基于1,6-己二胺的羟基衍生物的吸收剂溶液和从气态流出物中消除酸性化合物的方法技术

本发明专利技术涉及吸收剂溶液和使用该溶液移除气态流出物中所含的酸性化合物的方法，所述溶液包含水和至少一种具有如下通式（I）的二胺：

Absorbent solutions based on hydroxyl derivatives of 1,6-hexanediamine and methods for eliminating acidic compounds from gaseous effluents

The invention relates to an absorbent solution and a method for removing acidic compounds contained in a gaseous effluent using the solution, which contains water and at least one diamine having the following general formula (I):

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于1,6-己二胺的羟基衍生物的吸收剂溶液和从气态流出物中消除酸性化合物的方法专利
本专利技术涉及气态流出物脱酸方法的领域。本专利技术有利地应用于处理工业来源的气体和天然气。专利技术背景通常采用使用胺水溶液移除气体中存在的酸性化合物，尤其是二氧化碳（CO2）、硫化氢（H2S）、氧硫化碳（COS）、二硫化碳（CS2）、二氧化硫（SO2）和硫醇（RSH）如甲硫醇（CH3SH）、乙硫醇（CH3CH2SH）和丙硫醇（CH3CH2CH2SH）的气体脱酸方法。气体通过与吸收剂溶液接触来脱酸，随后将吸收剂溶液热再生。这些酸性气体脱酸方法通常也称为“溶剂洗涤”，使用被称为“化学溶剂”的溶剂，而不是使用用于并非基于化学反应的吸收的被称为“物理溶剂”的溶剂。化学溶剂对应于包含反应物的水溶液，所述反应物选择性地与处理气体中存在的酸性化合物（H2S、CO2、COS、CS2等等）反应以形成盐，而不与气体中的其它非酸性化合物反应。在与溶剂接触后，处理气体中的酸性化合物贫化，酸性化合物选择性地以盐形式转移到溶剂中。所述化学反应是可逆的，其允许随后将负载有酸性化合物的溶剂脱酸，例如在热的作用下，以便在一方面释放气体形式的酸性化合物（其随后可以储存、转化或用于各种应用），并在另一方面再生溶剂（其返回至其初始状态，并由此可以再次用于与待处理的酸性气体的新反应步骤）。溶剂与酸性气体的反应步骤通常称为吸收步骤，并且其中将溶剂脱酸的步骤称为溶剂再生步骤。通常，在这样的情况下从气体中分离酸性化合物的性能主要取决于所选择的可逆反应的性质。常规的酸性气体脱酸方法通常称为“胺法”，即基于酸性化合物与溶液中的胺的反应。这些反应是酸-碱反应的整体框架的一部分。H2S、CO2或COS例如是酸性化合物，尤其是在水存在下，而胺是碱性化合物。反应机理和所获得的盐的性质通常取决于所用的胺的结构。例如，文献US-6,852,144描述了使用含有高比例的至少一种属于以下类别的化合物的水-N-甲基二乙醇胺或水-三乙醇胺吸收剂溶液从烃类中移除酸性化合物的方法：哌嗪和/或甲基哌嗪和/或吗啉。使用胺洗涤的酸性气体脱酸方法的性能直接取决于溶剂中存在的（一种或多种）胺的性质。这些胺可以是伯胺、仲胺或叔胺。它们可以具有每分子一个或多个相等或不同的胺官能。为了改善脱酸方法的性能，不断地在寻求更加有效的胺。通常用于脱酸应用的吸收剂溶液的一个限制是相对CO2的H2S吸收选择性不足。实际上，在一些天然气脱酸情况中，通过限制最大CO2吸收来寻求选择性H2S移除。这种约束对于已经具有小于或等于所需规格的CO2含量的待处理气体而言是特别重要的。随后寻求最大H2S吸收能力，以及相对CO2的最大H2S吸收选择性。这种选择性允许将处理气体的量最大化，并允许在再生器出口处回收具有可能最高H2S浓度的酸性气体，这限制了处理下游的硫链单元的尺寸，并保证了更好的操作。在一些情况下，需要H2S富集单元来浓缩酸性气体中的H2S。在这种情况下，还寻求最具选择性的胺。通常使用表现出与CO2的缓慢反应动力学的叔胺如N-甲基二乙醇胺或受阻仲胺，但是它们在高H2S负载量下具有有限的选择性。本领域技术人员公知的是，具有严重空间位阻的叔胺或仲胺与受阻程度较低的伯胺或仲胺相比具有更慢的CO2捕获动力学。另一方面，具有严重空间位阻的叔胺或仲胺具有瞬时H2S捕获动力学，这使得能够基于不同的动力学性能实现选择性H2S移除。各种文献提出了在用于酸性气体脱酸的溶液中使用受阻叔胺或仲胺，特别是受阻叔二胺或仲二胺。在具有严重空间位阻的叔胺或仲胺的应用中，专利US-4,405,582描述了用含有二氨基醚的吸收剂选择性吸收含硫气体的方法，所述二氨基醚的至少一个胺官能为叔胺且其它胺官能为具有严重空间位阻的叔胺或仲胺，氮原子在后一种情况下连接到至少一个叔碳或连接到两个仲碳原子上。两个胺官能和主链的碳可以被烷基或羟基烷基基团取代。专利US-4,405,583也描述了使用含有二氨基醚的吸收剂选择性移除含有H2S和CO2的气体中的H2S的方法，所述二氨基醚的两个仲胺官能表现出如上文定义的严重空间位阻。胺官能和主链的碳的取代基可以被烷基和羟基烷基基团取代。通常用于总脱酸应用的吸收剂溶液的另一限制是过慢的CO2或COS捕获动力学。在其中所需CO2或COS规格水平非常高的情况下，寻求尽可能快的反应动力学以降低吸收塔的高度。实际上，这种压力设备占据工艺的投资成本的显著部分。无论是在总脱酸应用中寻求最大CO2和COS捕获动力学还是在选择性应用中寻求最小CO2捕获动力学，总是期望使用具有尽可能高的循环容量的吸收剂溶液。这样的循环容量（表示为Δα）对应于从吸收塔底部排出的吸收剂溶液与进料至所述塔的吸收剂溶液之间的负载量差值（α表示每千克吸收剂溶液吸收的酸性化合物的摩尔数n酸性气体）。实际上，吸收剂溶液的循环容量越高，将待处理的气体脱酸所需的吸收剂溶液流量越低。在气体处理方法中，吸收剂溶液流量的降低也会对减少投资（尤其是在吸收塔尺寸调节方面）具有很大影响。使用溶剂的气体或工业烟气处理操作的另一重要方面仍然是分离剂的再生。通常考虑通过膨胀和/或蒸馏和/或被称为“汽提气体”的汽化气体夹带的再生，取决于吸收类型（物理吸收和/或化学吸收）。溶剂再生所需的能量消耗可能非常高，特别是在酸性气体分压低的情况下，其可能占据相当大的CO2捕获过程的操作成本。本领域技术人员公知的是，通过胺溶液的蒸馏进行再生所需的能量可以分为三个不同的项目：加热再生器的顶部与底部之间的吸收剂溶液所需的能量、通过汽提气体的汽化降低再生器中酸性气体分压所需的能量、以及最后破坏胺与CO2之间的化学键所需的能量。在先这两项与在设施中循环以实现给定规格的吸收剂溶液流成正比。为了降低与溶剂再生相关的能耗，溶剂的循环容量因此再一次优选最大化。实际上，吸收剂溶液的循环容量越高，将待处理的气体脱酸所需的吸收剂溶液流量越低。因此，在气体脱酸领域中需要作为用于从气态流出物中移除酸性化合物，特别但非排它地，相对CO2选择性移除H2S，并允许以较低的操作成本（包括再生能量）和投资成本（包括吸收塔的成本）来运行的良好候选物的化合物。专利技术描述本专利技术人已经发现，具有严重空间位阻的叔二胺或仲二胺在用于工业过程中酸性气体处理的吸收剂溶液制剂的性能方面不相等。本专利技术的目的是水溶液中下面给出的通式（I）的二胺（该二胺是1,6-己二胺的羟基衍生物）在气体脱酸领域中的使用。本专利技术人已经发现，使用这些化合物使得能够在酸性气体吸收循环容量和针对H2S的吸收选择性方面获得良好的性能，尤其是对于相等或更高的酸性气体吸收循环容量而言与参比胺如N-甲基二乙醇胺（MDEA）相比更高的针对H2S的吸收选择性。专利技术概述根据第一方面，本专利技术涉及用于移除气态流出物中所含的酸性化合物的吸收剂溶液，其包含：-水，-至少一种具有如下的通式（I）的氮化合物：其中：基团R1、R2、R3各自任意地选自甲基基团和羟乙基基团，并且R1、R2、R3中的至少一个基团是甲基基团。根据本专利技术，该氮化合物可以选自下列化合物：-具有如下的式（I1）的N,N,N'-三甲基-N'-(2-羟乙基)-1,6-己二胺：-具有式（I2）的N,N'-二甲基-N,N'-二(2-羟乙基)-1,6-己二胺：-具有式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于移除气态流出物中所含的酸性化合物的吸收剂溶液，其包含：‑ 水，‑ 至少一种具有如下的通式（I）的氮化合物：

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.17 FR 15626701.用于移除气态流出物中所含的酸性化合物的吸收剂溶液，其包含：-水，-至少一种具有如下的通式（I）的氮化合物：其中：基团R1、R2、R3各自任意地选自甲基基团和羟乙基基团，并且R1、R2、R3中的至少一个基团是甲基基团。2.如权利要求1中所要求保护的吸收剂溶液，其中所述至少一种化合物选自下列化合物：-具有如下的式（I1）的N,N,N'-三甲基-N'-(2-羟乙基)-1,6-己二胺：-具有式（I2）的N,N'-二甲基-N,N'-二(2-羟乙基)-1,6-己二胺：-具有式（I3）的N,N-二甲基-N',N'-二(2-羟乙基)-1,6-己二胺：-具有式（I4）的N-甲基-N,N',N'-三(2-羟乙基)-1,6-己二胺：。3.如权利要求2中所要求保护的吸收剂溶液，其中所述化合物是具有式（I1）的N,N,N'-三甲基-N'-(2-羟乙基)-1,6-己二胺或具有式（I2）的N,N'-二甲基-N,N'-二(2-羟乙基)-1,6-己二胺。4.如前述权利要求任一项中所要求保护的吸收剂溶液，其包含5重量%至95重量%的所述氮化合物、优选10重量%至90重量%的所述氮化合物，以及5重量%至95重量%的水、优选10重量%至90重量%的水。5.如权利要求4中所要求保护的吸收剂溶液，其包含20重量%至50重量%的所述氮化合物，以及50重量%至80重量%的水。6.如前述权利要求任一项中所要求保护的吸收剂溶液，其进一步包含5重量%至95重量%的至少一种附加胺，所述附加胺是具有两个在氮α位置处的仲碳或至少一个在氮α位置处的叔碳的叔胺或仲胺。7.如权利要求6中所要求保护的吸收剂溶液，其中所述附加胺是叔胺，其选自：-N-甲基二乙醇胺，-三乙醇胺，-二乙基单乙醇胺，-二甲基单乙醇胺，和-乙基二乙醇胺。8.如前述权利要求任一项中所要求保护的吸收剂溶液，其进一步包含非零量的、小于30重量%的至少一种伯胺或仲胺。9.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：B德尔福特，J格朗让，T于阿尔，L吉罗东，C勒菲弗，A文德，A尼贡，
申请(专利权)人：IFP新能源公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR