用於酸性氣體分離的自濃縮吸收劑的製作方法

2023-05-26 12:57:51

專利名稱：用於酸性氣體分離的自濃縮吸收劑的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用自濃縮吸收劑進行氣體混合物脫酸的エ藝，更具體地，涉及ー 種使用自濃縮吸收劑將酸性氣體從氣體混合物中分離的方法，所述方法可減少此類脫酸操作的總能量消耗。
背景技術：
許多生產エ藝需要從氣體混合物中脫除酸性氣體，例如，初始天然氣或者其他包括大量酸性氣體的氣體混合物的脫酸，所述的酸性氣體包括硫化氫(H2S)、ニ氧化碳(C02) 或者類似汙染物質。脫酸エ藝將氣體混合物中的酸性氣體雜質降低到可接受的層次。該步驟通常由胺處理工藝完成，所述胺處理工藝在各種類型的エ業生產中較為常見，例如煉油廠、天然氣加工廠和化工廠。胺處理工藝包括利用胺的水溶液脫除酸性氣體(例如硫化氫和ニ氧化碳)的エ藝。通常的脫酸エ藝是氣-液吸收エ藝，典型的氣-液吸收エ藝通常包括將含有欲脫除的酸性氣體的氣體混合物與液態胺溶液接觸，藉助胺溶液作為吸收酸性氣體的吸收劑。 在エ業生產中，最普遍使用的胺為醇胺，例如一こ醇胺(MEA)和ニこ醇胺(DEA)。近來，將甲基ニこ醇胺(MDEA)用於ニ氧化碳(C02)的分離成為エ業生產所關注的應用。目前，ニ異丙醇胺(DIPA)用於碸胺法エ藝以及SCOTエ藝，所述SCOTエ藝用於克勞斯(Claus)裝置酸性尾氣淨化。在典型的氣-液吸收エ藝中，當酸性氣體被吸入到吸收單元中的吸收劑後，富氣吸收劑被送入再生単元，在所述再生単元中，富氣吸收劑經處理和分離後再生分化為被吸收的氣體和貧氣吸收劑。而後，將所述再生的貧氣吸收劑循環回收至吸收單元，並且依據使用者的目的，將酸性氣體收集或者排放。在此類型的氣-液吸收中，所述再生ェ藝的能耗佔總能耗比重80%以上，因為必須再生全部的吸收劑廢液以便在吸收單元中重複使用。此外， 所述典型的氣-液吸收エ藝限於ー種液相形式使用ー種吸收劑。

發明內容
本發明掲示一種用自濃縮吸收劑進行氣體混合物脫酸的方法，所述方法可增加將酸性氣體從氣體混合物中分離的吸收率，並減少用於此類脫酸操作的總能耗。在一個總的方面，本發明的實施方案涉及ー種用於含有酸性氣體的氣體混合物脫酸的方法，所述方法包括將所述氣體混合物與吸收單元中的吸收劑接觸，所述吸收劑包含以初始濃度溶解在溶劑中的胺；令所述吸收劑吸收酸性氣體形成濃縮胺相，所述濃縮胺相可從吸收劑的剩餘部分中機械分離，所述濃縮胺相包含濃度高於初始濃度的濃縮胺和被吸收的酸性氣體，其中濃縮胺包括胺或者其化學改性物，被吸收的酸性氣體包括酸性氣體或者其化學改性物；將所述濃縮胺相從所述吸收劑的剰餘部分中分離；將所述吸收劑的剰餘部分循環回收至吸收單元；將所述濃縮胺相送至再生単元，以得到酸性氣體和所述濃縮胺；並且，將經過再生的濃縮胺循環回收至吸收單元。在本發明的一個實施方案中，所述吸收劑和被吸收的酸性氣體憑藉重力從吸收單元向下移至分離單元，分離出的濃縮胺相憑藉重力從分離単元向下移至再生単元。另ー個總的方面，本發明的實施方案涉及ー種用於含有酸性氣體的氣體混合物脫酸的系統，所述系統包括吸收單元，所述吸收単元用於使氣體混合物與吸收劑接觸，所述吸收劑含有以初始濃度溶解在溶劑中的胺，所述吸收劑吸收酸性氣體以形成濃縮胺相，所述濃縮胺相可從吸收劑的剩餘部分中機械分離，所述濃縮胺相包括濃度高於初始濃度的濃縮胺和被吸收的酸性氣體，所述濃縮胺包括胺或者其化學改性物，所述被吸收的酸性氣體包括酸性氣體或者其化學改性物；分離單元，所述分離単元用於將所述濃縮胺相從所述吸收劑的剩餘部分中的分離；和，再生単元，所述再生単元用於所述濃縮胺相的再生，以獲得所述酸性氣體和濃縮胺。在本發明的一個實施方案中，所述吸收單元、分離單元和再生單元設置於單ー塔中，在所述單ー塔中，所述分離単元設置於低於所述吸收單元的位置，所述再生単元設置於低於所述分離單元的位置，因此，在氣體吸收後，所述吸收劑和所述被吸收的酸性氣體憑藉重力從吸收単元向下移至分離單元，所述濃縮胺相憑藉重力從分離単元向下移至再生單
元 o在另ー個總的方面，本發明的實施方案涉及ー種用於含有酸性氣體的氣體混合物脫酸的方法，所述方法包括將氣體混合物與吸收單元中的吸收劑接觸，所述吸收劑包含以初始濃度溶解在溶劑中的ー種物質，所述物質選自如下的組胺基酸鹽、醯胺、鹼鹽、鹼土鹽、銨鹽、尿素、鹼金屬膦酸鹽、碳酸鹽、硼酸鹽、酸性亞磷酸鹽、亞磷酸鹽、phosphonite、次磷酸鹽、膦酸鹽、酸性磷酸鹽、焦亞磷酸鹽、碳酸氫鹽、偏硼酸鹽、ニ硼酸鹽、四硼酸鹽、五硼酸鹽，及其組合物；令所述吸收劑吸收酸性氣體以形成ー種物質濃縮相，所述物質濃縮相可從吸收劑的剩餘部分中機械分離，並且所述物質濃縮相包含濃度高於初始濃度的濃縮物質和被吸收的酸性氣體，所述濃縮物質包括該物質或者其化學改性物，所述被吸收的酸性氣體包括酸性氣體或者其化學改性物；將所述物質濃縮相從吸收劑的剩餘部分中分離；將吸收劑的剩餘部分循環回收至吸收單元；將所述物質濃縮相送至再生単元，以得到所述酸性氣體和所述濃縮物質；並且將再生的濃縮物質循環回收至吸收單元。另外ー個總的方面，本發明的實施方案涉及ー種用於含有酸性氣體的氣體混合物脫酸的系統，所述系統包括吸收單元，所述吸收単元用於使氣體混合物與吸收劑相接觸，所述吸收劑包含以初始濃度溶解在溶劑中的一種物質，所述物質選自如下的組胺基酸鹽、醯胺、鹼鹽、鹼土鹽、銨鹽、尿素、鹼金屬膦酸鹽、碳酸鹽、硼酸鹽、酸性亞磷酸鹽、亞磷酸鹽、phosphonite、次磷酸鹽、膦酸鹽、酸性磷酸鹽、焦亞磷酸鹽、碳酸氫鹽、偏硼酸鹽、ニ硼酸鹽、四硼酸鹽、五硼酸鹽，及其組合物；所述吸收劑從濃縮物質相中吸收酸性氣體以形成ー種物質濃縮相，所述物質濃縮相可從吸收劑的剩餘部分中機械分離，並且所述物質濃縮相包括濃度高於初始濃度的濃縮物質和被吸收的酸性氣體，所述濃縮物質包括該物質或者其化學改性物，所述被吸收的酸性氣體包括酸性氣體或者其化學改性物；分離單元，所述分離單元用於將物質濃縮相從剩餘吸收劑中分離；以及再生単元，所述再生単元用於所述物質濃縮相的再生，以獲得所述酸性氣體和所述濃縮物質。本發明的另ー總的方面涉及用於含有酸性氣體的氣體混合物脫酸的方法，所述方法包括將氣體混合物與吸收單元中的吸收劑接觸，所述吸收劑包含以初始濃度溶解在溶劑中的一種吸收性混合劑，所述吸收性混合劑包括至少ー種胺和至少ー種物質，所述物質選自如下的組胺基酸鹽、醯胺、鹼鹽、鹼土鹽、銨鹽、尿素、鹼金屬膦酸鹽、碳酸鹽、硼酸鹽、 酸性亞磷酸鹽、亞磷酸鹽、phosphonite、次磷酸鹽、膦酸鹽、酸性磷酸鹽、焦亞磷酸鹽、碳酸氫鹽、偏硼酸鹽、ニ硼酸鹽、四硼酸鹽、五硼酸鹽，及其組合物；令所述吸收劑吸收酸性氣體以形成一種濃縮吸收性混合劑相，所述濃縮吸收性混合劑相可從吸收劑的剩餘部分中機械分離，並且所述濃縮吸收性混合劑相包含濃度高於初始濃度的濃縮吸收性混合劑和被吸收的酸性氣體，所述濃縮吸收性混合劑包括至少ー種胺或者其化學改性物，並且包括至少ー種物質或者其化學改性物，所述被吸收的酸性氣體包括酸性氣體或者其化學改性物；將所述濃縮吸收性混合劑相從吸收劑的剰餘部分中分離；將吸收劑的剩餘部分循環回收至吸收單元；
將所述濃縮吸收性混合劑相送至再生単元，以得到所述酸性氣體和所述濃縮吸收性混合劑；並且將再生的濃縮吸收性混合劑循環回收至吸收單元。本發明的其他方面、特徵和優點將會通過以下對本發明的詳細描述、優選的實施方案以及所附權利要求加以充分掲示。


結合附圖閱讀可以更好地理解本發明的上述內容以及以下詳細說明。出於闡明本發明的目的，圖片所展示的為本發明的優選實施例。然而，應理解為本發明並不限於圖片中所示的精確布局和手段。圖中圖I為依據本發明的一個實施方案所示的脫酸エ藝的步驟的流程圖；圖2為依據本發明的另ー個實施方案所示的脫酸エ藝的步驟的流程圖。
具體實施例方式除非另有定義，與本發明相關的、用在此處的所有科技和科學術語均與本領域普通技術人員的通常理解有相同的含義。否則，此處所用的某些術語的含義具有本說明書所設定的含義。此處引用的所有的專利、已經公開的專利申請和出版物均通過引用結合到文中，如同在此處全面闡述一祥。應當注意的是，除非上下文明確表示另有規定外，用於此處和所附權利要求中的單數形式均包含複數含義。在一個總的方面，本發明涉及ー種使用自濃縮胺吸收進行氣體混合物脫酸的エ 藝，該エ藝可使能耗最小化、使吸收率最大化。根據本發明的一個實施方案,吸收劑和包括欲除去的酸性氣體的氣體混合物在一個吸收單元中接觸。所述吸收劑包含以初始濃度溶解在溶劑中的ー種胺或ー種物質。在吸收過程中，吸收劑中的胺或者所述物質自發濃縮成為濃縮胺相或者所述物質的濃縮相。在吸收完成之後，所述濃縮胺相或所述物質的濃縮相從吸收劑的剩餘部分中機械分離，也就是說，所述濃縮胺相或所述物質的濃縮相不與吸收劑的剰餘部分形成溶液。所述欲除去的酸性氣體，例如，可以是ー種或多種酸性氣體，所述酸性氣體選自如如下的組ニ氧化碳(C02)、ニ氧化硫(S02)、三氧化硫(S03)、硫化氫(H2S)、氧硫化碳 (COS)、ニ硫化碳(CS2)、硫醇(RSH)、一氧化氮(NO)、ニ氧化氮(N02)、氯化物、鹽酸，及其組合物。依據本發明的實施方案中的吸收單元，例如，可以是吸收塔或者膜接觸器，或者其他本技術領域技術人員知悉的氣-液接觸単元。本技術領域技術人員容易領會到，所述吸收劑可包括ー種或多種溶解於ー種溶劑的胺。所述胺的實例包括但不限於單こ醇胺、ニこ醇胺、三こ醇胺、こ醇胺、異丙醇胺、亞こ 基胺、烷基-烷烴醇胺、甲基ニこ醇胺、哌啶、ニ丁胺、ニ異丙胺，其衍生物或者混合物。所述溶劑可以是水溶劑或有機溶劑。例如，所述水溶劑可以是水、一種或多種鹽的水溶液，所述鹽包括但不限於鹼鹽、銨鹽、烷醇胺鹽、鹼土鹽中的ー種，及其衍生物。所述有機溶劑可包括ー種或多種組分，所述組分包括但不限於醇、こニ醇、烷烴、不飽和碳氫化合物、醚、酷、醛、酮、こニ醇醚、碳酸亞烴酯、碳酸ニ酷、環丁碸，及其衍生物，例如，離子液體、 聚合物、有機矽溶劑、有機氟溶剤。進ー步地，所述溶劑可以是ー種水溶液和ー種有機溶劑的組合物。所述胺亦可溶解於ー種或多種其他胺、ー種或多種其他物質中，例如，胺基酸、胺基酸鹽、醯胺、鹼鹽、鹼土鹽、銨鹽、尿素、鹼金屬磷酸鹽、碳酸鹽、硼酸鹽、酸性亞磷酸鹽、亞磷酸鹽、phosphonite、次磷酸鹽、膦酸鹽、酸性磷酸鹽、焦亞磷酸鹽、碳酸氫鹽、偏硼酸鹽、ニ 硼酸鹽、四硼酸鹽、五硼酸鹽。在一個優選的實施方案中，所述有機溶劑包括CS至C12的醇、十甲基四矽氧烷 (,decamethyltetrasiIoxane)或者十甲塞四娃氧烯(decamethyltetrasiloxine)。所述溶劑亦可為不溶於水或者微溶於水的溶劑，比如不溶於水的醇、こニ醇、こニ 醇醚、有機矽溶劑或者有機氟溶剤。進ー步地，所述溶劑可以是離子液體或聚合物。在本發明的一個實施方案中，所述吸收劑包括溶解於物質中的胺，所述物質包括但不限於醇、こニ醇、こニ醇醚、有機矽溶劑、有機氟溶劑、單こ醇胺溶液、ニこ醇胺、三こ醇胺、こ醇胺、異丙醇胺、亞こ基胺、烷基-烷烴醇胺(alkyl alkanolamines)、甲基ニこ醇胺、 哌啶、ニ丁胺、ニ異丙胺，其衍生物或者混合物。在本發明的一個實施例中，所述胺可用其他物質替代。例如，所述胺替代物質可以是胺基酸、胺基酸鹽、醯胺、鹼鹽、鹼土鹽、銨鹽、尿素、鹼金屬膦酸鹽、碳酸鹽、硼酸鹽、酸性亞磷酸鹽、亞磷酸鹽、亞磷酸衍生物(phosphonite)、次磷酸鹽、膦酸鹽、酸性磷酸鹽、焦亞磷酸鹽、碳酸氫鹽、偏硼酸鹽、ニ硼酸鹽、四硼酸鹽、五硼酸鹽，及其衍生物或者組合物。所述胺替代物質可溶解於水中或一種或多種鹽的水溶液中，包括但不限於鹼鹽、銨鹽、烷醇胺鹽、 鹼土鹽、尿素、鹼金屬磷酸鹽、酸性亞磷酸鹽、亞磷酸鹽、亞磷酸衍生物(phosphonite)、次磷酸鹽、膦酸鹽、酸性磷酸鹽、焦亞磷酸鹽、碳酸鹽、碳酸氫鹽、硼酸鹽、偏硼酸鹽、ニ硼酸鹽、 四硼酸鹽、五硼酸鹽或者其衍生物。所述胺替代物質亦可溶解於包括一種或多種組分的有機物質，所述組分包括但不限於醇、こニ醇、烷烴、不飽和碳氫化合物、醚、酷、醛、酮、こニ醇醚、碳酸亞烴酯、碳酸ニ酷、環丁碸，及其衍生物，例如，離子液體、聚合物、有機矽溶劑、有機氟溶剤。所述胺替代物質亦可溶解於ー種或多種胺，或者ー種或多種其他胺替代物質，比如胺基酸、胺基酸鹽、醯胺、鹼鹽、鹼土鹽、銨鹽、尿素、鹼金屬膦酸鹽、碳酸鹽、硼酸鹽、酸性亞磷酸鹽、亞磷酸鹽、亞磷酸衍生物(phosphonite)、次磷酸鹽、膦酸鹽、酸性磷酸鹽、焦亞磷酸鹽、碳酸氫鹽、偏硼酸鹽、ニ硼酸鹽、四硼酸鹽、五硼酸鹽。在本發明的一個實施方案中，所述吸收劑包括碳酸鹽或硼酸鹽的水溶液。在本發明的另ー個實施方案中，所述吸收劑包括溶解於ー種溶劑中的ー種或多種胺與ー種或多種胺替代物的混合物。所述溶劑可以是例如前面所述的溶劑中的任意ー種。在本申請的ー個實施方案中，所述吸收劑包括胺溶液、胺替代物、或其混合物，所屬溶液濃度選自有如下百分數組成的組0. 1%>1%>5%,10%,15%,20%,25%,30%, 35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、90% 等。根據本發明的實施方案，當所述酸性氣體與吸收劑接觸時，所述酸性氣體以物理方法和/或化學方法被吸收。在物理吸收後，所述酸性氣體吸附在吸收劑內，主要以未經化學改性的狀態存在於濃縮胺相或濃縮胺替代物相中。然而，在化學吸收後，所述酸性氣體吸附於吸收劑內，主要以經化學改性後的狀態存在於濃縮胺相或濃縮胺替代物質相中，也就是說，存在於所述胺或胺替代物與酸性氣體反應後的反應物中。在本發明的一個實施方案中，所述胺或胺替代物與酸性氣體反應後的反應產物基本上不溶於所述溶劑中。當在所述吸收劑中使用胺時，所述濃縮胺相包括濃度高於初始濃度的胺和被吸收的酸性氣體，所述濃縮胺可以是胺或者經化學改性的胺，例如由胺與酸性氣體之間的化學反應後產生的反應產物。所述濃縮胺相可一個單相形式存在，例如，ー種胺溶液。所述濃縮胺相亦可包含多相。由於所述吸收劑依靠對酸性氣體的吸收自發地形成濃縮胺相，因此所述吸收劑也被稱為自濃縮胺吸收劑。所述被吸收的酸性氣體積聚在所述濃縮胺相中。相似地，當在所述吸收劑中使用胺替代物時，所述濃縮胺替代物相包含濃度高於初始濃度的濃縮胺替代物和被吸收的酸性氣體，所述濃縮胺替代物可以是該替代物或者其化學改性物，例如，ー種由該替代物與酸性氣體之間的化學反應所產生的反應產物。所述被吸收的酸性氣體包括酸性氣體或者其化學改性物，例如，ー種由該替代物與酸性氣體之間的化學反應所產生的反應產物。所述濃縮胺替代物相可以ー個単相形式存在，例如，ー種濃縮胺替代物溶液。所述濃縮胺替代物相亦可包含多相。由於所述吸收劑依靠對酸性氣體的吸收自發地形成濃縮胺替代物相，因此所述吸收劑也被稱為自濃縮胺替代物吸收劑。所述被吸收的酸性氣體積聚在所述濃縮胺替代物相中。在所述吸收劑吸收酸性氣體之後，隨著酸性氣體被去除或明顯減少，經淨化的氣體混合物從吸收単元中被排出。被排出的經淨化的氣體混合物可根據使用者的目的進行收集或者處理。在吸收劑吸收酸性氣體之後，所述吸收單元內的物質被輸送至分離單元，將濃縮胺相或濃縮胺替代物相從吸收劑的剩餘部分中分離。所述濃縮胺相或濃縮胺替代物相的形成過程可以在所述吸收單元內的物質被輸送至分離單元之前、之中或者之後。在本發明的另ー個實施方案中，在所述濃縮胺相或濃縮胺替代物相完全形成之後，所述吸收單元內的物質才被輸送至分離單元。在本發明的一個實施方案中，在所述濃縮胺相或濃縮胺替代物相完全形成之前， 所述吸收單元內的物質即被輸送至分離單元。鑑於現有公開，本技術領域技術人員使用已知的相分離技術即可實現所述分離。 例如，基於相的濃度，憑藉分離鼓，即可將濃縮胺相分離。亦可基於相的其他特性，例如通過使用對濃縮胺相和吸收劑的剰餘部分滲透性不同的膜，即可將濃縮胺相分離。進ー步地，所述濃縮胺相可通過輔助分散相聯合的超聲裝置進行分離。本發明的分離步驟可通過使用一種或多種本領域公知的、適用於批量液相物分離的相沉降器或相分離裝置完成。一些實例包括簡單的沉降器、過濾器、離心分離器、膜過濾器、超聲設備等。在分離之後，所述吸收劑的剩餘部分主要包含溶剤。所述吸收劑的剩餘部分亦包含有濃度遠遠低於初始濃度的胺或者胺替代物。所述吸收劑的剩餘部分還可能包含有少量被吸收的酸性氣體。在分離之後，所述吸收劑的剩餘部分被循環回收至吸收單元以重複使用。經分離的濃縮胺相或濃縮胺替代物相被送至再生単元，在所述再生単元中，所述濃縮胺相經處理而產生或再生成胺和酸性氣體。借鑑本發明公開的實施方案，本技術領域技術人員可以使用已知的再生方法實現所述再生エ藝。典型的再生方法包括但不限於熱分解法、氣提法、汽提法、真空法、蒸懼法、通過膜接觸器(membrane contractor)進行處理、滲透汽化法、壓差法、微波法，及以上方法的組合。應當理解到，鑑於現有公開，本技術領域技術人員也可以在再生エ藝中使用其他的再生方法。所述再生的酸性氣體依據使用者的目的進行收集或者處理。所述再生的胺或者胺替代物質可循環回收至吸收單元以重複使用。在本發明的一個實施方案中，所述吸收劑內的物質通過泵從ー個單元轉移至另ー 個單元。在本發明的其他實施方案中，所述吸收劑內的物質至少在幾個單元中是憑藉重力轉移的。在本發明的一個實施方案中，所述吸收劑內的物質憑藉重力從吸收単元下移至分
離單元。在本發明的另ー個實施方案中，所述經分離的濃縮胺相憑藉重力從分離單元下移至再生単元。仍然在本發明的另ー個實施方案中，所述吸收劑內的物質從吸收單元下移至分離単元、所述經分離的濃縮胺相從分離単元下移至再生単元，均是憑藉重力。在另ー個總的方面，本發明涉及一種用於含有酸性氣體的氣體混合物脫酸的系統。所述系統包括如上所述的吸收單元、分離單元和再生単元。在本發明的一個實施方案中，所述分離單元設置於低於吸收單元的位置，從而使所述吸收劑內的物質可憑藉重力從所述吸收單元下移至分離單元。在本發明的另ー個實施方案中，所述再生單元設置於低於分離單元的位置，從而使經分離的濃縮胺相可憑藉重力從分離単元下移至再生単元。仍然在本發明的另ー個實施方案中，所述吸收單元、分離單元和再生單元設置於単一塔中，在所述單ー塔中，分離單元設置於低於吸收単元的位置，再生單元設置於低於分離單元的位置，從而使富氣吸收劑可憑藉重力從吸收単元下移至分離單元、經分離的濃縮胺相可憑藉重力從分離単元下移至再生単元。依據本發明的實施方案，所述脫酸エ藝可用於從氣體混合物中去除不純淨的酸性氣體，在所述脫酸エ藝中，所述酸性氣體可更有效地得到處理。另ー方面，依據本發明的實施方案，所述脫酸エ藝還可以用於更有效地從氣體混合物中收集感興趣的酸性氣體。在本發明的一個實施方案中，吸收劑中的溶劑具有提高所述酸性氣體的吸收率的作用。所述酸性氣體被吸入吸收劑的比率高於其直接被胺吸收的比率。在本發明的ー個方面中，用於再生エ藝的能耗減少的原因在幹只有部分吸收劑 (所述濃縮胺相)需要再生，而所述吸收劑的剰餘部分可迅速循環回收至吸收單元中重複使用。在本發明的另ー個方面中，通過把脫酸エ藝中兩個或更多的單元合併到單一塔內，因此各種組分可憑藉重力，而不是泵，在幾個單元之間傳遞，使所述脫酸エ藝的能耗進一歩減少。在単一塔內使用多個單元可行並成為實際，是因為需要再生的濃縮胺相的尺寸相對較小。在傳統的液-氣分離エ藝中，需要再生的富氣吸收劑的體積明顯大於本發明實施例中的濃縮胺相的體積。而在傳統的方法中，如果ー個單ー塔內包含吸收單元和再生單元，將會使所述單ー塔塔身過高而不實用。
圖I展示了本發明的ー個特定實施方案，將ー種含有欲除去的酸性氣體的氣體混合物I和ー種吸收劑3放置於吸收単元10中。在所述吸收単元10中，所述氣體混合物I和吸收劑3相互接觸。在所述吸收単元10中，在所述酸性氣體被吸收劑3吸收後，經淨化的氣體混合物2被排放出所述吸收單元10。富氣吸收劑5被送入分離單元20 (例如重力沉降罐)，用於從吸收劑的剰餘部分4中分離濃縮胺相6。在分離之後，所述吸收劑的剩餘部分4 包括溶劑中的全部或大部分組分、少量或者不包括胺、少量或者不包括被吸收的酸性氣體, 經過或不經過進ー步處理，被循環回收至吸收單元10以重複使用。經分離的濃縮胺相6包含大部分或全部的、經過或未經過化學改性的胺和被吸收的酸性氣體，或許還有一種或多種溶劑的組分，用於再生處理。參見圖I，所述經分離的濃縮胺相6被送至再生単元30，在所述再生単元30中，所述濃縮胺相6被處理，被吸收的酸性氣體12從濃縮胺相的剰餘部分中分離出，所述濃縮胺相的剰餘部分為貧氣相14。所述被吸收的酸性氣體12被進ー步處理，酸性氣體18從剩餘部分16中分離出，所述剩餘部分16可包含胺和ー種或多種溶劑的組分，所述溶劑的組分是在酸性氣體吸收和/或被吸收的酸性氣體轉移的過程中，與所述酸性氣體反應的溶劑的組分。所述經分離的酸性氣體18可以依據使用者的目的進行處理或者收集。所述剩餘部分 16再生成為所述貧氣相14的一部分。所述貧氣相14包含再生的胺，或許還有ー種或多種溶劑的組分，經過或不經過進ー步處理，被循環回收至吸收單元10以重複使用。如圖I所示，來自分離單元20的吸收劑的剩餘部分4和來自再生單元30的貧氣相14在混合器40內一同混合。然後，將生成的吸收劑3循環回收至吸收單元10以重複使用。依據本發明的其他實施方案，所述吸收劑的剩餘部分4和貧氣相14可不必首先一同混合，可分別被循環回收至吸收單元10以重複使用。雖然未在圖I中展示，鑑於現有公開，除所述吸收劑3的經循環回收的組分外，本領域技術人員可以添加額外的一種或多種所述吸收劑3的組分，以補償在脫酸エ藝過程中損失的ー種或多種組分。圖2展示了本發明的另ー個特定實施方案。在此流程中，所述吸收単元10、分離單元20和再生単元30被組裝與一個單ー塔100內部。富氣吸收劑憑藉重力從所述吸收單元下移至分離單元20，用於分離濃縮胺相和吸收劑的剰餘部分4。分離之後，所述濃縮胺相憑藉重力下移至所述再生単元30，在所述再生単元30內，得到再生的酸性氣體18和貧氣相
14。進ー步地，所述吸收劑的剩餘部分4和貧氣相14下移至混合器40，並在所述混合器40 內混合得到所述吸收劑3。所述吸收劑3被泵回至吸收單元10，在所述吸收単元10內與氣體混合物I形成接觸，開始另ー個循環。依據本發明的其他實施方案，所述吸收劑的剩餘部分4和貧氣相14可不必首先一同混合，可各自被泵回至所述吸收単元10內以再使用。同樣，除所述吸收劑3的經循環回收的組分外，可以添加額外的一種或多種所述吸收劑3的組分，以補償在脫酸エ藝過程中損失的ー種或多種組分。在此實施方案中，由於將液體從吸收単元10轉移至再生単元30不需要抽運能，因此可達到進ー步節能的目的。依據本發明的實施方案，現存發電廠的排氣通道(stack)或其他類型的設備可被改造或轉化成吸收單元。根據本發明的實施方案，所述排氣通道(stack)亦可被改造成或轉化成包括吸收單元、分離單元和再生單元的單ー塔。以下實施例用於舉例說明本發明，但絕不是要限制本發明的使用範圍。實施例I所述吸收劑由體積比20%的胺(一こ醇胺即MEA)和體積比80%的溶劑(異辛醇) 組成。在25 45°C, Iatm條件下，在攪拌吸收單元(stirring cell absorption unit)內， 將吸收劑與包含有酸性氣體(ニ氧化碳)的氣體混合物接觸。吸收劑內的一こ醇胺(MEA) 自發濃縮成濃縮胺相，所述濃縮胺相包含MEA以及MEA和C02的反應產物。吸收之後，憑藉重力沉澱所述吸收劑，以將濃縮胺相從吸收劑的剩餘部分中分離。分離之後，所述吸收劑的剩餘部分包含有大部分異辛醇、或許還有部分MEA和被吸收的 C02，被循環回收至吸收單元以重複使用。在所述濃縮胺相中，全部MEA(包括未經化學改性的MEA以及MEA和C02的反應產物)的濃度大約為體積比70%。將所述經分離的濃縮胺相轉移至再生器，並通過加熱所述濃縮胺相的方法對所述濃縮胺相進行處理以獲得再生的MEA和C02。將再生的MEA與吸收劑的剰餘部分混合。將所述混合物循環回收至攪拌吸收單元以完成循環。收集再生エ藝流程釋放的C02。實施例2本實施例展示通過碳酸鹽水溶液吸收C02。ー種由碳酸鹽水溶液組成的吸收劑。在50°C，Iatm條件下，在攪拌吸收單元內，將所述吸收劑與包含有酸性氣體(ニ氧化碳)的氣體混合物接觸。在吸收過程中，碳酸鹽在水溶液中與C02反應生成碳酸氫鹽。吸收之後，將所述吸收劑冷卻至25°C並將所述碳酸氫鹽結晶。將碳酸氫鹽固相從吸收劑中分離。然後將所述碳酸氫鹽固相轉移至再生単元部分，並通過加熱所述碳酸氫鹽固相的方法對所述碳酸氫鹽固相進行處理以獲得再生的碳酸鹽和C02。將再生的碳酸鹽溶解於水溶液中並循環回收至攪拌吸收單元以完成循環。應當領會到，在不偏離本發明理念範圍的情況下，本領域的技術人員可以對以上描述的實施方案作出改變。因此，應當理解到，本發明並不限於所披露的特定實施方案，而是要覆蓋在所附的權利要求所定義的本發明的主g和範圍之內的變型和修改。
權利要求
1.一種用於含有酸性氣體的氣體混合物脫酸的方法，其特徵在於，所述方法包括將所述氣體混合物與吸收單元中的吸收劑接觸，所述吸收劑包含以初始濃度溶解在溶劑中的胺；令所述吸收劑吸收酸性氣體形成濃縮胺相，所述濃縮胺相可從吸收劑的剩餘部分中機械分離，所述濃縮胺相包含濃度高於初始濃度的濃縮胺和被吸收的酸性氣體，其中濃縮胺包括胺或者其化學改性物，被吸收的酸性氣體包括酸性氣體或者其化學改性物；將所述濃縮胺相從所述吸收劑的剰餘部分中分離；將所述吸收劑的剰餘部分循環回收至吸收單元；將所述濃縮胺相送至再生単元，以得到酸性氣體和所述濃縮胺；並且，將經過再生的濃縮胺循環回收至吸收單元。
2.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，所述酸性氣體選自如包括如下物質的組 ニ氧化碳(CO2)、ニ氧化硫(SO2)、三氧化硫(SO3)、硫化氫(H2S)、氧硫化碳(COS)、ニ硫化碳 (CS2)、硫醇(RSH)、一氧化氮(NO)、ニ氧化氮(NO2)、氯化物、鹽酸，及其組合物。
3.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，所述胺選自如包括如下物質的組單こ醇胺、ニこ醇胺、三こ醇胺、こ醇胺、異丙醇胺、亞こ基胺、烷基-烷烴醇胺、甲基ニこ醇胺、哌啶、ニ丁胺、ニ異丙胺，及其組合物。
4.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，所述包括一種或多種組分的溶劑選自包括如下物質的組胺、胺基酸、胺基酸鹽、醯胺、鹼鹽、鹼土鹽、銨鹽、尿素、鹼金屬膦酸鹽、碳酸鹽、硼酸鹽、酸性亞磷酸鹽、亞磷酸鹽、Phosphonite、次磷酸鹽、膦酸鹽、酸性磷酸鹽、焦亞磷酸鹽、碳酸氫鹽、偏硼酸鹽、ニ硼酸鹽、四硼酸鹽、五硼酸鹽、醇、こニ醇、烷烴、不飽和碳氫化合物、醚、酷、醛、酮、こニ醇醚、碳酸亞烴酯、碳酸ニ酷、環丁碸、離子液體、聚合物、有機矽溶劑、有機氟溶劑、水、包含一種或多種鹽的水溶液，所述鹽選自鹼鹽、銨鹽、烷醇胺鹽、鹼土鹽中的ー種，及其衍生物。
5.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述溶劑包括C8-C12的醇、十甲基四矽氧烷或者十甲基四矽氧烯。
6.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，所述吸收劑包括至少ー種胺，所述胺選自包括如下物質的組單こ醇胺、ニこ醇胺、哌啶、ニ丁胺，或ニ異丙胺、三こ醇胺、こ醇胺、異丙醇胺、亞こ基胺、烷基-烷烴醇胺和甲基ニこ醇胺，並且，所述胺溶解於溶劑中，所述溶劑包括如下物質中的至少ー種C8-C12的醇、こニ醇、こニ醇醚、十甲基四矽氧烷以及十甲基四矽氧烯。
7.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，所述吸收單元是一個吸收器、ー個膜接觸器以及能夠提供氣、液接觸的任何設備。
8.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，相比於由胺単獨吸收酸性氣體的吸收率， 所述溶劑可增加酸性氣體吸入吸收劑內的吸收率。
9.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，在所述吸收劑吸收酸性氣體形成富氣吸收劑後，所述富氣吸收劑憑藉重力從吸收単元下移至分離單元。
10.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，在所述分離步驟之後，所述濃縮胺相憑藉重力從分離単元向下移至再生単元。
11.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，包括ー種再生方法，所述再生方法選自由如下方法構成的組熱分解法、氣提法、汽提法、真空法、蒸餾法、通過膜接觸器進行處理、 滲透汽化法、壓差法、微波法，及以上方法的組合。
12.一種用於含有酸性氣體的氣體混合物脫酸的系統，其特徵在於，所述系統包括 吸收單元，所述吸收単元用於使氣體混合物與吸收劑相接觸，所述吸收劑包含以初始濃度溶解在溶劑中的胺，所述吸收劑吸收酸性氣體以形成濃縮胺相，所述濃縮胺相可從吸收劑的剩餘部分中機械分離，所述濃縮胺相包含濃度高於初始濃度的濃縮胺和被吸收的酸性氣體，所述濃縮胺包括胺或者其化學改性物，所述被吸收的酸性氣體包括酸性氣體或者其化學改性物；分離單元，所述分離単元用於將所述濃縮胺相從所述吸收劑的剩餘部分中的分離；和再生単元，所述再生単元用於所述濃縮胺相的再生，以獲得所述酸性氣體和濃縮胺。
13.根據權利要求12所述的系統，其特徵在於，所述分離単元設置於低於所述吸收單元的位置，從而使所述吸收劑吸收酸性氣體形成富氣吸收劑後，所述富氣吸收劑可憑藉重力從吸收単元下移至分離單元。
14.根據權利要求13所述的系統，其特徵在於，所述吸收単元、分離單元和再生單元設置於單ー塔中，在所述單ー塔中，所述分離単元設置於低於所述吸收單元的位置，所述再生単元設置於低於所述分離單元的位置，從而使所述吸收劑吸收酸性氣體之後，所述富氣吸收劑可憑藉重力從吸收単元下移至分離單元，在分離步驟之後，所述濃縮胺相可憑藉重力從分離単元向下移至再生単元。
15.根據權利要求14所述的系統，其特徵在於，所述單ー塔是由現存發電廠或其他類型的設備中的排氣通道改造或轉化而成。
16.根據權利要求12所述的系統，其特徵在於，所述吸收單元是由現存發電廠或其他類型的設備中的排氣通道改造或轉化而成。
17.根據權利要求12所述的系統，其特徵在於，所述再生単元設置於低於所述分離單元的位置，從而使分離步驟之後，所述濃縮胺相可憑藉重力從分離単元向下移至再生単元。
18.一種用於含有酸性氣體的氣體混合物脫酸的方法，其特徵在於，所述方法包括 將氣體混合物與吸收單元中的吸收劑接觸，所述吸收劑包含以初始濃度溶解在溶劑中的一種物質，所述物質選自如下的組胺基酸鹽、醯胺、鹼鹽、鹼土鹽、銨鹽、尿素、鹼金屬膦酸鹽、碳酸鹽、硼酸鹽、酸性亞磷酸鹽、亞磷酸鹽、Phosphonite、次磷酸鹽、膦酸鹽、酸性磷酸鹽、焦亞磷酸鹽、碳酸氫鹽、偏硼酸鹽、ニ硼酸鹽、四硼酸鹽、五硼酸鹽，及其組合物；令所述吸收劑吸收酸性氣體以形成ー種物質濃縮相，所述物質濃縮相可從吸收劑的剩餘部分中機械分離，並且所述物質濃縮相包含濃度高於初始濃度的濃縮物質和被吸收的酸性氣體，所述濃縮物質包括該物質或者其化學改性物，所述被吸收的酸性氣體包括酸性氣體或者其化學改性物；將所述物質濃縮相從吸收劑的剩餘部分中分離；將吸收劑的剩餘部分循環回收至吸收單元；將所述物質濃縮相送至再生単元，以得到所述酸性氣體所述濃縮物質；並且將再生的濃縮物質循環回收至吸收單元。
19.根據權利要求18所述的方法，其特徵在於，所述溶劑包括胺、胺基酸、胺基酸鹽、 醯胺、鹼鹽、鹼土鹽、銨鹽、尿素、鹼金屬膦酸鹽、碳酸鹽、硼酸鹽、酸性亞磷酸鹽、亞磷酸鹽、phosphonite、次磷酸鹽、膦酸鹽、酸性磷酸鹽、焦亞磷酸鹽、碳酸氫鹽、偏硼酸鹽、ニ硼酸鹽、 四硼酸鹽、五硼酸鹽、水、醇、こニ醇、烷烴、不飽和碳氫化合物、醚、酷、醛、酮、こニ醇醚、碳酸亞烴酯、碳酸ニ酷、環丁碸、離子液體、聚合物、有機矽溶劑、有機氟溶劑，或者包含ー種或多種鹽的水溶液，所述鹽選自如下的組鹼鹽、銨鹽、烷醇胺鹽、鹼土鹽、磷酸鹽、酸性亞磷酸鹽、亞磷酸鹽、phosphonite、次磷酸鹽、膦酸鹽、酸性磷酸鹽、焦亞磷酸鹽、碳酸鹽、碳酸氫鹽、硼酸鹽、偏硼酸鹽、ニ硼酸鹽、四硼酸鹽和五硼酸鹽。
20.一種用於含有酸性氣體的氣體混合物脫酸的系統，其特徵在於，所述系統包括吸收單元，所述吸收単元用於使氣體混合物與吸收劑相接觸，所述吸收劑含有溶解在初始濃度的溶劑中的ー種物質，所述物質選自如下的組胺基酸鹽、醯胺、鹼鹽、鹼土鹽、銨鹽、尿素、鹼金屬膦酸鹽、碳酸鹽、硼酸鹽、酸性亞磷酸鹽、亞磷酸鹽、phosphonite、次磷酸鹽、膦酸鹽、酸性磷酸鹽、焦亞磷酸鹽、碳酸氫鹽、偏硼酸鹽、ニ硼酸鹽、四硼酸鹽、五硼酸鹽， 及其組合物；所述吸收劑吸收酸性氣體以形成ー種物質濃縮相，所述物質濃縮相可從吸收劑的剩餘部分中機械分離，並且所述物質濃縮相包含濃度高於初始濃度的濃縮物質和被吸收的酸性氣體，所述濃縮物質包括該物質或者其化學改性物，所述被吸收的酸性氣體包括酸性氣體或者其化學改性物；分離單元，所述分離単元用於將物質濃縮相從剩餘吸收劑中分離；以及再生単元，所述再生単元用於所述物質濃縮相的再生，以獲得所述酸性氣體和所述濃縮物質。
21.根據權利要求20所述的系統，其特徵在幹，所述溶劑包括水、包含ー種或多種鹽的水溶液，所述鹽選自如下的組鹼鹽、銨鹽、烷醇胺鹽、鹼土鹽、磷酸鹽、酸性亞磷酸鹽、亞磷酸鹽、phosphonite、次磷酸鹽、膦酸鹽、酸性磷酸鹽、焦亞磷酸鹽、碳酸鹽、碳酸氫鹽、硼酸鹽、偏硼酸鹽、ニ硼酸鹽、四硼酸鹽和五硼酸鹽。
22.一種用於含有酸性氣體的氣體混合物脫酸的方法，其特徵在於，所述方法包括將氣體混合物與吸收單元中的吸收劑接觸，所述吸收劑包含以初始濃度溶解在溶劑中的一種吸收性混合劑，所述吸收性混合劑包括至少ー種胺和至少ー種物質，所述物質選自如下的組胺基酸鹽、醯胺、鹼鹽、鹼土鹽、銨鹽、尿素、鹼金屬膦酸鹽、碳酸鹽、硼酸鹽、酸性亞磷酸鹽、亞磷酸鹽、phosphonite、次磷酸鹽、膦酸鹽、酸性磷酸鹽、焦亞磷酸鹽、碳酸氫鹽、 偏硼酸鹽、ニ硼酸鹽、四硼酸鹽、五硼酸鹽，及其組合物；令所述吸收劑吸收酸性氣體以形成一種濃縮吸收性混合劑相，所述濃縮吸收性混合劑相可從吸收劑的剩餘部分中機械分離，並且所述濃縮吸收性混合劑相包含濃度高於初始濃度的濃縮吸收性混合劑和被吸收的酸性氣體，所述濃縮吸收性混合劑包括至少ー種胺或者其化學改性物，並且包括至少ー種所述物質或者其化學改性物，所述被吸收的酸性氣體包括酸性氣體或者其化學改性物；將所述濃縮吸收性混合劑相從吸收劑的剰餘部分中分離；將吸收劑的剩餘部分循環回收至吸收單元；將所述濃縮吸收性混合劑相送至再生単元，以得到所述酸性氣體和所述濃縮吸收性混合劑；並且將再生的濃縮吸收性混合劑循環回收至吸收單元。
全文摘要
本發明提供一種有效脫酸氣體混合物的工藝。所述工藝使用自濃縮吸收劑吸收酸性氣體。所述工藝可減少用於脫酸操作的總能耗。
文檔編號B01D53/40GK102612402SQ201080019279
公開日2012年7月25日 申請日期2010年4月8日 優先權日2009年4月28日
發明者胡亮 申請人:胡亮