降低工业过程中使用的清洗液体中的胺浓度的方法和系统技术方案

用于降低离开酸性气体洗涤工艺中的清洗段的清洗液体物流中的胺浓度的方法，包括将离开酸性气体洗涤工艺的清洗段的清洗液体物流引入至吸附材料，其中清洗液体物流具有第一胺浓度。使具有第一胺浓度的清洗液体物流流动穿过吸附材料，并且吸附材料保留胺的至少一部分，由此提供具有降低的第二胺浓度的清洗液体物流。将具有降低的胺浓度的清洗物流再循环回到清洗段，以更有效地将胺从被洗涤的酸性气体移除。可将吸附材料再生以进行再利用。从经再生的吸附材料收取的胺可被再循环至工艺以进行再利用。行再利用。行再利用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】降低工业过程中使用的清洗液体中的胺浓度的方法和系统
[0001]关于联邦赞助的研究或开发的声明
[0002]本专利技术是在由美国能源部授予的DE
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FE0031660下的政府支持下完成的。政府对本专利技术享有一定权利。
[0003]相关申请的交叉引用
[0004]本申请要求于2020年1月29日提交的美国临时专利申请No.62/967,338的优先权，将该申请通过引用整体并入本文。
[0005]专利技术背景


[0006]本专利技术涉及将胺从工业过程中使用的清洗液体移除。例如，将胺从胺生产设施的废水中移除或将胺从用于CO2捕集工艺中的清洗水(洗涤水)移除。

技术介绍

[0007]工业过程中，期望将材料收取并且再利用，以便增加效率并降低成本和环境影响。胺在工业过程例如胺生产和用于将酸性气体(诸如CO2)从工艺气体物流移除的基于胺
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溶剂工艺中普遍存在。因此，胺常常存在于工业水物流中。期望找到将胺从清洗液体物流(例如，CO2洗涤工艺中的水物流)移除的方式，以便将胺和水再循环和再利用。
[0008]用于燃烧后CO2捕集的基于溶剂的工艺涉及使烟道气与CO2洗涤溶剂接触，典型地在吸收塔中。在本申请的上下文中，洗涤溶剂为基于胺的洗涤溶剂。溶剂从烟道气吸收CO2，并且烟道气物流离开吸收塔，其中CO2含量降低。烟道气还从以离开气体吸收塔的蒸气和气凝胶形式存在的溶剂带走了一些胺。为了降低来自碳捕集操作的排放，并且降低损失到大气的胺，期望收取夹带的胺。r/>[0009]具有胺蒸气的经处理的烟道气一般在水洗塔中被洗涤，以降低胺排放和胺损失。替代地，可使用有机溶剂从经处理的烟道气洗涤胺蒸汽。在净化之后，经处理的气体被送至通风口。期望将捕集的胺从清洗水移除，并且将经收取的胺返回至吸收，以用于溶剂的再循环。还期望将经清洁的水在清洗水循环中再利用。经清洁的清洗水还具有降低来自水洗的胺排放的能力，从而从清洗水移除胺增加了从经处理的烟道气移除的胺。如本领域普通技术人员将理解的，经清洁的清洗水中的胺浓度越低，经清洁的清洗水在将胺从经处理的烟道气移除方面越有效。
[0010]使用水洗的常规燃烧后CO2捕集工艺的示意图显示于图1中。将理解，其它酸性气体，例如H2S、SO2和HCl，也可在酸性气体洗涤工艺中移除。美国专利No.9,155,990(将其全部内容通过引用并入本文中)描述了CO2捕集工艺。在该工艺中并且参考图1，来自碳质燃料燃烧的废气通过管线101进入CO2捕集装置。
[0011]进入CO2捕集装置的废气的温度通常为约25℃至约60℃。废气(通过管线101进入)被引入至CO2吸收的下部，在其中废气从吸收的底部流向吸收的顶部，与贫液吸收剂溶剂(即，吸收CO2并且通过贫吸收剂管线108引入至吸收的上部的溶剂)逆流吸收。将贫CO2气体，
即，其中大部分CO2被移除的吸收废气，通过吸收的顶部移除(物流102)，并且进入水清洗段，其中溶剂的蒸气通过该清洗段中的循环水被移除。低CO2的经处理的气体(物流103)随后被释放至通风口。富溶剂，即，已经吸收了大部分CO2的溶剂，通过吸收底部处的富吸收剂管线104从吸收移除。
[0012]在将富溶剂(管线105中)引入至再生器塔之前，将该富溶剂引导并在换热器中依靠返回至吸收塔的贫溶剂加热至典型地在90和110℃之间的范围内的温度。在再生器塔中，富溶剂向下流动，与通过在再生再沸器中加热一些溶剂而生成的蒸汽逆流。贫溶剂在管线106中在再生器塔的基底处离开再生器。贫溶剂经由管线106引入至再生再沸器中，在其中将贫溶剂加热至典型地在110和130℃之间的范围内的温度，以进一步将CO2从热溶剂移除，并且产生包含CO2和水的蒸气物流，该蒸汽物流在管线112中进入再生器中。
[0013]将贫溶剂从再沸器取出(在管线107中)，并且再循环回到吸收(经由管线108)。水蒸气、少量的溶剂和从溶剂释放的CO2通过再生器顶部处的气体采出管线(管线109)从再生器采出。将气体采出管线109中的气体在冷凝器中冷却，以将水和少量溶剂从剩余气体冷凝，该剩余气体主要包含CO2。将CO2气体和一些剩余的水蒸气从CO2分离器移除，以用于进一步的处理，例如干燥、压缩、封存(sequestration)，或者用于在另一工艺中利用(经由管线110)。将CO2分离器中的冷凝水和溶剂采出(经由管线111)并且泵送回到再生器的顶部。
[0014]用于移除CO2的典型的溶剂是胺(诸如单乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、甲基二乙醇胺(MDEA)、2
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氨基1
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丙醇(AMP))或胺的共混物的水溶液。这些溶剂需要遵守排放法规，其涉及(如图1中所示)水洗或有机溶剂洗。期望将捕集的胺从清洗水或有机溶剂移除，并将经收取的胺返回至吸收，以用于溶剂的再循环。还期望将经清洁的水或经清洁的有机溶剂在清洗循环中再利用，以改进清洗效率。移除了相对较多的捕集的胺的经清洁的清洗物流在清洗循环中在移除胺方面更为有效。

技术实现思路

[0015]在本专利技术的第一方中，用于降低离开酸性气体洗涤工艺中的清洗段的清洗液体物流中的胺浓度的方法包括：将离开酸性气体洗涤工艺的清洗段的清洗液体物流引入至吸附材料(adsorbent material)，其中该清洗液体物流具有第一胺浓度，并且使具有第一胺浓度的清洗液体物流流动穿过吸附剂材料，该吸附剂材料保留胺的至少一部分，由此提供具有降低的第二胺浓度的清洗液体物流。清洗液体可为水、有机溶剂或其组合。吸附剂材料可为活性炭，例如基于煤的活性炭。胺可包含疏水性胺。
[0016]在本专利技术的第二方面中，用于降低酸性气体洗涤工艺气体流出物中的胺浓度的方法包括：将含有酸性气体的废气引入至吸收(absorber)容器中，该容器含有如下的溶剂：所述溶剂包含具有一种或多种胺和小于50％的水的溶液；使废气流动通过溶剂，由此来自废气的酸性气体的至少一部分被溶剂吸收，并且溶剂的至少一部分被废气吸收，由此形成具有增加的胺浓度和降低的酸性气体浓度的气体；在清洗段中，使用清洗液体清洗具有增加的胺浓度的气体，由此将胺的至少一部分从气体移除，并且使移除的胺吸收到清洗液体中；将离开清洗段的清洗物流引入至吸附剂材料，其中该清洗物流具有第一胺浓度，使具有第一胺浓度的清洗物流流动穿过吸附剂材料，该吸附剂材料保留胺的至少一部分，由此提供具有降低的第二胺浓度的清洗物流，并且将具有该降低的第二胺浓度的清洗物流再循环至
清洗段，以便在其中再利用，由此向清洗段提供具有相对低的胺浓度的经再循环的清洗物流改善了清洗段中移除胺的效率，由此降低了酸性气体洗涤工艺气体流出物中的胺浓度。该清洗液体可为水、有机溶剂或其组合。该吸附剂材料可为活性炭，例如基于煤的活性炭。胺可包含疏水性胺。
[0017]在本专利技术的第三方面中，再生吸附剂材料以进行再利用的方法包括：将蒸汽引入至吸附剂材料，该吸附剂材料可具有附着至其的初始胺浓度；以及通过使蒸汽流动穿过吸附剂材料来处理该吸附剂材料，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.用于降低离开酸性气体洗涤工艺中的清洗段的清洗液体物流中的胺浓度的方法，该方法包含：
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将离开酸性气体洗涤工艺的清洗段的清洗液体物流引入至吸附剂材料，其中该清洗液体物流具有第一胺浓度，以及
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使具有第一胺浓度的清洗液体物流流动穿过吸附剂材料，该吸附剂材料保留胺的至少一部分，由此提供具有降低的第二胺浓度的清洗液体物流。2.权利要求1的方法，其中清洗液体为水。3.权利要求1的方法，其中清洗液体为有机溶剂。4.权利要求1的方法，其中被洗涤的酸性气体为CO2。5.权利要求1的方法，其中吸附剂材料为活性炭。6.权利要求5的方法，其中活性炭是基于煤的活性炭。7.权利要求1的方法，其中胺包含疏水性胺。8.权利要求1的方法，其中吸附剂材料呈固定吸附剂床形式，向其引入具有第一胺浓度的清洗物流。9.权利要求1的方法，其中清洗物流中的第一胺浓度为物流的总重量的约0.001至约20重量％。10.权利要求9的方法，其中第一胺浓度为约0.001至0.02重量％。11.权利要求9的方法，其中第一胺浓度为约0.01至0.1重量％。12.权利要求9的方法，其中第一胺浓度为约0.1至1重量％。13.权利要求9的方法，其中第一胺浓度为约1至10重量％。14.权利要求1的方法，其中降低的第二胺浓度为物流的总重量的0至约1重量％。15.权利要求14的方法，其中降低的第二胺浓度为约0.至0.1重量％。16.权利要求14的方法，其中降低的第二胺浓度为约0.001至0.1重量％。17.权利要求1的方法，其中第一胺浓度为约0.001至10重量％，并且降低的第二胺浓度为0至0.1重量％。18.权利要求1的方法，其中吸附剂材料具有在1小时至15小时的运行时间为至少30％的平均吸附效率。19.权利要求18的方法，其中平均吸附效率在1小时至10小时的运行时间为至少50％。20.权利要求1的方法，其中吸附剂材料具有约0.015g胺/g吸附剂至约0.5g胺/g吸附剂的工作容量。21.权利要求20的方法，其中工作容量为约0.15至约0.25g胺/g吸附剂。22.权利要求1的方法，其中吸附剂材料容纳在第一容器中作为第一吸附剂床，由此将具有第一胺浓度的清洗物流引入至第一容器并流动穿过第一吸附剂床。23.权利要求22的方法，其中第一容器与包含吸附剂材料的第二床的第二容器交换，由此将具有第一胺浓度的清洗物流引入至第二容器并流动穿过第二吸附剂床。24.权利要求23的方法，其中当第一容器与第二容器交换时所述方法持续，使得该方法不中断。25.用于降低酸性气体洗涤工艺气体流出物中的胺浓度的方法，该方法包含：
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将含有酸性气体的废气引入至吸收容器中，该容器含有包含具有一种或多种胺和小
于50％的水的溶液的溶剂；
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使废气流动穿过溶剂，由此来自废气的酸性气体的至少一部分被溶剂吸收，并且溶剂的至少一部分被废气吸收，由此形成具有增加的胺浓度和降低的酸性气体浓度的气体；
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在清洗段中，使用清洗液体清洗具有增加的胺浓度的气体，由此将胺的至少一部分从气体移除，并且将移除的胺吸收至清洗液体中；
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将离开清洗段的清洗物流引入至吸附剂材料，其中该清洗物流具有第一胺浓度，
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使具有第一胺浓度的清洗物流流动穿过吸附剂材料，该吸附剂材料保留胺的至少一部分，由此提供具有降低的第二胺浓度的清洗物流，并且
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使具有降低的第二胺浓度的清洗物流再循环至清洗段，以便在其中再利用，由此向清洗段提供具有相对低的胺浓度的经再循环的清洗物流改善清洗段中移除胺的有效性，由此降低酸性气体洗涤工艺气体流出物中的胺浓度。26.权利要求25的方法，其中清洗液体为水。27.权利要求25...

【专利技术属性】
技术研发人员：P莫布利，SJ周，SJ汤普森，J坦塔纳，AVR拉宾德兰，M莱尔，
申请(专利权)人：三角研究所，
类型：发明
国别省市：