一种天然气脱硫脱碳剂及其使用方法技术

本发明专利技术属于气体净化技术领域，具体公开了一种天然气脱硫脱碳剂及其使用方法。本发明专利技术公开以液体非聚合型氨基硅烷和有机溶剂进行复配，得到了一种新型天然气脱硫脱碳剂，使用时直接将天然气通入常温天然气脱硫脱碳剂，吸收30～45min，便得到净化天然气。本发明专利技术所述的天然气脱硫脱碳剂具有高反应速率、高吸收容量、低能耗等特性，可选择性脱除天然气中的H2S及CO2。解析操作简单，能耗低，避免了溶剂损失。避免了溶剂损失。

【技术实现步骤摘要】
一种天然气脱硫脱碳剂及其使用方法


[0001]本专利技术涉及气体净化
，尤其涉及一种天然气脱硫脱碳剂及其使用方法。

技术介绍

[0002]随着中国节能减排战略的优化，天然气在能源结构中的比重不断增加，天然气净化技术受到广泛关注。
[0003]天然气中含有酸性组分时，不仅在开采、处理和储运过程中会造成设备和管线腐蚀，而且用作燃料时会污染环境，危害用户健康；用作化工原料时会引起催化剂中毒，影响产品收率和质量。此外，天然气冷冻分离过程中，若CO2含量过高会形成干冰，堵塞管路、降低其热值，造成生产事故。因此，当天然气中酸性组分含量超过商品气质量指标或管输要求时，必须采用合适的方法将其脱除至允许值以内。天然气所含的酸性混合物主要成分是H2S、CO2，以及水蒸气和少量烃类。
[0004]天然气中脱除H2S和CO2的常用方法：湿法、干法、膜净化法及微生物脱硫法。使用溶液或溶剂作为吸收剂的方法称为湿法。湿法脱硫脱碳分为物理溶剂吸收法，化学溶剂吸收法，物理化学溶剂吸收法等。干法脱硫是一种利用固体吸附剂进行天然气脱硫的方法，即在固体脱硫剂表面吸附酸性气体或使酸性气体与表面的某些组分发生反应，达到脱硫的目的。干法脱硫包括分子筛法和固体氧化铁法，与湿法相比，干法使用较少。
[0005]湿法脱硫脱碳中的物理吸收法，具有除去天然气中H2S和CO2以及有机酸(如硫醇)的优点，但物理溶剂对重质烃吸附能力强，不仅影响净化气体的热值，还影响后期的硫磺回收质量，使用和运行成本较高。工业中使用的物理溶剂包括碳酸亚丙酯，聚乙二醇二甲醚，磷酸三丁酯和N
‑
甲基吡咯烷酮。
[0006]化学溶剂吸收法则是在可逆反应的基础上，利用碱性溶剂和酸性气体在原料气体中反应生成富含酸性气体的化合物，从而去除酸性气体；吸收酸性气体的富液可在较高温度和较低压力下再生碱性溶液，解吸酸性气体。其中，醇胺法是最常用的天然气脱硫脱碳方法，包括单乙醇胺(MEA)，二乙醇胺(DEA)，二甘醇胺(DGA)，二异丙醇胺(DIPA)和甲基二乙醇胺(MDEA)。通常以水作为醇胺法的溶剂。
[0007]单乙醇胺(MEA)在天然气湿法脱硫脱碳工艺中具有分子量较小、化学稳定性好、酸性气体易解吸等优势。但其主要缺点是MEA和SO2之间的反应不可逆的，导致吸收剂的大量损失和产物的积累。MEA蒸气压较高，吸收剂再生过程中蒸发损失较大。
[0008]属于仲胺类的二乙醇胺(DEA)应用与天然气酸性气体脱除原理和操作上类似于MEA。但DEA与硫化物反应速率偏低，产物也不同，溶剂损失引起的反应相对较小，腐蚀性较弱。因此，它适用于具有高杂质含量的炼油厂气体和人造气体。
[0009]属于叔胺类的甲基二乙醇胺(MDEA)，在天然气脱硫脱碳过程中表现出良好的化学稳定性、吸收剂闪蒸再生损失量小，腐蚀性较弱、再生能量消耗较低等优势。酸性混合气体(CO2、H2S)中，MDEA可与H2S发生快速的质子转移反应；而与CO2的反应历程较为复杂，反应速率较慢，实现选择性脱除H2S。常用30wt％MDEA的水溶液作为天然气脱硫吸收剂。
[0010]物理
‑
化学溶剂吸收法净化天然气，最典型的代表是砜胺法，砜和二异丙醇胺(DIPA)或甲基二乙醇胺(MDEA)进行复配。它的特点是酸性气体负荷高，净化率高，可去除H2S和有机硫，兼具物理吸收和化学吸收的优点，但复配吸收剂成本高昂。
[0011]吸收剂再生能耗和吸收剂损失量偏高，热氧化稳定不理想，及对设备的腐蚀较为严重，限制了醇胺类吸收剂在湿法净化天然气的扩大应用。
[0012]因此，如何提供一种天然气脱硫脱碳剂及其使用方法，避免吸收剂高粘度、传质困难等缺点，降低吸收成本是本领域亟待解决的难题。

技术实现思路

[0013]有鉴于此，本专利技术提供了一种天然气脱硫脱碳剂及其使用方法，本专利技术公开的天然气脱硫脱碳剂解决了传统吸收剂粘度高、传质困难的问题，而且吸收剂的再生工艺简单，能耗低。
[0014]为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0015]一种天然气脱硫脱碳剂，包括以下重量份数的组分：氨基硅烷5～50份，有机溶剂50～95份；
[0016]所述氨基硅烷的结构式为
[0017]所述R1为
‑
NH2、NH2C2H4NH
‑
、NH2C2H4NHC2H4NH
‑
、
‑
NH(CH2)3N(CH3)2、
‑
N(R2)3、哌嗪基、甲基哌嗪基或环己基氨基；所述R2、R3和R4独立的为
‑
H、
‑
CH3、
‑
C2H5、
‑
OCH3、
‑
OCH2CH3或
‑
CH(OCH3)2。
[0018]优选的，所述氨基硅烷为液态非聚合型氨基硅烷。
[0019]优选的，所述有机溶剂为脂肪醇、二乙二醇二甲醚和环丁砜中的一种或多种。
[0020]优选的，所述脂肪醇包括一元醇、二元醇和三元醇中的一种或几种；
[0021]其中，一元醇的分子通式为C
n
H
2n+1
OH，4≤n≤9；
[0022]二元醇的分子通式为C
m
H
2m
(OH)2，4≤m≤8；
[0023]三元醇的分子通式为C
x
H
2x
‑1(OH)3，3≤x≤8；n、m、x均为整数。
[0024]本专利技术的另一目的是提供一种天然气脱硫脱碳剂的使用方法，具体包括以下步骤：
[0025]将含有H2S和CO2的气体通入天然气脱硫脱碳剂中进行吸收，得到净化气体。
[0026]优选的，所述吸收的时间为30～45min。
[0027]优选的，天然气脱硫脱碳剂使用后通过解析得到再生天然气脱硫脱碳剂，再生天然气脱硫脱碳剂能够再次对含有H2S和CO2的气体进行吸收。
[0028]优选的，所述解析的温度为40～70℃，解析的时间为1.5～3h。
[0029]本专利技术的化学吸收反应原理：
[0030]含酸性组分的天然气通过脱硫脱碳装置，天然气脱硫脱碳剂同时与酸性组分接触，在化学吸收过程中，根据化学溶解平衡理论，天然气脱硫脱碳剂与H2S和CO2达到了化学平衡。该平衡根据酸性组分在不同类型的天然气脱硫脱碳剂中的溶解度差异而变化。合理控制反应的吸收时间，可进一步改善其化学吸收效率，对天然气净化及酸性组分资源回收
利用意义重大。
[0031]化学吸收反应是体积缩小的放热可逆反应，在低温高压下，有利于吸收反应进行，在吸收塔内使酸性组分从天然气中脱除，从而实现净化天然气的目的；在高温低压下，有利于解吸反应进行，在再生塔内使酸性组分从吸收剂中解析，吸收剂得以再生，循环使用。
[0032]天然气脱硫脱碳剂选择吸收原理：
[0033]酸性组分在含有不同官能团本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种天然气脱硫脱碳剂，其特征在于，包括以下重量份数的组分：氨基硅烷5～50份，有机溶剂50～95份；所述氨基硅烷的结构式为所述R1为
‑
NH2、NH2C2H4NH
‑
、NH2C2H4NHC2H4NH
‑
、
‑
NH(CH2)3N(CH3)2、
‑
N(R2)2、哌嗪基、甲基哌嗪基或环己基氨基；所述R2、R3和R4独立的为
‑
H、
‑
CH3、
‑
C2H5、
‑
OCH3、
‑
OCH2CH3或
‑
CH(OCH3)2。2.根据权利要求1所述的一种天然气脱硫脱碳剂，其特征在于，所述氨基硅烷为液态非聚合型氨基硅烷。3.根据权利要求1或2所述的一种天然气脱硫脱碳剂，其特征在于，所述有机溶剂为脂肪醇、二乙二醇二甲醚和环丁砜中的一种或多种。4.根据权利要求3所述的一种天然气脱硫脱碳剂，其特征在于，所述脂肪醇...

【专利技术属性】
技术研发人员：白鑫，刘轩宇，乔爱滋，李宝佳，黄晶晶，付东康，吴绍祖，
申请(专利权)人：廊坊盖雅环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：