觸,去除酸性氣流中的CO2及硫化物,分別得除雜后的氣流和富酸性氣體的溶劑;(2)溶劑再生:將富酸性氣體的溶劑進(jìn)行減壓,其中的雜質(zhì)氣體溢出,得再生溶劑,將再生溶劑返回步驟1中進(jìn)行除雜。所述步驟2中,首先將富酸性氣體的溶劑進(jìn)行閃蒸,閃蒸后的富酸性氣體的溶劑再進(jìn)行減壓再生,得再生溶劑,將再生溶劑返回步驟1中進(jìn)行除雜。所述步驟1中,富酸性氣體的溶劑采用透平方式回收其中的能量。本發(fā)明提供一種從酸性氣流中除去CO2及硫化物的溶劑及其應(yīng)用。本發(fā)明的溶劑能夠用于從酸性氣體中除去CO2、硫化物(包括H2S及有機(jī)硫),可用于天然氣、合成氣、煉廠氣、液化石油氣等酸性氣體。通過該溶劑與氣流的接觸,去除酸性氣流中的CO2和硫化物。本發(fā)明的溶劑以復(fù)合胺作為主吸收劑,同時(shí)輔以環(huán)丁砜和二甘醇組成的活化劑,通過組分之間的相互協(xié)同配合,能夠有效提高CO2和硫化物脫除率。通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)可以看出,單獨(dú)采用MDEA,或者采用MDEA+環(huán)丁砜,或者采用MDEA+二甘醇,這三者的效果遠(yuǎn)不及本發(fā)明的溶劑。這是由于本發(fā)明的組分之間具有較好的協(xié)同作用,通過組分的有機(jī)配合,取得了顯著優(yōu)于常規(guī)胺法的效果。實(shí)施例中的對(duì)比實(shí)驗(yàn)證明,較常規(guī)胺法相比,采用本發(fā)明的溶劑具有較高的CO2和硫化物脫除率,能夠有效減少了后處理工序。對(duì)化工領(lǐng)域而言,處理工序的減少,意味著生產(chǎn)成本的降低,以及原料消耗的減少,這也進(jìn)一步降低了污染物產(chǎn)生的可能性,具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。同時(shí),本發(fā)明的溶劑可再生并循環(huán)使用,具有使用成本低、對(duì)環(huán)境影響小的優(yōu)點(diǎn),對(duì)于降低酸性氣體的處理成本具有重要意義。本發(fā)明溶劑的使用方法簡(jiǎn)單,可采用逆流接觸的方式,即:使氣流中的CO2和硫化物通過與本發(fā)明溶劑接觸而被除去。吸收過程可以采用一次吸收,也可采用多次連續(xù)進(jìn)行,后者可以使用多股的溶劑從塔底至塔頂按溫度依次降低的順序進(jìn)行氣液接觸。溶劑與酸性氣流逆流接觸后,酸性氣流中的CO2及硫化物被脫除,得除雜后的氣體,同時(shí)溶劑變成富酸性氣體的溶劑。富酸性氣體的溶劑液通過減壓實(shí)現(xiàn)再生,其可以通過節(jié)流閥來實(shí)現(xiàn)。富酸性氣體溶劑中含有的能量可以通過透平來回收。同時(shí),在減壓再生之前,還可采用一次或多次閃蒸,除掉酸氣。本發(fā)明組分之間具有良好的協(xié)同作用,CO2及硫化物的脫除率顯著高于常規(guī)胺法,能有效減少了后處理工序,對(duì)于降低酸性氣體的處理周期和處理成本具有重要意義。具體實(shí)施方式本說明書中公開的所有特征,或公開的所有方法或過程中的步驟,除了互相排斥的特征和/或步驟以外,均可以以任何方式組合。本說明書中公開的任一特征,除非特別敘述,均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即,除非特別敘述,每個(gè)特征只是一系列等效或類似特征中的一個(gè)例子而已。實(shí)施例1分別稱取44kgMDEA(N-甲基二乙醇胺)、5kg環(huán)丁砜、4kg二甘醇、47kg水,混合均勻,即得溶劑。實(shí)施例2(1)制備溶劑分別稱取38kgMDEA(N-甲基二乙醇胺)、6kg環(huán)丁砜、3kg二甘醇、53kg水,混合均勻,即得溶劑。(2)測(cè)定配置原料氣,原料氣中含5%的CO2、1%的H2S。配制好的原料氣進(jìn)入吸收塔底部,并與塔頂進(jìn)入的溶液逆流接觸,原料氣中的酸氣被吸收,凈化后的氣體從塔頂出來,進(jìn)入氣液分離器回收所夾帶的液滴后放空。經(jīng)測(cè)定,凈化后的氣體中,CO2含量為47ppmv,H2S含量為3ppmv,有機(jī)硫脫除率為82.9%。實(shí)施例3(1)制備溶劑分別稱取30kgMDEA、5kg環(huán)丁砜、5kg二甘醇、55kg水,混合均勻,即得溶劑。(2)測(cè)定配置原料氣,原料氣中含5%的CO2、1%的H2S。配制好的原料氣進(jìn)入吸收塔底部,并與塔頂進(jìn)入的溶液逆流接觸,原料氣中的酸氣被吸收,凈化后的氣體從塔頂出來,進(jìn)入氣液分離器回收所夾帶的液滴后放空。經(jīng)測(cè)定,凈化后的氣體中,CO2含量為50ppmv,H2S含量為3ppmv,有機(jī)硫脫除率為82.6%。實(shí)施例4(1)制備溶劑分別稱取47kgMDEA、3kg環(huán)丁砜、2kg二甘醇、48kg水,混合均勻,即得溶劑。(2)測(cè)定配置原料氣,原料氣中含5%的CO2、1%的H2S。配制好的原料氣進(jìn)入吸收塔底部,并與塔頂進(jìn)入的溶液逆流接觸,原料氣中的酸氣被吸收,凈化后的氣體從塔頂出來,進(jìn)入氣液分離器回收所夾帶的液滴后放空。經(jīng)測(cè)定,凈化后的氣體中,CO2含量為45ppmv,H2S含量為3ppmv,有機(jī)硫脫除率為83.50%。實(shí)施例5(1)制備溶劑分別稱取55kgMDEA(N-甲基二乙醇胺)、3kg環(huán)丁砜、1kg二甘醇、41kg水,混合均勻,即得溶劑。(2)測(cè)定配置原料氣,原料氣中含5%的CO2、1%的H2S。配制好的原料氣進(jìn)入吸收塔底部,并與塔頂進(jìn)入的溶液逆流接觸,原料氣中的酸氣被吸收,凈化后的氣體從塔頂出來,進(jìn)入氣液分離器回收所夾帶的液滴后放空。經(jīng)測(cè)定,凈化后的氣體中,CO2含量為44ppmv,H2S含量為3ppmv,有機(jī)硫脫除率為83.10%。對(duì)比實(shí)驗(yàn)在試驗(yàn)裝置上對(duì)具體吸收劑的操作性能進(jìn)行直接測(cè)試。試驗(yàn)用的吸收塔內(nèi)徑為40mm,內(nèi)裝Φ25不銹鋼矩鞍環(huán),再生塔內(nèi)徑50mm,內(nèi)裝Φ25不銹鋼矩鞍環(huán),再生塔底部裝有再沸器。配制好的原料氣(該原料氣中含5%的CO2、1%的H2S)進(jìn)入吸收塔底部,并與塔頂進(jìn)入的溶液逆流接觸,原料氣中的酸氣被吸收,凈化后的氣體從塔頂出來,進(jìn)入氣液分離器回收所夾帶的液滴后放空。吸收了酸氣的富酸性氣體溶劑從吸收塔塔底引出至再生塔頂部,并在再生塔中與上升的蒸汽逆流接觸而獲得再生。再生得到的貧液經(jīng)冷卻后送入吸收塔頂進(jìn)行吸收。從再生塔頂出來的氣體進(jìn)入再生氣冷卻器,將氣體中的水蒸氣回收,再生氣經(jīng)分離后放空。在原料氣一定的前提下,對(duì)不同吸收溶劑劑的操作性能進(jìn)行測(cè)試,測(cè)試結(jié)果如表1所示。表1不同吸收溶劑的操作性能表1中:MDEA50%是指該溶劑含有50%wt的MDEA、50%wt的水;MDEA47%+環(huán)丁砜5%是指該溶劑含有47%wt的MDEA、5%wt的環(huán)丁砜和48%wt的水;MDEA47%+二甘醇5%是指該溶劑含有47%wt的MDEA、5%wt的二甘醇和48%wt的水;MDEA44%+環(huán)丁砜5%+二甘醇4%為本發(fā)明實(shí)施例1制備的溶劑。表1的測(cè)定數(shù)據(jù)表明:本發(fā)明的溶劑對(duì)CO2和硫化物有明顯較高的脫除率。本發(fā)明并不局限于前述的具體實(shí)施方式。本發(fā)明擴(kuò)展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合,以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。