用于酸气涤气工艺的受阻环状多胺和其盐制造技术

本发明专利技术涉及可用于酸性气体处理工艺中作为吸收剂的受阻环状多胺和其盐。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利技术背景
本专利技术涉及吸收组合物和利用所述吸收组合物从含H2S的气体中选择性吸收H2S的方法。
技术介绍
在本领域中，用胺溶液处理气体和液体，如含有酸性气体包括CO2，H2S，CS2，HCN，COS和氧及C1～C4烃的硫衍生物的混合物，以除去这些酸性气体是公知的。所述胺通常作为吸收塔中的含胺水溶液与所述酸性气体和液体接触，所述胺水溶液与酸性流体逆流接触。通常，用胺溶液处理尤其含有CO2和H2S的酸性气体混合物可同时除去大量的CO2和H2S。例如，在通常称作“胺水溶液工艺”的这样一种工艺中，使用相对浓的胺溶液。这种工艺的最近改进涉及使用如USP4,112,052中所述的位阻胺，以得到酸性气体如CO2和H2S的几乎完全去除。这类工艺可被用于其中CO2和相关气体的分压较低的情况。另一种经常用于特定应用的工艺涉及胺与物理吸收剂的结合使用，通常称作“非水溶剂工艺”，所述的特定应用是其中CO2的分压极高和/或其中存在许多酸性气体如H2S，COS，CH3SH和CS2的情况。对该工艺的改进涉及使用位阻胺和有机溶剂作为所述物理吸收剂，如在USP4,112,051中所述。然而，通常希望处理含有CO2和H2S的酸性气体混合物以从所述混合物中选择性除去H2S，从而最小化CO2的去除。H2S的选择性去除在分离的酸气中产生相对高的H2S/CO2比，这简化了利用Claus工艺H2S向元素态硫的转化。-->通常仲胺和叔胺水溶液与CO2和H2S的反应可由如下的通式表示：其中各个R是相同或不同的有机基团，并可由羟基取代。上述反应是可逆的，从而CO2和H2S的分压在决定上述反应发生的程度方面是重要的。尽管选择性的H2S去除可应用于低H2S/CO2比的多种气体处理操作，包括来自页岩热解、炼厂气和天然气的烃气体处理，它特别希望被用于其中的H2S分压比CO2的相对低的气体处理中，因为胺从后者类型的气体中吸收H2S的能力非常低。具有相对低的H2S分压的气体例如包括：由煤的气化制得的合成气，精练厂中遇到的硫工厂尾气和低焦燃料气，其中重质渣油被热转化成为较低分子量的液体和气体。尽管已知伯胺和仲胺的溶液如一乙醇胺(MEA)，二乙醇胺(DEA)，二丙醇胺(DPA)，和羟基乙氧乙基胺(DGA)可吸收CO2和H2S气体二者，它们没有被证明对于排除CO2的H2S的优选吸收是特别令人满意的，因为如等式5和6所示的胺很容易与CO2反应形成氨基甲酸盐。在仲氨基醇中，二异丙醇胺(DIPA)是相对独特的，在于它单独或与物理性溶剂如环丁砜一起被工业化应用，用于从含有CO2和H2S的气体中选择性除去H2S，但必须保持相对短的接触时间，以利用上文等-->式2和4中所示与CO2的反应速度相比H2S与胺的更快反应。1950年，Frazier and Kohl，Ind.and Eng.Chem.，42，2288(1950)提出了叔胺、甲基二乙醇胺(MDEA)相对于CO2具有高度的H2S吸收选择性。这种较强的选择性归因于与H2S的快速化学反应相比，CO2与叔胺相对慢的化学反应。然而，由于其对于H2S的负载能力有限和其在低压下降低H2S含量至一定程度的能力有限，而这对于例如处理由煤气化制得的合成气是必要的，MDEA的工业应用受到了限制。近来，Shell的英国专利公开2,017,524A公开了在高于MDEA溶液的负载水平下，二烷基单烷醇胺特别是二乙基单乙醇胺(DEAE)的水溶液具有较高的H2S去除选择性和能力。然而，即使DEAE对于工业中频繁遇到的低H2S负载也并非非常有效。同样，DEAE的沸点为161℃，这样，其特征在于是低沸点的、相对高挥发性的氨基醇。这种高挥发性在大多数涤气条件下导致大量的材料损失和相应的经济性损失。美国专利4,405,581；4,405,583和4,405,585公开了使用空间受阻严重的胺化合物用于在CO2存在情况下选择性除去H2S。与甲基二乙醇胺(MDEA)的水溶液相比，空间受阻严重的胺在高H2S负载下产生高得多的选择性。USP 4,112,052涉及利用胺涤气水溶液从酸性气体中除去CO2的方法。所使用的胺是含有至少一个仲胺基团的位阻胺，所述仲胺基团连接到仲或叔碳原子上或者伯氨基上，所述伯氨基连接到叔碳原子上。所选的胺至少部分可溶于使用的溶剂即水中。USP 4,376,102公开了从通常为气态的混合物中除去含CO2的酸性气体，其通过利用包括碱性碱金属盐或氢氧化物的水溶液从所述气态混合物中吸收CO2，所述碱性碱金属盐或氢氧化物含有(1)至少一种-->下式的二氨基醇其中R和R1各自独立地是C1-C6烷基，R或R1或R和R1均具有侧链羟基，(2)氨基酸。所述碱性碱金属盐或氢氧化物选自碱金属碳酸氢盐、碳酸盐、氢氧化物、硼酸盐、磷酸盐及其混合物。同样参见USP 4,376,101；USP 4,581,209；USP 4,217,238。USP 4,525,294涉及氨基酸混合物，其碱金属盐和其制备方法。所述方法包括在惰性物如氢气和催化有效量的氢化催化剂存在下，甘氨酸或丙氨酸及其碱金属盐与酮的还原缩合反应。从而公开了如下的反应：其中R是氢或甲基，X是氢或碱金属如钠或钾，R′和R″选自以下基团：a)含1～20个碳原子的取代或未取代的直链或支链烷基(alkayl)；或b)各自含3～6个碳原子并结合形成环状环的取代或未取代的烯基；c)含4～8个环碳原子的取代或未取代的环烷基；d)含1～20个碳原子的取代或未取代的直链或支链的羟烷基；或e)含7～20个碳原子的取代或未取代的芳基烷基；且Rz是氢或含1～20个碳原子的取代或未取代的直链烷基，或氢和这种烷基的混合物。USP 4,759,866公开了下式的伯位阻氨基酸：-->其中R1和R2独立地选自CH3，C2H5和C3H7，且R3和R4独立地是氢和CH3，n是0、2或3，用作酸性气体涤气中碱金属盐的促进剂。USP 5,602,279涉及如下制备的气体处理组合物，通过使2-氨基-2-甲基-1-丙醇与KOH反应，用水稀释并加入K2CO3和钒阻蚀剂。所述酸性气体涤气溶液含有USP 4,618,481涉及吸收剂组合物，其包括用于从气态混合物中吸收H2S的严重受阻的氨基化合物和胺盐。所述位阻严重的氨基化合物可以是仲氨基醚醇、二仲氨基醚、及其混合物。所述胺盐可以是上述位阻严重的氨基本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于从通常为气态的混合物中选择性除去一种或多种酸性组分的方法，所述混合物含有这种酸性组分和ＣＯ↓［２］，所述方法包括在适于从所述混合物中选择性除去一种或多种气态酸性组分的条件下，使所述通常为气态的混合物与含有氨基的吸收剂接触，所述吸收剂包括一种或多种下式的材料：　　　　＊＊＊　　　　其中，Ｒ↑［１］和Ｒ↑［２］相同或不同，选自氢、甲基、乙基、Ｃ↓［３］－Ｃ↓［９］取代或未取代的直链或支链烷基、烯基、环烷基、Ｃ↓［６］－Ｃ↓［９］芳基、烷基芳基、芳基烷基；　　　　Ｘ↑［１］－Ｘ↑［８］是相同或不同的，选自氢、甲基、乙基、Ｃ↓［３］－Ｃ↓［９］取代或未取代的直链或支链烷基、烯基、环烷基、Ｃ↓［６］－Ｃ↓［９］芳基、烷基芳基、芳基烷基、含一个或多个氧的官能团，Ｘ↑［９］和Ｘ↑［１０］是相同或不同的，选自－（ＨＯ↓［３］ＳＲ↑［４］）↑［＋］、－（ＨＯ↓［３］ＰＲ↑［４］）↑［＋］、－［＋］↑（ＨＯ＊Ｒ↑［４］）、磺酸盐、硫酸盐、亚硫酸盐、磷酸盐、亚磷酸盐、膦酸盐、Ｃ↓［１］－Ｃ↓［９］烷基化物、己二酸、苯甲酸盐，　　　　Ｘ↑［１１］和Ｘ↑［１２］是相同或不同的，选自氢、含一个或多个氧的官能团，其中当Ｒ↑［１］和／或Ｒ↑［２］是Ｃ↓［２］或更高时取代基Ｘ↑［１１］或Ｘ↑［２］，当不是Ｈ时，是＃２或更高的碳，　　　　ｙ是０或１，　　　　ｚ是０或１，　　　　其中当Ｘ↑［１］－Ｘ↑［８］和Ｘ↑［１１］和Ｘ↑［１２］不是含有至少一个氧的官能团时，至少Ｙ和Ｚ之一是１，　　　　条件是当任何Ｘ↑［１］－Ｘ↑［８］、Ｘ↑［１１］或Ｘ↑［１２］是含有单个氧的官能团时，至少Ｘ↑［１］－Ｘ↑［８］、Ｘ↑［１１］或Ｘ↑［１２］的２个是这种含有单个氧的官能团，和Ｒ↑［４］选自Ｃ↓［１］－Ｃ↓［９］烷基、Ｃ↓［２］－Ｃ↓［９］烯基、Ｃ↓［３］－Ｃ↓［９］环烷基、Ｃ↓［６］－Ｃ↓［９］芳基、烷基芳基或芳基烷基。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-8-9 60/706,6181.用于从通常为气态的混合物中选择性除去一种或多种酸性组
分的方法，所述混合物含有这种酸性组分和CO2，所述方法包括在适
于从所述混合物中选择性除去一种或多种气态酸性组分的条件下，使
所述通常为气态的混合物与含有氨基的吸收剂接触，所述吸收剂包括
一种或多种下式的材料：
和其所有异构体，
和其所有异构体，
和其所有异构体，
其中，R1和R2相同或不同，选自氢、甲基、乙基、C3-C9取代或
未取代的直链或支链烷基、烯基、环烷基、C6-C9芳基、烷基芳基、芳
基烷基；
X1-X8是相同或不同的，选自氢、甲基、乙基、C3-C9取代或未取
代的直链或支链烷基、烯基、环烷基、C6-C9芳基、烷基芳基、芳基烷
基、含一个或多个氧的官能团，X9和X10是相同或不同的，选自-
(HO3SR4)+、-(HO3PR4)+、磺酸盐、硫酸盐、亚硫
酸盐、磷酸盐、亚磷酸盐、膦酸盐、C1-C9烷基化物、己二酸、苯甲酸
盐，
X11和X12是相同或不同的，选自氢、含一个或多个氧的官能团，
其中当R1和/或R2是C2或更高时取代基X11或X2，当不是H时，是#2
或更高的碳，
y是0或1，
z是0或1，
其中当X1-X8和X11和X12不是含有至少一个氧的官能团时，至少
Y和Z之一是1，
条件是当任何X1-X8、X11或X12是含有单个氧的官能团时，至少
X1-X8、X11或X12的2个是这种含有单个氧的官能团，和R4选自C1-C9烷基、C2-C9烯基、C3-C9环烷基、C6-C9芳基、烷基芳基或芳基烷基。
2.权利要求1的方法，其中所述吸收剂包括一种或多种下式的材
料：
3.权利要求1的方法，其中所述吸收剂包括一种或多种下式的材
料：
和其所有异构体。
4.权利要求1的方法，其中所述吸收剂包括一种或多种下式的材
料：
和其所有异构体。
5.权利要求1的方法，其中所述吸收剂包括一种或多种下式的材
料：
和其所有异构体。
6.权利要求1的方法，其中所述吸收剂包括一种或多种下式的材
料：
7.权利要求1、2、3、4、5或6的方法，其中当X1-X8、X11和
X12的一个或多个是含有至少一个氧的官能团时，Y和Z均是0，
8.权利要求1、2、3、4、5或6的方法，其中X1-X2选自下组：
-OH，-OR1，-R3-OR1，
-SO3-金属阳离子，-R3-SO3-金属阳离子，
-PO3H-金属阳离子，-R3-PO3H-金属阳离子，金属
阳离子
-PO3＝金属阳离子，-R3-PO3＝金属阳离子，
-SO3-R3，-PO3R3，
及其混合物，
其中R3选自C1-C9烷基、C2-C9烯基、C3-C9环烷基、C...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔希什金，阿兰罗伊卡特瑞兹凯，埃德蒙约翰莫泽莱斯基，王正宇，
申请(专利权)人：埃克森美孚研究工程公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]