[发明专利]从天然气分离硫化氢

说明书

技术领域

本发明涉及在高压下用于从天然气和其它气体流中去除酸性气体的方法。特别 地，其涉及用于在二氧化碳存在的情况下从这些气体混合物中选择性地去除硫化氢的方 法。

背景技术

可获得多种不同技术用于去除酸性气体如二氧化碳、硫化氢、羰基硫。这些方法包 括例如化学吸收(胺)、物理吸收、低温蒸馏(RyanHolmes方法)和膜系统分离。其中，胺分离 是具有多种已经存在的相互竞争的方法的高度发展的技术，所述方法使用各种胺吸着剂如 单乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、三乙醇胺(TEA)、甲基二乙醇胺(MDEA)、二异丙基胺 (DIPA)、二甘醇胺(DGA)、2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)和哌嗪(PZ)。其中，MEA、DEA和MDEA是 最常用的几种。胺纯化方法通常利用胺的水溶液在吸收塔中逆流接触气体混合物。然后通 过在分离塔中解吸被吸收的气体而再生液体胺流，从而再生的胺和被解吸的气体作为分离 的流离开塔。例如在气体纯化，第五版(GasPurification,FifthEd.)，Kohl和Neilsen， GulfPublishingCompany，1997，ISBN-13：978-0-88415-220-0中，描述了各种可获得的气 体纯化方法。

经常需要或期望处理含有CO₂和H₂S两者的酸性气体混合物以从混合物选择性地去 除H₂S同时最小化CO₂的去除。虽然去除CO₂对于避免腐蚀问题和向消费者提供所需的热值可 能是必要的，但是选择性地去除H₂S可能是必要的或被期望的。例如，与CO₂相比，天然气管线 的规格对于H₂S水平设置了更严格的限制，因为H₂S比CO₂更具有毒性和腐蚀性：普通的运送 天然气管线规格典型地限制H₂S的含量为4ppmv，而CO₂的2体积％的限制更为宽松。选择性去 除H₂S可以实现更经济地使用处理厂，并且选择性的H₂S去除对于在硫回收装置的进料中富 集H₂S水平经常是需要的。

受阻胺吸收剂的反应动力学允许H₂S更快地与吸收剂的胺基反应以在水溶液中形 成氢硫化物盐，但是在其中接近被吸收硫化物物质与CO₂的平衡的延伸的气液接触的条件 下，二氧化碳可以从以前被吸收的氢硫化物盐取代硫化氢，因为二氧化碳在水溶液中是比 硫化氢稍强的酸(在25℃下H⁺和HCO₃^-的第一电离步骤的电离常数为约4×10^-7，相比之下对 应的硫化氢电离为1×10^-7)，从而在接近平衡的条件下，选择性地去除H₂S变得有问题，展示 了在排出产物气体流中存在过量H₂S水平的风险。

碱性胺处理的进步涉及空间位阻胺的使用。例如，U.S.专利No.4,112,052描述了 使用受阻胺以接近完全地去除包括CO₂和H₂S的酸性气体。U.S.专利No.4,405,581；4,405, 583；4,405,585和4,471,138公开了使用严重空间位阻胺化合物以在CO₂存在的情况下选择 性地去除H₂S。与含水MDEA相比，严重空间位阻胺导致在高H₂S负荷下的高得多的选择性。在 这些专利中描述的胺包括从叔丁基胺和双(2-氯乙氧基)-乙烷合成的BTEE(双(叔丁基氨 基)-乙氧基-乙烷以及从叔丁基胺和氯乙氧基乙氧基乙醇)合成的EEETB(乙氧基乙氧基乙 醇叔丁基胺)。U.S.4,894,178显示BTEE和EEETB的混合物对于选择性地从CO₂分离H₂S是特别 有效的。U.S.2010/0037775描述了作为用于从CO₂分离H₂S的选择性吸收剂的烷氧基取代的 醚胺的制备。