用于高压应用的用于将酸性气体从工艺气体物流移除的非水性溶剂制造技术

配置成将酸性气体从气体物流移除的非水性溶剂体系包含由化学吸收组分和物理吸收组分形成的溶液。所述化学吸收组分包括含氮碱，其中所述含氮碱具有使得其与所述酸性气体的一部分反应的结构。所述物理吸收组分包括有机稀释剂，其不与所述酸性气体反应，并且具有使得其在高于大气压的压力下吸收所述酸性气体的一部分的结构。所述溶剂体系具有小于约10g溶剂/100mL水的与水的溶解性。溶剂/100mL水的与水的溶解性。溶剂/100mL水的与水的溶解性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于高压应用的用于将酸性气体从工艺气体物流移除的非水性溶剂
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2019年12月11日提交的美国临时专利申请No.62/946,737的权益，所述专利的全部内容以引用的方式并入本文。


[0003]本专利技术涉及用于将酸性气体从气体物流移除的溶剂体系，以及使用这样的体系的装置和方法。例如，所述溶剂体系可在高压应用中提供酸性气体(诸如二氧化碳(CO2)、羰基硫化物(COS)、二硫化碳(CS2)、硫氧化物(SO
x
)或其组合)的移除。

技术介绍

[0004]将酸性气体从气体物流分离或移除是各种工业工艺中的重要步骤。例如，将酸性气体从合成气以及天然气生产中的工艺物流移除。这些气体通常含有一定水平的酸气体污染物，无论其来自天然气源还是合成气体生产中上游化学反应的副产物。将这些酸气体(诸如CO2、COS、CS2、H2S、SO
x
、NO
x
、HCl，等等)从产物气体移除，以满足所要求的管线规范、下游气体纯度需求，或者防止下游工艺中的催化剂中毒。
[0005]在典型的基于溶剂的工艺中，使待处理的工艺气体物流通过与气体物流中的酸性化合物(例如CO2和SO2)反应并将其与非酸性组分分离的液体溶剂。所述溶剂变得富含酸气体组分，随后将所述酸气体组分在不同组操作条件下移除，使得可将所述溶剂再循环，以用于另外的酸气体移除。
[0006]一般而言，分离工艺包括吸收器和解吸器，伴随着溶剂循环，以将酸气体移除。存在若干用于这样的应用的可商购获得的溶剂，其可归类为水性(富水)和非水性(贫水)体系。典型地，水性体系使用水作为稀释剂，且同时含有20
‑
50重量％的反应物以将酸气体从工艺气体物流移除，而非水性溶剂含有最小量的水以及10至60重量％的活性反应物以将酸气体从工艺气体物流移除。
[0007]溶剂体系的基本移除机理可归类为物理或化学吸收。物理吸收利用压力以使酸气体分子溶解到液体溶剂中。溶解在物理溶剂中的酸气体的量随着压力增加而成比例地增加。当降低压力时，所述酸气体从富气体的物理溶剂释放。即，酸气体可通过在较低压下将气体从富气体的溶剂闪蒸而释放。将酸气体从物理溶剂释放并回收所述溶剂以再利用所需的能量相对低。然而，对于深度移除(即，移除高浓度的酸气体，例如大于90重量％或大于95重量％)或在低浓度酸气体的情况下(由于在低分压下的溶解性限制)，物理溶剂典型地性能不佳。
[0008]化学吸收涉及酸气体物种与化学吸收溶剂的反应以在所述酸气体和溶剂之间形成化学键。吸收(其性质为放热的)非常快速地发生，并且能够对酸气体进行深度移除，只要所述溶剂含有足够的反应物来与酸气体反应直至其反应极限。反应极限通常是由化学吸收溶剂和酸气体物种的化学计量比确定的。此化学计量比还可用来确定将每单位体积的酸气
体污染物移除需要多少化学吸收溶剂。
[0009]一般而言，化学吸收反应的逆转(reversal)要求至少将正反应所产生的量的能量添加回到富溶剂，更不用说为了使富气体的化学吸收剂溶剂达到逆转可观的温度以及为了维持条件以使逆反应完成到可观的程度所需要的能量。因此，化学吸收溶剂要求相对高量的能量，以使溶剂和酸性气体之间的化学键解离。在水性溶剂体系中的化学吸收的能量使用增加得甚至更多，因为更多能量用于将水性体系中的过量水加热和蒸发。
[0010]大部分可商购获得的溶剂或是物理水性溶剂或是化学水性溶剂。水性溶剂广泛用于多种酸气体移除应用。然而，使用水性溶剂具有包括但不限于以下的缺点：腐蚀速率高，为使溶剂再生而能量要求高，以及过程足迹大，所有这些均导致高资本成本。
[0011]鉴于上述内容，期望提供用于酸气体移除应用的溶剂体系，所述溶剂体系可降低资本成本以及操作成本。

技术实现思路

[0012]在本专利技术的第一方面中，配置成将酸性气体从气体物流移除的非水性溶剂体系包括：由包括含氮碱的化学吸收组分形成的溶液，其中所述含氮碱具有使得其与所述酸性气体的一部分反应的结构；以及包括有机稀释剂的物理吸收组分，其不与酸性气体反应，并且具有使得其在高于大气压的压力下吸收所述酸性气体的一部分的结构。所述溶剂体系具有小于约10g溶剂/100mL水的与水的溶解性。
[0013]在所述第一方面的特征中，所述含氮碱可包含：1,4
‑
二氮杂双环
‑
十一碳
‑7‑
烯("DBU")；1,4
‑
二氮杂双环
‑
2,2,2
‑
辛烷；哌嗪("PZ")；三乙基胺("TEA")；1,1,3,3
‑
四甲基胍("TMG")；1,8
‑
二氮杂双环十一碳
‑7‑
烯；单乙醇胺("MEA")；二乙基胺("DEA")；乙二胺("EDA")；1,3
‑
二氨基丙烷；1,4
‑
二氨基丁烷；六亚甲基二胺；1,7
‑
二氨基庚烷；二乙醇胺；二异丙基胺("DIPA")；4
‑
氨基吡啶；戊基胺；己基胺；庚基胺；辛基胺；壬基胺；癸基胺；叔辛基胺；二辛基胺；二己基胺；2
‑
乙基
‑1‑
己基胺；2
‑
氟苯乙基胺；3
‑
氟苯乙基胺；3,5
‑
二氟苄基胺；N
‑
甲基苄基胺；3
‑
氟
‑
N
‑
甲基苄基胺；4
‑
氟
‑
N
‑
甲基苄基胺；咪唑；苯并咪唑；N
‑
甲基咪唑；1
‑
三氟乙酰基咪唑；1,2,3
‑
三唑；1,2,4
‑
三唑；或其混合物。所述有机稀释剂可选自：醇、酮、脂族烃、芳族烃、氮杂环、氧杂环、脂族醚、环状醚、酯、和酰胺，及其混合物。
[0014]在所述第一方面的另一特征中，所述化学吸收组分可以范围为1至50重量％的浓度存在，相对于总体系计。此外，所述物理吸收组分可以范围为40至95重量％的浓度存在，相对于总体系计。所述体系可进一步包含水。
[0015]在本专利技术的第二方面中，将酸性气体从气体物流移除的方法包括：将包含物理吸收组分和化学吸收组分的非水性溶剂体系引入至吸收器器皿，所述吸收器器皿在高于大气压的压力下操作，以及向所述吸收器器皿引入包含酸性气体的气体物流，使得所述气体物流与所述非水性溶剂体系流体接触并且通过所述非水性溶剂体系，由此通过所述溶剂体系将酸性气体从气体物流移除。
[0016]在本专利技术的第三方面中，相对于常规水性溶剂的溶剂再生所要求的能量的量而言降低酸性气体洗涤工艺中非水性溶剂体系(NASS)的溶剂再生所要求的能量的量的方法包括：使用如上文所描述的NASS在吸收器器皿中将酸性气体从工艺物流移除，所述吸收器器皿在高于大气压并在60巴或低本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.配置成将酸性气体从气体物流移除的非水性溶剂体系，所述溶剂体系包含由以下形成的溶液：
‑
包含含氮碱的化学吸收组分，其中所述含氮碱具有使得其与所述酸性气体的一部分反应的结构；以及
‑
包含有机稀释剂的物理吸收组分，其不与所述酸性气体反应，并且具有使得其在高于大气压的压力下吸收所述酸性气体的一部分的结构，其中所述溶剂体系具有小于约10g溶剂/100mL水的与水溶解性。2.权利要求1的溶剂体系，其中所述含氮碱包含：1,4
‑
二氮杂双环
‑
十一碳
‑7‑
烯("DBU")；1,4
‑
二氮杂双环
‑
2,2,2
‑
辛烷；哌嗪("PZ")；三乙基胺("TEA")；1,1,3,3
‑
四甲基胍("TMG")；1,8
‑
二氮杂双环十一碳
‑7‑
烯；单乙醇胺("MEA")；二乙基胺("DEA")；乙二胺("EDA")；1,3
‑
二氨基丙烷；1,4
‑
二氨基丁烷；六亚甲基二胺；1,7
‑
二氨基庚烷；二乙醇胺；二异丙基胺("DIPA")；4
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氨基吡啶；戊基胺；己基胺；庚基胺；辛基胺；壬基胺；癸基胺；叔辛基胺；二辛基胺；二己基胺；2
‑
乙基
‑1‑
己基胺；2
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氟苯乙基胺；3
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氟苯乙基胺；3,5
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二氟苄基胺；N
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甲基苄基胺；3
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氟
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N
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甲基苄基胺；4
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氟
‑
N
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甲基苄基胺；咪唑；苯并咪唑；N
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甲基咪唑；1
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三氟乙酰基咪唑；1,2,3
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三唑；1,2,4
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三唑；或其混合物。3.权利要求2的溶剂体系，其中所述含氮碱包含N
‑
甲基苄基胺。4.权利要求1的溶剂体系，其中所述有机稀释剂选自：醇、酮、脂族烃、芳族烃、氮杂环、氧杂环、脂族醚、环状醚、酯、和酰胺，及其混合物。5.权利要求4的溶剂体系，其中所述有机稀释剂包含聚乙二醇二烷基醚。6.权利要求5的溶剂体系，其中所述有机稀释剂包含聚乙二醇二丁基醚。7.权利要求6的溶剂体系，其中所述有机稀释剂选自：一缩二乙二醇二丁基醚、二缩三乙二醇二丁基醚、三缩四乙二醇二丁基醚，或其混合物。8.权利要求1的溶剂体系，其中所述化学吸收组分以范围为1至50重量％的浓度存在，相对于总体系计。9.权利要求8的溶剂体系，其中化学吸收组分的浓度的范围为总体系的5至30重量％。10.权利要求9的溶剂体系，其中化学吸收组分的浓度的范围为总体系的10至20重量％。11.权利要求1的溶剂体系，其中所述物理吸收组分以范围为40至95重量％的浓度存在，相对于总体系计。12.权利要求11的溶剂体系，其中物理吸收组分的浓度的范围为总体系的50至90重量％。13.权利要求12的溶剂体系，其中物理吸收组分的浓度的范围为总体系的70至90重量％。14.权利要求1的溶剂体系，所述体系进一步包含水。15.权利要求14的溶剂体系，其中水以范围为总体系的1至10重量％的浓度存在。16.权利要求14的溶剂体系，其中所述组分以以下浓度存在：
‑
1至20重量％化学吸收组分
‑
70至98重量％物理吸收组分，以及
‑
1至10重量％水。
17.权利要求1的溶剂体系，其中所述酸性气体包含：二氧化碳(CO2)、羰基硫化物(COS)、二硫化碳(CS2)、硫氧化物(SO
x
)，或其组合。18.权利要求1的溶剂体系，其具有在10至60℃的温度下范围为1至30mPas的动态粘度。...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：三角研究所，
类型：发明
国别省市：