[发明专利]烷醇胺水溶液和从气体混合物除去H2S的方法

说明书

技术领域

本发明涉及包含酸或酸形成材料和烷醇胺、优选3-(二甲基氨基)-1,2-丙二醇的水溶液的组合物，以及利用所述水性组合物从气体混合物除去酸性气体例如CO₂、COS和H₂S的方法，优选在其中所述水溶液处于升高的温度的条件下从气体混合物除去H₂S。

背景技术

源自于天然气藏、石油或煤炭的流体流经常含有作为杂质的大量酸性气体，例如二氧化碳(CO₂)、硫化氢(H₂S)、二氧化硫(SO₂)、二硫化碳(CS₂)、氰化氢(HCN)、硫化羰(COS)或硫醇。所述流体流可以是气体、液体或其混合物，例如诸如天然气、炼厂气、来自页岩热分解的烃气、合成气等气体或诸如液化石油气(LPG)和液化天然气(NGL)的液体。

用于除去酸性气体的各种组合物和方法是已知的并在文献中进行了描述。用胺水溶液处理气体混合物以除去这些酸性气体是公知的。通常，所述胺水溶液在吸收塔中在低温和高压下逆流接触包含所述酸性气体的气体混合物。所述胺水溶液通常含有烷醇胺例如三乙醇胺(TEA)、甲基二乙醇胺(MDEA)、二乙醇胺(DEA)、单乙醇胺(MEA)、二异丙醇胺(DIPA)、或2-(2-氨基乙氧基)乙醇(有时称为二甘醇胺或DGA)。在一些情况下，促进剂与所述烷醇胺组合使用，例如USP4,336,233、4,997,630和6,337,059中公开的哌嗪和MDEA，所述所有文献以其全文通过引用并入本文中。或者，EP 0134948公开了酸与选择的碱性材料例如MDEA混合，以提供提高的酸性气体去除。然而，EP 0134948教导了只有选定类别的碱性材料与酸混合才可用于碱性水溶液中以提供增加的酸性气体去除。

叔胺类，例如3-二甲基氨基-1,2-丙二醇(DMAPD)，已经显示出对于从气体混合物除去CO₂有效，参见USP 5,736,116。此外，在具体的方法、例如Girbotol方法中，叔胺类已经显示对于除去H₂S有效，但是显示在升高的温度下能力降低，例如参见“Organic Amines-Girbotol Process”，Bottoms，R.R.，The Science of Petroleum，第3卷，Oxford University Press，1938年，第1810-1815页。

虽然上述化合物是有效的，但它们各具有有损于它们普遍应用的局限性。特别地，具有包含从气体混合物除去H₂S的烷醇胺的水性组合物、和/或当在升高的温度、例如超过140°F下使用时，以商业上可行的能力有效除去酸性气体的烷醇胺水溶液，将是理想的。

因此，对于从气体混合物有效除去硫化氢和/或在升高的工作温度下除去酸性气体的烷醇胺水溶液和所述溶液的使用方法，存在着需要。

发明内容

本发明是烷醇胺水溶液组合物和利用所述烷醇胺水溶液组合物通过与包含所述酸性气体的气体混合物接触而除去酸性气体、优选除去硫化氢的方法，优选其中所述烷醇胺水溶液的温度等于或高于140°F，所述组合物包含(i)氨基化合物，优选量从0.1至75重量％，具有以下通式：

R¹R²NCH₂CH(OH)CH₂OH          (1)

其中R¹和R²独立地表示1至3个碳原子的低级烷基，例如甲基、乙基、丙基和异丙基，更优选R¹和R²基团包括甲基和乙基，特别优选的氨基化合物包括其中R¹和R²二者都是甲基的3-(二甲基氨基)-1,2-丙二醇、和其中R¹和R²二者都是乙基的3-(二乙基氨基)-1,2-丙二醇；(ii)酸或酸形成材料，优选量从0.1至25重量％，例如pKa为8或更低、优选7或更低、更优选6或更低的有机或无机酸；(iii)一种或多种其他氨基化合物，优选量从0至75重量％，其不同于上文(i)中描述的氨基化合物，优选其他氨基化合物包含一个或多个叔氨基，和(iv)任选的物理溶剂，优选选自环四亚甲基砜、聚乙二醇的二甲醚、1,3-二甲基-3,4,5,6-四氢-2(1H)嘧啶酮、N-甲酰基吗啉、N-乙酰基吗啉、三乙二醇单甲醚、或其混合物。