[发明专利]回收单一或混合胺溶剂的系统和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请享有并要求于2012年3月29日提交的美国临时专利申请第61/617,309号的优先权，其通过引用合并于此。

技术领域

本公开总体上涉及用于胺类溶剂的热回收的方法。

背景技术

诸如在炼油厂、天然气加工厂和CO₂捕集厂中使用的多种方法使用胺类溶剂用于从气体流吸收酸性气体。例如，胺类溶剂可用于从发电厂的废气捕集CO₂，用于从含硫天然气流或炼油厂尾气吸收CO₂/H₂S，或从炼油厂冷凝流(例如液化石油气(LPG)或天然汽油)提取溶解的酸性气体物质，例如H₂S或CO₂。酸性气体吸收过程主要由从气体流除去酸性气体的吸收器以及通过从胺类溶剂除去所吸收的酸性气体来再生该胺类溶剂的汽提器组成。

胺类溶剂可以包括，例如，伯胺、仲胺、叔胺和/或位阻胺化合物。示例性的胺可以包括单乙醇胺(MEA)、二甘醇胺(DGA)、二乙胺(DEA)、二异丙醇胺(DIPA)、三乙醇胺(TEA)、甲基二乙醇胺(MDEA)、2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)或它们的混合物。除了胺化合物之外，胺类溶剂中可以存在可选的共溶剂，例如环丁砜(2,3,4,5-四氢噻吩-1,1-二氧化物)、聚丙二醇醚、丙三醇，或其它可溶于水的有机溶剂。

胺类溶剂(例如那些用于吸收酸性气体的单一溶剂或混合溶剂)会随时间累积或形成不希望的化合物，其会影响胺类溶剂吸收酸性气体的能力。不希望的废料化合物可以包括，例如，高沸点降解产物、离子物质、杂质、细小的悬浮固体或它们的任意组合。如果不能在持续的基础上除去所述不希望的化合物，则胺类溶剂会丧失其部分吸收能力并且会发生运行难题，导致工厂的运营效益和工厂经济复杂化。

在使用胺类溶剂用于酸性气体吸收的方法的操作上的挑战可能包括：汽提能耗增加；腐蚀倾向性增加；改变溶剂物理性质；妨碍热交换，导致热转换效率下降；捕集厂塔中形成泡沫导致气液间接触减少，并且减少了酸性气体去除；溶剂效率损失；由于更大的溶剂消耗导致操作成本增加；或它们的任意组合。

回收单元可用于处理胺类溶剂，以将胺化合物与胺类溶剂中累积的不需要化合物分离。在胺类溶剂中发现的不需要化合物的类型是气体流中的杂质，所使用的胺化合物类型，以及炼油厂、天然气加工厂或CO₂捕集厂中处理单元的操作条件的函数。例如可以使用回收单元从该胺类溶剂除去高沸点降解产物、离子物质、杂质、细小悬浮固体，或者它们的任意组合。

从胺类溶剂回收胺化合物的一般方法包括：热回收、离子交换、电渗析、机械过滤和吸附(例如，利用活性炭)。可以使用这些一般方法将胺化合物与存在于胺类溶剂中的降解产物、离子物质、杂质、细小悬浮固体或它们的任意组合分离。热回收是能够除去胺溶剂中的大部分降解产物和污染物的唯一方法。

目前的热回收装置可为复杂、昂贵且难以操作的。其可能具有较低的胺化合物回收率。胺化合物可以包含大部分的回收的废料。现有的热回收装置在高温下操作，这会导致胺化合物的热降解。如果使用过量的水和蒸汽来增强胺化合物回收，则相关联的所使用的能量的量会导致难以承受的经济成本。目前的热回收装置具有长回收操作循环，其操作循环对应于满足溶剂的清除目标需要的操作时间。目前的热回收装置可以使用冷物料流(例如，来自储罐或冷的贫溶剂流)用于进料至回收装置中，这导致能耗增加，并且与热回收工艺相关的加热成本增加。

在美国专利第2,701,750号、美国专利第3,664.930号、美国专利第4,389,383号、美国专利第5,108,551号、美国专利第5,137,702号、美国专利第5,152,887号、美国专利第5,389,208号、美国专利第5,441,605号、美国专利第5,993,608号、美国专利第6,152,994号、美国专利第6,245,128号、美国专利第6,508,916号、美国专利第7,323,600号、国际专利公开WO 93/21148号、国际专利公开WO 98/48920号、国际专利公开WO 99/21821、国际专利公开WO 00/76624和美国专利公开第2007/0148068号中公开了已知的热回收方法的实例，其公开通过引用合并于此。