[发明专利]一种醇醚胺类气体净化剂及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及有机胺类气体净化剂技术领域，具体涉及一种醇醚胺类气体净化剂及其应用。

背景技术

现代化工企业尤其是煤、石油、天然气等相关企业迅速发展，它们在为人类提供优质能源和基本化工原料的同时，也带来一些环境和生产问题。含碳(CO₂)、硫(H₂S、SO₂或有机硫)工艺气体未经脱硫脱碳净化处理会使催化剂中毒，影响反应的正常进行，严重影响产品的品质和性能。目前，工艺气体的脱硫脱碳方法中使用最多的是湿法，其中尤其以有机胺法的研究和应用最为广泛。

甲基二乙醇胺(MDEA)法是目前湿法工艺中研究最多、应用最广的一类醇胺法脱硫脱碳工艺，在工艺气体净化领域有着举足轻重的地位。MDEA脱硫脱碳属于物理化学吸收法，在较高压力下，MDEA以物理吸收为主，在常压或低压下呈现化学吸收；具有化学稳定性好，溶剂不易降解变质，对装置腐蚀较小等优点。MDEA法脱硫脱碳溶剂有如下特点：①MDEA对H₂S和CO₂的反应速率相差n个数量级，与H₂S的反应是瞬时反应，对H₂S的吸收具有良好的选择性，但脱除有机硫的能力较差；②活性MDEA水溶液对CO₂也有较好的脱除效果，兼有物理吸收和化学吸收的双重特点；③MDEA是叔胺醇，无活泼H原子，故溶剂不降解变质、稳定性较好，且蒸汽压较低，对设备的腐蚀性较小；④MDEA脱硫脱碳工艺的动力消耗较小。但MDEA也存在不足：分子中含有羟基，稳定性相对较差；分子量较小，蒸汽压相对较大，粘度相对较高；与物理吸收工艺相比，再生能耗相对较高。

聚乙二醇二甲醚(NHD)溶剂最早由美国联合化学公司开发并用于合成气净化，称为Selexol法。NHD溶剂已被广泛应用于天然气、燃料气、合成气等混合气体中CO₂、H₂S、COS、烃、硫醇等的吸收，目前全世界已有数十套节能型的工业装置使用Selexol净化工艺。NHD法脱硫脱碳工艺有其独特的优越性：①对CO₂、H₂S和COS有很强的吸收能力；②溶剂具有良好的化学稳定性和热稳定性，不氧化、不降解，应用时不产生气泡，不需要消泡剂；③由于是物理吸收，所以不会产生硫磺颗粒堵塞管道。设备运转平稳，操作稳定；④溶剂对金属无腐蚀，脱硫脱碳设备基本上可以全部选用碳钢；⑤溶剂冰点低，蒸汽压低，挥发性小，流程中不需设置洗涤回收装置，对人和生物无毒；⑥脱硫再生气能直接进克劳斯装置，回收固体硫磺；⑦整个工艺过程总能耗较低。但希望进一步提高其吸收H₂S和CO₂能力，降低溶剂的循环使用量，减少净化装置的运行能耗。

单一的物理吸收法和化学吸收法均存在各自的优劣势，物理吸收法再生能耗低，但净化度不高，单一的化学吸收法净化度高，但再生能耗高。考虑资源的合理利用和扬长避短，改善吸收性能，采用以物理溶剂为主要吸收剂、复配化学添加剂或以化学溶剂为主要吸收剂、复配物理溶剂的复配型或配方型脱硫脱碳溶剂。

单一醇胺法大多存在降解产物腐蚀性严重、无选择性、净化度不满足质量指标或易发泡等问题。除通过改进设备材质、优化操作条件等方法来解决这些问题外，最有效的改进措施便是通过复配的方法从根源上克服这些难题。

20世纪90年代以来，醇胺法工艺最重要的进展是普遍采用配方型溶剂，目前天然气和炼厂气净化大部分采用MDEA脱硫脱碳技术法，或者采用以MDEA为主要吸收剂、复配物理溶剂或化学添加剂的复配型或配方型脱硫脱碳溶剂。

《天然气与石油》(李正西.浅谈聚乙二醇二甲醚与醇胺的复配[J].天然气与石油,2008,26(1):42-45)和美国专利(CapobiancoPL,ButwellKF,KossakowskiEJ.Mixedsolventsystemfortreatingacidicgas[P].US4705673,1987-11-10)分别研究了NHD与二异丙醇胺(DIPA)、三乙二醇单甲醚(MTG)与甲基二乙醇胺混合复配的气体净化方法。MTG与MDEA复配溶剂中MDEA(ω)为22％～48％，同时将砜胺法中的环丁砜用廉价的聚醇醚代替，具有经济优势，而且能达到砜胺法的净化效果，再生能耗亦比解析全部通过化学方式吸收酸性气体所需的能耗低。