本发明专利技术公开了属于环境保护技术领域的一种利用胺类固体吸收剂脱除合成气中CO2及H2S的方法。利用有机胺负载多孔介质制备成的胺类固体吸收剂脱除煤气化产生的合成气、生物质或其它燃料气化产物、天然气等中的CO2及H2S的工艺过程。CO2和H2S既可以分级脱除，分别得到高纯度的CO2和H2S，又可以在同一反应器中脱除。本发明专利技术的工艺及设备整体设计简单紧凑、投资及运行成本低廉、运行稳定可靠，能够高效低成本地分离合成气中的CO2及H2S。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于环境保护
，具体涉及一种利用胺类固体吸收剂脱除合成气中 CO2及H2S的方法。
技术介绍
化石燃料满足了世界90%以上的能源需求，同时化石燃料的燃烧也是温室气体 CO2的主要来源之一。为应对日益严重的环境问题，减少化石燃料利用过程中CO2的排放成为一项十分重要的任务。而基于煤气化的煤基能源系统和化工体系能够很好地解决煤转化过程中的效率和污染问题。煤气化技术是煤炭高效清洁利用的核心技术，其气化产物可用于燃料煤气(IGCC发电、民用/工业燃气)、生产化工产品(化肥、甲醇、二甲醚、乙烯、汽油等)、制氢、燃料电池、多联产系统、直接还原炼铁等，是这些工业过程的基础。然而对于以上这些工业过程，都需要将煤气化后的合成气或者经过水气变换后变换气中的CO2以及 H2S大部分或者全部脱除。否则，酸性气体的存在会影响合成气的热值，酸性气体溶于水又可能会造成管道等腐蚀。合成气中含有的CO2会耗费气体压缩功，空占设备容积。分离出来的CO2也是一种重要的化工原料，可用于生产纯碱、尿素等化工产品，此外还可以用于强化采油(EOR)或者直接封存(CCS)以减少温室效应。目前对合成气酸性气体的脱除主要采用MEA、MEDA、NHD以及低温甲醇洗等溶液吸收法，但是最大的问题是这些溶液的再生过程中需要加热水克服水的显热以及汽化潜热，造成能耗巨大，另外溶液对管道设备具有强的腐蚀性。为克服以上缺点，考虑将液体有机胺通过物理浸溃或者化学嫁接法负载到多孔介质载体上，从而制备成胺类固体吸收剂(简称为固态胺)。所采用固体载体的比热容小于液体水的比热，降低了再生过程吸收剂的显热耗能。此外，固态胺吸收剂再生过程避免了液体水的汽化潜热，从而能够大幅度降低再生能耗。并且固态胺吸收剂能够避免对设备的腐蚀。 同时，有机胺分子负载到多孔介质“孔架”上，增大了与气体接触的表面积，从而保证较快的反应速率。从经济性考虑，当固体吸收剂有效吸收容量达到2mol-C02/kg时，能耗已经低于 MEA溶液法；达到3mol-C02/kg以上时，可比现有MEA溶液法节约 50%以上的能耗。胺类固体吸收剂的研究起源于潜艇、空间站等密闭舱室中CO2的脱除，近些年一些学者开始将胺类固体吸收剂引入到烟气及天然气中CO2的分离。如专利CN 101804332 A， 涉及一种利用煤矸石为原料开发胺类固体吸收剂用于捕捉CO2;专利CN 101909743 A，涉及用于形成CO2选择性吸附材料和/或硫选择性吸附材料的方法；专利CN 101500704 A，涉及沉积在纳米结构化的载体例如二氧化硅上的胺或者胺/多元醇组合物的负载型吸收剂；专利CN 1131057A，涉及脱除二氧化碳的固态胺树脂，以苯乙烯为单体，交联剂为双烯或烯酸多元醇酯类，以甲苯-异戊醇-液体石蜡为致孔剂，过氧化苯甲酰位引发剂，采用悬浮聚合方法合成固态胺树脂前驱体。再以氯甲醚、二乙烯三胺为试剂分别经氯甲基化、胺化制得固态胺树脂。从上述专利的内容可见，上述技术方案主要针对胺类固体吸收剂的制备，没有涉及如何对合成气中CO2及H2S进行脱除的工艺过程。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种利用胺类固体吸收剂脱除合成气中C02&H2S的方法， 克服湿法净化合成气能耗高、腐蚀严重的缺点。一种利用胺类固体吸收剂脱除合成气中CO2及H2S的方法，按照如下步骤进行a、将合成气引入含有胺类固体吸收剂的CO2吸收反应器，调节其温度为40_80°C， 使合成气中的CO2气体与胺类固体吸收剂充分接触，CO2气体被胺类固体吸收剂吸收，脱碳后的合成气经过气固分离设备，胺类固体吸收剂通过返料阀进入再生反应器；b、将所得的吸收了 CO2的胺类固体吸收剂引入再生反应器中，进行再生处理，获得高浓度CO2气体和解吸胺类固体吸收剂；C、将所得的解吸胺类固体吸收剂送回吸收反应器内继续使用，同时对获得的高浓度CO2气体进行冷却处理至0-50°C，去除其中含有的水蒸气和胺蒸汽；d、对经过冷却处理后的高浓度CO2气体进行气液分离处理，分别回收水和胺，同时获得纯度高于99%的CO2气体；e、将第一级脱碳后的合成气净化后引入H2S吸收反应器，调节其温度为0-35°C， H2S气体被胺类固体吸收剂所吸收，脱硫后的合成气和胺类固体吸收剂经过吸收反应器出口的气固分离设备分离，净化后的合成气进行后续利用，胺类固体吸收剂进入返料阀，进入再生反应器；f、将吸收了 H2S气体的胺类固体吸收剂引入再生反应器，进行再生处理，获得高浓度H2S气体和解吸胺类固体吸收剂；g、将所得的解吸胺类固体吸收剂送回吸收反应器内继续使用，同时对获得的高浓度H2S气体进行冷却处理至0-50°C，去除其中含有的水蒸气和胺蒸汽；h、对经过冷却处理后的高浓度H2S气体进行气液分离处理，分别回收水和胺，同时获得纯度高于99%的H2S气体；或者，a’、将合成气引入含有胺类固体吸收剂的吸收反应器，使合成气中的CO2气体和 H2S气体与胺类固体吸收剂充分接触，CO2气体和H2S气体被胺类固体吸收剂吸收，吸收反应器可以分为2-10层分别在不同的温度区，CO2脱除层温度为40-80°C，H2S脱除层温度为 0-350C，分别脱除CO2和H2S,也可以在同一层同时脱除CO2和H2S,脱碳脱硫后的合成气经过气固分离设备，胺类固体吸收剂通过返料阀进入再生反应器；b’、将所得的吸收了 CO2和H2S的胺类固体吸收剂引入再生反应器中，再生反应器可以分2-10层分别释放出CO2和H2S,实现吸收剂的再生和CO2和H2S的分离富集，也可以不分层同时释放出CO2和H2S,获得高浓度CO2和H2S气体和解吸胺类固体吸收剂；C’、将所得的解吸胺类固体吸收剂送回吸收反应器内继续使用，同时对获得的高浓度CO2和H2S气体进行冷却处理至0-50°C。所述再生处理为热再生、真空再生、蒸汽再生、胺蒸汽再生、通入气体再生中的一种或一种以上。所述热再生过程为向再生反应器提供热量，来提高再生反应器的温度，使再生反应器温度高于吸收反应器温度，使得被胺类固体吸收剂吸收的CO2或H2S能被有效解吸出来，从而使得胺类固体吸收剂能够重新被利用。再生反应器内的气氛为CO2，再生反应器的温度为80_200°C。所述真空再生为真空状态下解吸，解吸温度高于或等于吸收温度。所述蒸汽再生过程为向再生反应器通入水蒸气，降低再生反应器气相中CO2或 H2S分压，以降低解吸温度。再生反应器出口为CO2或H2S (CO2和H2S气体混合物)和水蒸气，通过冷凝，可以得到纯的CO2或H2S(CC)2和H2S气体混合物)。为了防止水蒸气会发生冷凝，再生反应器的温度要高于100°C。所述胺蒸汽再生过程为向再生反应器通入胺蒸气，提高再生反应器气相中胺蒸气分压，以抑制固体孔隙内胺的蒸发。再生反应器出口为CO2或H2S (COjPH2S气体混合物) 和胺蒸气，可能还会含有部分水蒸气，通过冷凝，可以得到纯的CO2或H2S(CC)2和H2S气体混合物)，同时能有效回收胺。所述通入气体再生为向再生反应器通入氮气、二氧化碳、空气、氩气、氦气、一氧化碳、氢气或甲烷来对吸收剂进行再生。所述吸收反应器的工作温度为0-100°C，压力为O. l_50atm。所述再生反应器的工作温度为50_200°C。本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李振山，蔡宁生，赵文瑛，王丽香，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：
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