使用亚硫酸再生离子交换树脂的方法技术

使用离子交换法再生含有热稳定盐的二胺吸收剂，其中阳离子交换树脂使用亚硫酸回流进行再生。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
在一方面，本公开涉及离子交换树脂的再生方法。在另一方面，本公开涉及酸性阳离子交换树脂的再生方法。
技术介绍
通过吸收至水性胺溶剂而从如废气流(例如烟道气)或含烃流的气流分离如二氧化硫(SO2)或二氧化碳(CO2)的酸性气体是公知的。许多这些方法(称为胺处理器法) 描述于"Gas Purification，，，第 5 版，Arthur L. Kohl 和 Richard B. Nielsen 编辑，Gulf Publishing Company, Houston, TX 中。胺处理器法使用可再生胺溶剂，通过该可再生胺溶剂，在一温度下酸性气体被捕获至该溶剂，通常在更高的温度下酸性气体从该溶剂被解吸或抽提。可选择用于从原料流去除给定酸性气体组分的胺溶剂，使得酸性气体可通过蒸汽抽提从该溶剂去除。若使用蒸汽抽提，则为了从溶剂分离酸性气体，酸性气体必须在溶液中时为挥发性的。优选地，胺的共轭酸的酸电离常数(PKa)具有比酸性气体的pKa高不超过约 3或4单位的值。若该pKa差大于约3或4单位，则胺和酸之间形成的盐过于稳定而不能通过蒸汽抽提实际离解。在商业操作中，酸性气体捕获方法经历比去除过程所设计用于的酸更强的酸的进入和/或在过程中产生。这些更强的酸与胺溶剂形成盐，所述盐是使用蒸汽不可再生的，并因此称为热稳定胺盐(HSAQ或仅称为热稳定盐(HSS)。若允许热稳定盐积聚，则它们将最终中和溶剂的所有的胺而使其不能如预期那样与酸性气体组分反应并去除酸性气体组分。因此，对于强酸在胺溶剂中积聚的体系，热稳定盐去除的规定是必需的。从胺气体处理溶液去除热稳定盐的各种方式是已知的。这些包括在大气压或负压下自由胺从盐中蒸馏(参见例如"Gas Purification", p. 255ff)、电渗析(参见例如 US 5，292，407)和离子交换(参见例如 US 4，122，149 ；US 4，113，849 ；US 4，970，344 ；US 5，045，291 ；US 5，292，407 ；US 5，368，818 ；US 5，788，864 和 US 6，245，128)。使用离子交换法的一个问题是必须不时地再生离子交换介质或树脂。在离子交换法的装载阶段过程中，当热稳定盐从胺溶剂去除时，阴离子去除容量用尽。当特定量的离子交换树脂的阴离子去除容量耗尽或降低时，终止富热稳定盐的胺溶剂进料至离子交换树脂，使得离子交换树脂可得以再生。
技术实现思路
根据本公开的一个方面，公开了一种用于处理包含至少一种碱金属盐的酸性气体吸收剂流的酸性阳离子交换树脂的再生方法。所述酸性气体吸收剂优选获自酸性气体回收单元。在另一方面，本公开涉及使用亚硫酸的酸性阳离子交换树脂的再生方法。根据该方法，酸性阳离子交换树脂可使用亚硫酸回流进行再生，所述亚硫酸回流降低了酸性气体吸收剂的损失和/或降低了在再生过程中回收并返回至酸性气体回收单元的酸性气体吸收剂的稀释。特别地，已确定使用获自酸性气体回收单元的亚硫酸回流再生酸性阳离子交换树脂导致更低的酸性气体吸收剂损失。与硫酸溶液相反，亚硫酸回流的使用不向二胺吸收剂中加入形成热稳定盐的硫酸根离子。在操作中，酸性气体吸收剂流可获自酸性气体回收单元。酸性气体回收单元优选包括吸收单元和再生单元，其优选循环操作。因此，在吸收单元中用酸性气体装载吸收剂， 在再生单元中至少一些酸性气体从吸收剂去除。因此，在整个过程中吸收剂连续循环。可不时加入新吸收剂以取代在方法操作过程中损失的吸收剂。在吸收单元，例如通过将原料气通过吸收柱而使原料气(例如废气)与吸收剂接触，所述原料气含有二氧化硫(SO2)和任选的二氧化碳(CO2)、氮氧化物(NOx)的一种或多种和一种或多种这些气体的组合。当原料气通过柱子时，二氧化硫和任选的其他酸性气体 (如二氧化碳和/或氮氧化物)的至少一些被二胺吸收剂吸收，从而生成二胺吸收剂流(也可称为废吸收剂流)。在再生单元中，处理废吸收剂流以去除被吸收剂吸收的二氧化硫和任选的其他酸性气体(如二氧化碳和/或氮氧化物)的至少一些。优选使用蒸汽，例如通过将废吸收剂流通过蒸汽抽提器，而再生吸收剂，其中通过使用蒸汽，酸性气体从胺溶剂离解。比可使用热从吸收剂离解的酸更强的酸不可避免地进入酸性气体回收单元。这种酸以热稳定胺盐的形式留在吸收剂中。优选在吸收剂再生之后但在吸收剂在吸收步骤中再使用之前，将至少一些包含至少一种热稳定盐的二胺吸收剂流(例如排放流)从酸性气体回收单元取出，然后导入离子交换单元。离子交换单元优选包括阴离子交换单元(优选包含一个或多个阴离子交换床)， 接着是阳离子交换单元(优选包含一个或多个阳离子交换床)，在所述阴离子交换单元中热稳定盐的阴离子，例如硫酸根、硫代硫酸根、亚硫酸根、氯离子(chlorides)、硝酸根和有机酸的一种或多种被去除，在所述阳离子交换单元中来自热稳定盐的阳离子，如钠、钾和锂的一种或多种被去除。阴离子和阳离子交换单元的每一个优选根据如下顺序进行操作。1.使吸收剂与离子交换介质接触以从吸收剂去除热稳定盐的阴离子或阳离子。2.将清洁的洗涤水提供至离子交换介质以从介质移出吸收剂，并任选地将使用过的洗涤水的至少一部分再循环至酸性气体回收单元(预树脂再生洗涤步骤)。3.使离子交换介质与再生剂接触以再生离子交换介质。4.将洗涤水提供至离子交换介质以从介质去除再生剂。在预树脂再生洗涤步骤过程中，从树脂床冲洗胺吸收剂。若胺浓度足够高(例如 500ppm或更高)，则可将洗涤水再循环至酸性气体捕获单元以防止吸收剂损失。若胺浓度较低，则将洗涤水加入在酸性气体捕获单元中循环的吸收剂会过度稀释吸收剂。因此，在预树脂再生洗涤步骤过程中从树脂床冲洗的胺吸收剂的至少一部分将损失。令人惊讶地确定，当用于酸性阳离子交换树脂的再生剂为亚硫酸时，亚硫酸选择性地置换二胺吸收剂而不是来自交换树脂的碱金属阳离子，从而导致富含二胺吸收剂的废再生流(例如废再生流的第一部分)，并可再循环回到酸性气体回收单元。因此，本公开包括一种用于处理包含至少一种碱金属盐的酸性气体吸收剂流的酸性阳离子交换树脂的再生方法，该方法包括(a)从酸性气体回收单元获得酸性气体吸收剂流；(b)使所述酸性气体吸收剂流与酸性阳离子交换树脂接触，并产生阳离子减少的酸性气体吸收剂流；以及，(c)使用获自酸性气体回收单元的亚硫酸回流再生酸性阳离子交换树脂，并产生废再生流。在本公开的任何实施方案中，亚硫酸回流获自酸性气体回收单元的蒸汽抽提单元。在任何实施方案中，进入酸性气体回收单元的原料气包含SO2，且亚硫酸自通过酸性气体吸收剂流从酸性气体回收单元中的原料气捕获的SO2产生。在任何实施方案中，亚硫酸回流可具有约1至约5重量％，优选约3%的亚硫酸浓度。在任何实施方案中，碱金属盐可为至少一种强酸的碱金属盐。强酸为在水溶液中几乎完全电离的酸。优选地，强酸包括硫酸、硝酸或盐酸的至少一种。在许多实施方案中， 碱金属可包括钠和/或钾。在任何实施方案中，酸性阳离子交换树脂可为强酸树脂。在任何实施方案中，方法可进一步包括将阳离子减少的酸性气体吸收剂流再循环至酸性气体回收单元。在本公开的任何实施方案中，酸性气体回收单元可包括吸收单元，该吸收单元包括吸收剂和具有蒸汽抽提柱的吸收剂再生单元，所述方法可进本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于处理包含至少一种碱金属盐的酸性气体吸收剂流的酸性阳离子交换树脂的再生方法，该方法包括：（ａ）从酸性气体回收单元获得酸性气体吸收剂流；（ｂ）使所述酸性气体吸收剂流与酸性阳离子交换树脂接触，并产生阳离子减少的酸性气体吸收剂流；以及，（ｃ）使用获自酸性气体回收单元的亚硫酸回流来再生酸性阳离子交换树脂，并产生废再生流。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·坎贝尔，
申请(专利权)人：康世富科技公司，
类型：发明
国别省市：CA