要組分。一般地,尾氣中的CO2濃度遠高于其 H2S濃度,尾氣中的CO2濃度可以為lvol% (10,000ppmV)-60vol%。更特別地,CO2濃度為 2-50vol%或 3-40vol%。
[0025] 在典型情況下,空氣是Claus單元熱步驟的燃燒氣體,尾氣物流包含作為主要部 分的分子氮(N 2),其濃度通常為40_80vol %。
[0026] 吸收劑組合物提供具有小于百萬分之100體積份(ppmv)的特別低的H2S濃度的 處理后尾氣,但更具體地,處理后尾氣的H 2S濃度小于50ppmv。處理后尾氣的H2S濃度優(yōu)選 小于25ppmv,和更優(yōu)選小于lOppmv。處理后尾氣的H 2S濃度的實際下限為lppmv,更通常不 低于約5ppmv,但應理解通常希望處理后尾氣的H2S濃度盡可能最低。
[0027] 本發(fā)明吸收劑組合物的主要組分是作為吸收劑組合物的含水溶劑的一種組分而 被包含的胺化合物混合物。據(jù)信特定的胺混合物和它們的性能對本發(fā)明吸收劑組合物的一 些特殊選擇性和吸收特征有貢獻。
[0028] 含水溶劑和吸收劑組合物的胺混合物組分是胺化反應產(chǎn)物。胺化反應產(chǎn)物通過 在如本文其它地方更全面描述的適合反應條件下胺化合物與聚乙二醇的催化反應來制備, 所述胺化合物優(yōu)選通式為(CH 3) #順2的叔丁基胺,所述聚乙二醇的通式為HOCH 2 (CH2OCH2) nCH20H,其中η是整數(shù)。
[0029] 胺混合物或胺化反應產(chǎn)物的一個性能源自用于制備胺混合物的聚乙二醇(此處 也稱為"PEG")反應物的特征。PEG反應物不是僅由單種PEG分子組成,而是包含更多種 PEG分子。
[0030] 優(yōu)選地,用于制備胺化反應產(chǎn)物的PEG反應物是包含具有前述通式的兩種或更多 種或不同分布的PEG分子的混合物,其中對于每種PEG分子,整數(shù)η是不同的值。因此,胺 混合物不是叔丁基胺和單種PEG分子如三乙二醇的反應產(chǎn)物,而是叔丁基胺與一定分布的 PEG分子化合物的反應產(chǎn)物。
[0031] 用于制備胺化反應產(chǎn)物的PEG化合物的混合物通常包含具有前述通式的兩種或 更多種不同PEG化合物,其中η是1-24的整數(shù)。優(yōu)選包含前述通式的兩種或更多種分子的 PEG混合物,其中整數(shù)η是2-20的整數(shù),優(yōu)選2-18的整數(shù),最優(yōu)選3-15的整數(shù)。
[0032] 用作反應物的PEG化合物的混合物通常應該具有180-1,000的平均分子量。因 此,在制備胺化反應產(chǎn)物中用作反應物的PEG化合物的混合物中各種PEG分子的組合和它 們的相對濃度應提供具有指定平均分子量180-1,000的PEG化合物的混合物。優(yōu)選在制備 胺化反應產(chǎn)物中用作反應物的PEG混合物的平均分子量為約180-400,更優(yōu)選平均分子量 為 200-300。
[0033] 此處所用的平均分子量為數(shù)均分子量,通過測量PEG混合物中每個PEG分子的分 子量、合計分子量和然后除以PEG混合物的PEG分子數(shù)確定。
[0034] 用于制備本發(fā)明胺混合物的胺化反應通過在適合的胺化反應條件下使反應物即 叔丁基胺、PEG混合物和氫與本發(fā)明胺化催化劑接觸進行,以產(chǎn)生胺混合物即胺化反應產(chǎn) 物。
[0035] 提供具有本發(fā)明所需性能和特征的胺混合物時,選擇用于該催化反應的胺化催化 劑是重要的。PEG反應物的特征和性能與用于胺化反應的胺化催化劑的特征和性能的組合 提供了本發(fā)明獨特的胺混合物。因此,胺化催化劑的組成和其它特征可能是重要的,甚至是 本發(fā)明的關鍵方面。
[0036] 用于制備胺混合物的胺化催化劑包含催化活性金屬組分,所述金屬組分包括鎳 (Ni)組分、銅(Cu)組分以及鋯(Zr)組分和/或鉻(Cr)組分、及任選但優(yōu)選的錫(Sn)組 分。在某些情況下可能希望胺化催化劑實質不存在或基本不存在或不存在金屬如鈷(Co)、 鎢(W)、鉬(Mo)、錸(Re)或它們一種或多種的任意組合。在胺化催化劑的某些其它實施方 案中,可能實質不存在或基本不存在或不存在鋯或鉻,但并非這兩種金屬組分都沒有。
[0037] US 4, 152, 353、US 6, 057, 442、US 7, 196, 033、和 US 7, 683, 007 公開和描述了可 以用于制備胺混合物的可能胺化催化劑組合物,其公開內容在本文作為參考引入。
[0038] 在本發(fā)明更具體的實施方案中,胺化催化劑包含:40_90wt%的鎳、4_40wt%的銅 和l-50wt %的鋯和/或鉻。胺化催化劑還可以包含和優(yōu)選包含0. 2-20wt %的錫。
[0039] 本發(fā)明的胺化催化劑可以通過本領域技術人員已知的任意方法制備以獲得前述 組成的催化劑,條件是這種催化劑可以適合用于制備本發(fā)明胺混合物。制備胺化催化劑方 法的一個例子是通過使金屬(鎳,銅,鋯,鉻和錫)組分的氫氧化物、碳酸鹽、氧化物或其它 鹽的粉狀混合物與水按比例膠溶化以提供如本文定義的組合物,隨后擠出和熱處理所得組 合物。
[0040] 胺化反應可以用任何適合的反應器設置或構造和在提供所希望的胺化反應產(chǎn)物 的任何適合反應條件下進行。用于進行胺化反應的可能反應器的例子包括固定床反應器、 流化床反應器、連續(xù)攪拌反應器和間歇式反應器。
[0041] 第一空間位阻胺選自通式(CH3)3CNH(CH 2CH2O)xCH2CH2NHC(CH 3)3的胺化合物,其中X 為2-16的整數(shù),優(yōu)選3-14。
[0042] 第二空間位阻胺選自通式(CH3) 3CNH (CH2CH2O) xCH2CH20H的胺化合物,其中X為2-16 的整數(shù),優(yōu)選3-14。
[0043] 在本發(fā)明的某些實施方案中,胺混合物中包含的第一空間位阻胺與第二空間位 阻胺的重量比可以至多為10:1。在其它情況中,吸收劑組合物的胺混合物中所述第一空 間位阻胺與所述第二空間位阻胺的重量比可以為2. 5:1-8:1,優(yōu)選2. 8:1-7:1,和更優(yōu)選 3:1-6:1〇
[0044] 在本發(fā)明的一個實施方案中,吸收劑組合物包含如上所述的胺混合物和水,由此 提供或形成作為吸收劑組合物組分的含水溶劑。
[0045] 含水溶劑的胺混合物組分的存在量通常為20_70wt %和水組分的存在量通常為 30-80wt%。這些組分的重量百分數(shù)值以含水溶劑或胺混合物加水的總重量計。
[0046] 優(yōu)選含水溶劑包含25-65wt%的胺混合物或35-55wt%的胺混合物。存在于含水 溶劑中的胺混合物更優(yōu)選為40-50wt %。
[0047] 含水溶劑的水含量可以優(yōu)選為35_75wt %或45_65wt %,和水含量更優(yōu)選為 50-60wt%〇
[0048] 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在吸收處理氣體混合物中使用胺混合物或含水溶劑的一個問題是它在 胺混合物或含水溶劑的再生溫度下分為若干相。胺混合物或含水溶劑可以用于處理具有酸 性氣體濃度的氣體物流和從其中除去所述氣體的過程。這些過程可以使用用于處理氣體物 流的系統(tǒng),其中該系統(tǒng)包括接觸塔和包括通常裝配有再沸器的再生塔的再生器系統(tǒng)。
[0049] 處理系統(tǒng)的接觸塔用于使貧胺混合物或貧含水溶劑與具有一種或多種酸性氣體 組分如H2S濃度的氣體物流或混合物接觸以產(chǎn)生處理后氣體物流和富含H 2S的胺混合物或 富含H2S的含水溶劑。再生器系統(tǒng)用于接收和再生富含H2S的胺混合物或富含H 2S的含水 溶劑以產(chǎn)生用于引入接觸塔和在其中使用的貧含H2S的胺混合物或貧含H2S的含水溶劑。
[0050] 再生器系統(tǒng)通常包括用于從富含H2S的胺混合物或富含H2S的含水溶劑中分離被 吸收的酸氣體組分的再生塔。與再生塔操作連接或關聯(lián)的是用于將熱引入胺混合物或含水 溶劑中和以其他方式提供用于再生器系統(tǒng)操作的熱能的再沸器。在再生系統(tǒng)操作中,再生 溫度可能隨再生器的操作壓力和被再生的胺混合物或含水溶劑的組成而變化。
[0051] 通常,再生溫度為80-150°C。更具體的再生溫度為85-140°C,特別更具體的再生 溫度為90-130°C。
[0052] 如前所述,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)胺混合物和含水溶劑組合物在某些升溫條件下趨于分為兩個 或更多個液相。特別認為胺混合物或含水溶劑在前述再生器系統(tǒng)操作的條件下相分離。該 相分離現(xiàn)象是意料之外的,這是由于現(xiàn)有技術中的某些教導表明不同于本文定義的胺混合 物的嚴重位阻胺的各種混合物在再生條件下不會相分離。相分離是不希望的和可能造成某 些操作問題或至少導致氣體處理系統(tǒng)的操作成本更高。
[0053] 然而,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可以通過使用和應用有機助溶劑來解決與胺混合物和含水溶劑發(fā) 生的相分離相關的某些問題。因此,通過將一定量的有機助溶劑以有效促進胺混合物或含 水溶劑的各組分混溶性的濃度加入胺混合物或含水溶劑來提供超過本文所述的胺混合物 和含水溶劑的進一步改進的吸收劑組合物。
[0054] 具體的有機助溶劑可以合適地選自由砜、砜衍生物和亞砜組成的有機化合物組