从工业气体中除去二氧化碳和硫化合物的方法技术

本发明专利技术涉及一种从工业气体，特别是从天然气和粗合成气体中除去ＣＯ↓［２］和硫化合物的方法，其中通过采用吗啉衍生物在操作压力为１０～１５０巴的吸收器中进行吸收来使待处理气体脱去酸性气体组分，再生吸收有酸性气体组分的吸收剂并使其循环到吸收器中。本发明专利技术采用正甲酰基吗啉（ＮＦＭ）和正乙酰基吗啉（ＮＡＭ）的混合物作为吸收剂，在吸收器中采用吸收剂的温度是－２０℃～４０℃。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】从工业气体中除去二氧化碳和硫化合物的方法本专利技术涉及一种从工业气体，特别是天然气和粗合成气体中除去CO2和硫化合物的方法，其中通过在10～150巴的操作压力下采用吗啉衍生物进行吸收来使待处理气体脱去酸性气体组分，接着再生吸收有酸性气体组分的吸收剂并循环回吸收器中。‘硫化合物’特别是指天然气和粗合成气体中所含的H2S，以及有机硫化合物。酸性气体组分作为干扰组分也可以通过吸收从工业气体中除去，它包括HCN和水蒸气部分。天然气主要由伴随有其它物质的甲烷组成，它们中的一部分具有相似的状态，即是有机的，同时另一些完全不同并因此影响天然气的性质。根据其地质来源，天然气也可以含有破坏性浓度的酸性气体组分，该酸性气体组分必须在天然气可用于工业用途之前分离。被认为干扰的组分的范围取决于单个组分。CO2被认为基本上是惰性的，它使管道过分昂贵并降低了热量值，它和水结合具有腐蚀性。CO2通常可允许达到大约2％体积。H2S毒性大，并且在用于处理天然气的高压下，即使是低浓度也可以引起有害的腐蚀。这最终导致由氢引发的应力裂纹腐蚀，它会使气体管道爆炸。因此，作为规定只允许小ppm的存在。对于存在H2S和CO2时以少量发现的危害小的有机硫化合物来说，其可允许的范围通常高十到一百倍。采用正甲酰基吗啉(NFM)作为H2S和CO2的吸收剂是从US3773896已知的。在80℃采用热再生可以从该吸收剂中分离70～80％被吸收的硫化合物和55～65％被吸收的CO2。从吸收了的吸收剂中有限地解吸溶解的气体具有有害的效果，这是因为残留在溶液中的气体部分阻碍了从粗气体中吸收气体，并且不允许在处理过的气体中有任何低的残留浓度。另外，酸性气体组分的分离需要较高的吸收剂循环率。用于从工业气体，特别是从天然气中分离CO2和H2S的大量其它物理吸收剂和化学吸收剂是已知的(A.Kohl等人，“气体提纯”，第4版1985；Stephen A.Newman，“酸和酸性气体处理方法”，Gulf Publishing-->Comp.,1985)。物理吸收剂包括硒醇、丙烯碳酸酯和甲醇。但是，这些常用吸收剂的一个缺点是从气体中还吸收相当部分的有效组分。对从其中还吸收了甲烷和高级烃的天然气来说尤其是这样。溶解在吸收剂中的部分烃也可以通过闪蒸释放，接着通过压缩在闪蒸过程中释放的气体流来回收，并将其在进入吸收器中之前循环到粗气流中。但是循环需要附加能量来压缩气流并增大通过吸收器的流体体积。结果，该方法的能量效率比变差。化学吸收剂包括乙醇胺和碱金属盐溶液。化学吸收剂比物理吸收剂需要更大量的能量用于再生，并且采用它们用于从粗气体中除去有机硫组分在经济上是不利的。另外，一些化学吸收剂具有强腐蚀性，致使必须加入腐蚀抑制剂或者设备必须是由特殊的耐腐蚀材料构成。当处理可高达40％体积的高CO2含量的天然气时，可得到相当大量的释放的CO2，并将其通入地下气体储槽，通常压力为200～400巴以防止释放。将在吸收过程中得到的压力为1到2巴的酸性气体在压缩机中压缩，直至达到储罐所需的压力。如果可以在较高的操作压力下从吸收剂中分离酸性气体，可以降低操作和投资费用。从上述所说问题的角度来看，本专利技术的目的是提供一种在权利要求中所记载的方法，它可确保从含有烃的天然气中选择性地分离酸性气体组分，特别是CO2和硫化合物，同时保证具有高的吸收容量。为了达到这个目的，本专利技术在吸收器中在-20℃～+40℃采用正甲酰基吗啉(NFM)和正乙酰基吗啉(NAM)的混合物作为吸收剂。混合物的体积比(基准值：100)的范围为10～90重量份的NFM和90～10重量份的NAM。本专利技术优选的实施方案采用含有构成100重量份的30～70重量份NFM和70～30重量份NAM的吸收剂。该吸收剂也可以含有0.1～5重量份的H2O。本专利技术的根据是发现在所说温度范围内的低温下，用于本专利技术的正甲酰基吗啉和正乙酰基吗啉的吸收剂混合物出乎意料地具有高的酸性气体溶解性，同时甲烷和高级烃的溶解性特别低。正甲酰基吗啉和正乙酰基吗啉的混合物的比例使得H2O、CO2以及根据需要的其它酸性气体组分可在低温下，即低至-20℃下的温度下吸收，而不使吸收剂固化或者结晶。本专利技术所采用的低温使得绝大部分要被生产-->的H2S和CO2吸收在吸收剂中。因此，可以通过少量的吸收剂循环进行操作，这对能量和投资有利的。另外，本专利技术的方法可使吸收剂高度再生。出乎意料的是吸收剂在小于80℃的热再生使得溶解在吸收剂中的大约85％～99％的H2S和70～99.9％的CO2解吸。可以将粗气体处理到残留含量仅为1ppm(体积)的H2S和10ppm(体积)的CO2的程度。本专利技术的方法特别适用于酸性气体含量为10摩尔％～90摩尔％的工业气体。由于绝大部分酸性气体在低温下的溶解度就可达到目的，该方法可特别用于处理CO2含量大于20摩尔％、H2S比例大于3摩尔％的气体。根据本专利技术，吸收在-20℃～+40℃的温度范围内进行。在-15℃和+30℃之间的温度是优选的。如果需要特别高的吸收性，本专利技术推荐-15℃～0℃的温度范围。建议使用带有大块填料、结构填料或者塔盘的吸收器。将吸收剂在吸收器中进行中间冷却以分散吸收热。为此，本专利技术将至少一种液体流在中间塔盘的高度抽出，冷却再在中间塔盘的下面返回到吸收器。可以采用几种方法的其它方案来再生溶解有酸性气体组分的吸收剂。方法的选择取决于净化气体中可接受的酸性气体浓度。本专利技术方法的一个实施方案是从吸收器的底部抽出溶解有酸性气体组分的吸收剂，将其加热，再通过在不超过吸收器的操作压力的高压下操作的闪蒸容器。将处于闪蒸容器压力的酸性气体流在闪蒸容器中释放，并用于预热从吸收器底部抽出的吸收剂流。为了再生，可将从闪蒸容器出来的吸收剂膨胀到在较低压力下操作的解吸器中，加热和/或汽提蒸汽或者汽提气体。一旦吸收剂在解吸器中被热再生，它可以在热交换步骤中冷却，该步骤包括将负载的吸收剂加入闪蒸容器，并且在进一步冷却至吸收器所需的操作温度之后，将该吸收剂加入到吸收器中。为了避免吸收剂损失，从闪蒸容器顶部出来的酸性气体流和解吸剂应被部分地冷凝，接着将得到的冷凝物返回到吸收剂循环体系。所述的方法的这个方案使得大部分溶解在吸收剂中的酸性气体在接近于吸收压力的压力下释放。如果将带压酸性气体加入到地下气体储槽，这是特别有利的。另外，作为在闪蒸容器中膨胀之后解吸和热再生的结果，所述的方案将H2S、CO2和有机硫组分-->几乎完全从含有酸性气体的粗气体中除去。可以除去除几个ppm(体积)之外的全部酸性气体组分。本专利技术方法的另一个方案是通过在顺序连接的几个闪蒸容器中进行多级闪蒸使吸收剂脱除酸性气体组分并进行冷却。本专利技术的另一个实施方案是使已在闪蒸容器中冷却的吸收剂通过冷却器，其中对从吸收器中出来吸收剂在吸收过程中进行中间冷却和/或在进入吸收器之前冷却待处理的气体。如果在净化气体中允许含有较高含量的酸性气体组分，可特别推荐这个方案。它也适用于再生CO2含量高的天然气，以使天然气符合管道要求，即约2％体积的CO2。当闪蒸吸收剂时，除去解吸热并将其用于溶解气体的解吸。这种作用可用于冷却吸收剂。这种多级闪蒸的方法通过不包括另外的安装制冷装置的方法将吸收剂再冷却到所需的低温。本专利技术用下面2个表示典本文档来自技高网...

【技术保护点】
从工业气体，特别是从天然气和粗合成气体中除去ＣＯ↓［２］和硫化合物的方法，其中通过采用吗啉衍生物在操作压力为１０～１５０巴的吸收器中进行吸收来使待处理气体脱去酸性气体组分，以及再生吸收有酸性气体组分的吸收剂并使其循环到吸收器中，其特征在于吸收剂采用正甲酰基吗啉（ＮＦＭ）和正乙酰基吗啉（ＮＡＭ）的混合物，在吸收器中采用吸收剂的温度是－２０℃～４０℃。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DE 1997-12-5 19753903.31．从工业气体，特别是从天然气和粗合成气体中除去CO2和硫化合物的方法，其中通过采用吗啉衍生物在操作压力为10～150巴的吸收器中进行吸收来使待处理气体脱去酸性气体组分，以及再生吸收有酸性气体组分的吸收剂并使其循环到吸收器中，其特征在于吸收剂采用正甲酰基吗啉(NFM)和正乙酰基吗啉(NAM)的混合物，在吸收器中采用吸收剂的温度是-20℃～40℃。2．权利要求1记载的方法，特征在于吸收剂含有30～70重量份的正甲酰基吗啉和70～30重量份的正乙酰基吗啉，基准值为100份。3．权利要求1或2记载的方法，特征在于吸收剂还含有0.1～5重量份的H2O。4．权利要求1到3任意一个记载的方法，特征在于在吸收器中在-15℃～+30℃使用吸收剂。5．权利要求1到4任意一个记载的方法，特征在于从装配有大块填料、结构填料或塔盘的吸收器中将至少一种液体流在中间塔盘的高度抽出，将其冷却并在中间塔盘下面返回到吸收器中。6．权利要求1到5任意一个记载的方法，特征在于从吸收器的底部抽出吸收了酸性气体组分的吸收剂，将其加热并通入闪蒸容器，闪蒸容器在不超过吸收器的操作压力的高压...

【专利技术属性】
技术研发人员：M格罗伯，B库尔比，J蒙茨尔，W普尔，
申请(专利权)人：克鲁普犹德有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]