2-(3-氨基丙氧基)乙-1-醇作為吸收劑以除去酸性氣體的用途的製作方法

2023-04-26 07:16:21 1

專利名稱：2-(3-氨基丙氧基)乙-1-醇作為吸收劑以除去酸性氣體的用途的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於從流體流股中分離酸性氣體的改進的洗滌組合物，其含有2-(3-氨基丙氧基)乙-1-醇的水溶液。
背景技術：
在化學工業中的大量工藝中，流體流股含有酸性氣體如C02、3/4S、SO2, CS2, HCN、COS或硫醇作為雜質。這些流體流股能夠為例如氣體流股(例如天然氣、合成氣或得自有機材料如煤或石油的部分氧化的重油或重質殘渣、煉廠氣或反應氣體)或液體或液化的烴流股(例如液化石油氣「LPG」)或天然氣液體(「NGL」)。在對這些流體進行輸送或進一步加工之前，必須大大降低流體的酸性氣體含量。例如，必須從天然氣中將CO2除去，因為CO2濃度高會降低氣體的熱值。另外，CO2,以與流體流股中所夾帶的水組合的方式，能夠導致對管道和配件的腐蝕。從這些流體流股中除去硫化合物也特別重要。例如,必須通過直接在天然氣源處採取合理的處理措施來降低天然氣的硫化合物的含量，因為硫化合物也在天然氣中所夾帶的水中形成腐蝕性酸。而且，大量的硫化合物，即使在低溫下仍具有骯髒的氣味，並具有毒性。為了從流體流股如烴類氣體、LPG或NGL中除去酸性氣體成分，已經開發了多種方法。在大部分方法中，在氣體洗滌塔或液體/液體萃取階段將含有酸性氣體成分的流體混合物與吸收溶劑接觸。在工業規模上，根據吸收酸性組分的機理主要存在兩種吸收溶劑:化學溶劑和物理溶劑。各種溶劑關於諸如裝載容量、動力學、再生性、選擇性、穩定性、腐蝕性、加熱/冷卻要求等的特徵具有其自身的優勢和劣勢。已經在工業上證明是合適的物理溶劑為環丁碸及其衍生物、脂族酸醯胺、N-甲基吡咯烷酮、N-烷基化的吡咯烷酮以及相應的哌啶酮、甲醇、乙醇以及聚乙二醇的二烷基醚的混合物。已經在工業上證明有用的化學溶劑為衍生自鏈烷醇胺的伯胺、仲胺和/或叔胺。最經常使用的胺衍生自乙醇胺如單乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、三乙醇胺(TEA)、二異丙醇胺(DIPA)、單甲基乙醇胺(MMEA)、哌嗪和甲基二乙醇胺(MDEA)。特別有效的吸收劑溶液是含有2-(2-氨基乙氧基)乙醇的溶液。然而，2-(2-氨基乙氧基)乙醇能夠形成為嗎啉，在氣體處理系統的汽提塔部分中將所述嗎啉除去。由此，必須對這種化合物進行定期更換或再生以保持效率。因此，迫切期望開發替代吸收劑溶劑，以極其高效地克服上述問題。發明概述本發明提供一種從流體中除去酸性氣體的洗滌組合物，所述洗滌組合物含有2-(3-氨基丙氧基)乙-1-醇的水溶液。本發明還提供一種從流體中除去酸性氣體的方法，其中在吸收步驟中，將包含酸性氣體成分的流體流股與氣體處理組合物接觸，得到酸性氣體消耗的流體流股和得富集酸性氣體的洗滌組合物。在另一個方面，提供一種將二氧化碳和硫化氫從氣體流股中分離的方法，所述方法包括將所述洗滌組合物與所述氣體流股接觸的步驟，其中所述洗滌組合物含有至少3%的2-(3-氨基丙氧基)乙-1-醇。在另一個方面,提供一種氣體分離方法,所述方法包括將含有2-(3-氨基丙氧基)乙-1-醇的水溶液的洗滌組合物與酸性氣體流股在使得對氣體流股脫硫且其中在不實施改造步驟下實施所述方法的條件下接觸。最後，提供一種氣體處理濃縮物，通過簡單地添加水可由所述氣體處理濃縮物製備洗滌組合物。附圖簡述

圖1顯示了本發明的吸收方法；圖2顯示了在氣體處理單元中CO2負載對胺的負載的圖；圖3顯示了在氣體處理單元中甲酸鹽隨時間的累積的圖；且圖4顯示了在氣體處理單元中在加工期間抽取的樣品的LC-MS-MS。發明詳述本發明的洗滌組合物為含有2-(3-氨基丙氧基)乙-1-醇(EGPA)(胺組分a))的水溶液。基於氣體處理組合物的總重量,EGPA的濃度通常為至少3重量％，優選至少約20重量％,還更優選至少約40重量％。在其他實施方案中，基於氣體處理組合物的總重量，EGPA的濃度為不大於85重量％,優選不大於65重量％,還更優選不大於60重量％。所述洗滌組合物可還包含適用於提取酸性氣體的一種或多種其他胺，包括但不限於，單乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、三乙醇胺(TEA)、二異丙醇胺(DIPA)、乙醇、2-(2-氨基乙氧基)、3_甲基氨基丙胺和甲基二乙醇胺(MDEA)、哌嗪、甲基哌嗪和任意一種其他促進劑等(胺組分b))。如果存在，基於氣體處理組合物的總重量，胺組分b)可以以約0.5重量％ 約80重量％、優選約I重量％ 約60重量％的量存在。通常，基於氣體處理組合物的總重量，在洗滌組合物中總的胺含量為至少約3重量％，優選至少20重量％,還更優選至少約40重量％。在另一個實施方案中，基於氣體處理組合物的總重量，在洗滌組合物中總的胺含量為不大於約85重量％，優選不大於65重量％，還更優選不大於約60重量％。在還另一個實施方案中，基於氣體處理組合物的總重量，在洗滌組合物中總的胺含量為約3重量％ 約85重量％，優選約20重量％ 約65重量％，更優選約40重量％ 約60重量％，在某些情況中為約50重量％。如果存在胺組分b)，則降低EGPA(胺組分a))的比例，以使得總的胺含量保持為上述量。對於胺類氣體處理組合物使用者來說，選擇胺是很普通的事情，並用水將胺稀釋至選擇的百分比。本發明水溶液的稀釋程度不是關鍵，且能夠隨各種因素如酸性氣體洗滌單元的類型、溫度、壓力、組成等變化。由此，在另一個實施方案中，提供一種製備洗滌組合物的方法，所述方法包括形成包含EGPA的氣體處理濃縮物並用水稀釋所述濃縮物以形成氣體處理組合物。洗滌組合物可還包含物理溶劑，包括但不限於，環丁碸、N-甲基吡咯烷酮或N-烷基化的哌啶酮。如果存在,基於氣體處理組合物的總重量,所述物理溶劑可以為約5重
量％ 約60重量％。洗滌組合物可還包含添加劑如抗腐蝕劑、消泡劑、酶等。通常，基於氣體處理組合物的總重量,這些添加劑的量為約0.01重量％ 約5重量％。在一個實施方案中，可將洗滌組合物用於處理流體、尤其是所有類型的氣體流股中以除去酸性氣體。所述流體可包含酸性氣體如CO2、H2S、C0S、SO3、SO2XS2、硫醇和HCN。可將大部分這些物質從氣體流股中除去。包含酸性氣體的流體可以為氣體如天然氣、合成氣、包括精煉廠焦化設備廢氣的煉廠氣、精煉廠流體催化裂化器廢氣、精煉廠氫化單元、氣化的煤、循環氣、垃圾氣體和燃燒氣。所述流體還可為基本與氣體處理組合物不混溶的流體如液化石油氣(LPG)或天然氣液體(NGL)。除了一種或多種酸性氣體之外，所述流體可還包含另外的惰性氣體成分，所述惰性氣體成分不能被洗滌組合物大量吸收。實例為氧氣、氫氣、氮氣和揮發性烴如C1 C8烴。發明的洗滌組合物對從氣體流股中除去CO2和H2S特別有效。在某些實施方案中，酸性氣體成分可以為總氣體流股的0.01體積％ 至多70或甚至80體積％。例如二氧化碳為約0.01 45mol%且硫化氫為約0.001 45mol%(全部％基於總氣體流股)。由此，本發明的洗滌組合物適用於從自身不能被氣體處理組合物吸收的氣體中除去酸性氣體、並用於從與氣體處理組合物基本不混溶的液體中提取酸性氣體的方法中。下面從原理上對氣體洗滌的工藝順序進行描述。所述方法還可應用於本領域技術人員認為不會造成問題的液體。在液體和氣體的情況中，洗滌組合物的再生是相同的。在吸收步驟中在吸收塔中將富集酸性氣體成分的起始氣體流股(未處理的氣體)與洗滌組合物接觸，結果酸性氣體成分至少被部分除掉。諸如用於常規氣體洗滌方法中的洗滌設備可用作所述洗滌塔。洗滌設備的實例包括含有內部構件的一個或多個塔如無序填料塔、結構化的填料塔、板式塔、膜壓縮機、徑流股洗滌塔、噴射洗滌塔、文丘裡管洗滌塔和旋轉噴霧洗滌塔。可以以逆流或並流、優選逆流的方式將氣體流股與洗滌組合物接觸。另外，所述氣體流股可根據設備的流動構造在任意點處進入所述塔。氣體處理溶液可在一處或多處進入設備。洗滌組合物與待處理的氣體流股接觸的溫度和壓力可以變化。在一個實施方案中，溫度為約_20°C 180°C。在另一個實施方案中，壓力為約大氣壓 約2500psi。洗滌組合物和氣體流股進入洗滌設備的流速能夠隨這種流股的構成、溫度、壓力、酸性氣體除去的期望程度等而廣泛變化。這種流速對本領域技術人員是已知的。在某些實施方案中，所述方法能夠包括一個或多個連續吸收步驟。可以以多個連續分步的方式實施吸收，未處理的氣體包含在各種情況中在各個分步中與氣體處理組合物的一個亞流股接觸的酸性氣體成分。與未處理氣體接觸的洗滌組合物已經部分裝載有酸性氣體，即其能夠為例如，從下一吸收步驟再循環至第一吸收步驟的洗滌組合物，或部分再生的氣體處理組合物。
在再生步驟中以慣用方式從裝載有酸性氣體成分的洗滌組合物中釋放酸性氣體成分，得到再生的洗滌組合物。在再生步驟中，洗滌組合物的酸性氣體含量下降，然後，優選將得到的再生的洗滌組合物再循環至吸收步驟。通常，再生步驟可包括對含酸性氣體的組合物從更高的壓力進行至少一次減壓。所述減壓例如可利用節氣閥和/或通過膨脹渦輪機進行。另外，可對氣體處理溶液進行加熱以升高溫度，從而有助於除去酸性氣體組分。在再生步驟中，可在例如解吸單元或膨脹塔中如豎直或水平閃蒸容器、蒸汽汽提塔或逆流塔加工內部構件中釋放酸性氣體成分。在某些實施方案中，能夠串聯連接多個膨脹單元或塔，其中在不同壓力下實施再生。例如，在預膨脹單元或塔中，能夠在例如60 IOOpsi的高壓下並在主單元或膨脹塔中在例如大氣壓 約30psi的低壓下實施再生。在某些實施方案中，可在真空下運行所述單元或塔，例如可通過流股噴射和機械真空發生設備產生所述真空。在圖1中，顯示了本發明方法的一個實施方案。在圖1中，通過管線(11)將氣體流股(酸性氣體)引入吸收塔(10)中，其中將酸性氣體逆流升至本發明的洗滌組合物中，將所述洗滌組合物通過管線(12)、管線(13)或兩者在洗滌塔(10)的上部引入。在吸收塔
(10)中對酸性氣體成分(例如0)2和/或&幻進行吸收並將未被吸收的所有氣體通過導管(15)排出。原始和製備的洗滌組合物通過管線(14)引入。裝載有酸性氣體的洗滌組合物通過第二排出導管(16)排出洗滌塔(10)，在壓力下傳送至解吸單元(20)如閃蒸單元或蒸汽汽提塔。如果僅使用一種解吸單元，則典型地僅使用管線(12)。在解吸單元(20)中，發生解吸，由此從氣體處理組合物中釋放酸性氣體成分，同時這種釋放的酸性氣體成分通過管線(24)排出。再生的洗滌組合物通過管線(26)排出，如果不存在第二解吸單元，則通過開口閥(23)流過管線(27)和閥(21)而到達管線(12)，或如果使用第二解吸單元，則通過開口閥(22)流至管線(13)。當期望進一步解吸時，通過開口閥(29)和管線(28)將源自解吸單元(20)的全部或一部分流出物傳送至第二解吸單元(30)如閃蒸單元或蒸汽汽提塔。在第二解吸單元(30)中，對第一再生洗滌組合物的全部或一部分進行進一步解吸。釋放的酸性氣體成分通過管線(31)排出，同時將再生的洗滌組合物通過管線32循環穿過閥(33)而到達管線(12)。應理解，可按圖1中所示使用多個再生步驟和循環步驟。由此，能夠使用一個或兩個再生單元。可將源自第一再生單元的全部或一部分流出物傳送至第二再生單元。由此可使用多個注射點將處理組合物循環至吸收塔。還應理解，圖1描繪了本發明的一種安排，同時本發明的實踐容許其他布局、構造、多個塔、特定的泵、閥和控制特徵。除了除去酸性氣體成分之外，洗滌組合物還可用於電子應用如清潔電路板中或用於金屬加工流體等中。
實施例將6400g2-(3-氨基丙氧基)乙_1_醇(EGPA)和9600g去離子水徹底混合以形成氣體處理組合物。然後，將13782g洗滌組合物裝入含有以連續流動方式連接在一起的吸收塔和汽提塔的氣體處理單元。將吸收塔加熱至約38°C，同時將汽提塔加熱至約117°C。在
11.5L/分鐘下開始將氮氣流引入單元中。在2.5小時之後，在2.5L/分鐘下開始將CO2流引入單元中並在0.38磅/分鐘的速率下開始將洗滌組合物流引入單元中。在約4小時之後，氣體處理單元達到平衡並收集離開吸收塔的氣體的樣品。另外對進入和離開吸收塔的氣體的體積進行了測量。將結果示於表I中。在運行過程期間，其他流量發生變化。將這些結果也示於表I中。表I
權利要求
1.一種從流體中除去酸性氣體的洗滌組合物，所述洗滌組合物包含2-(3-氨基丙氧基)乙-1-醇的水溶液。
2.權利要求1的洗滌組合物，其中基於所述氣體處理組合物的總重量，總的胺含量為至少約3重量％。
3.權利要求1的洗滌組合物，其中基於所述氣體處理組合物的總重量，總的胺含量為不超過約85重量％。
4.權利要求1的洗滌組合物，其中所述流體為含有酸性氣體組分的氣體或流體流股。
5.權利要求1的洗滌組合物，還包含一種或多種另外的胺。
6.權利要求5的洗滌組合物，其中所述一種或多種另外的胺選自單乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、三乙醇胺(TEA)、二異丙醇胺(DIPA)、2_ (2-氨基乙氧基)乙醇、3-甲基氨基丙胺、單甲基乙醇胺(MMEA)、哌嗪、甲基哌嗪和甲基二乙醇胺(MDEA)。
7.—種從流體流股中吸收酸性氣體的方法，其中將所述流體流股與權利要求1的洗滌組合物接觸，得到酸性氣體消耗了的流體流股和裝載有酸性氣體的洗滌組合物。
8.一種將二氧化碳和/或硫化氫從流體流股中分離的方法，所述方法包括將所述氣體流股與洗滌組合物接觸，所述洗滌組合物包含2-(3-氨基丙氧基)乙-1-醇的水溶液。
9.權利要求8的方法，其中在約-20°C 約180°C溫度和在約大氣壓 約2500psi的壓力下將所述洗滌組合物與流體流股接觸。
10.權利要求8的方法，其中所述洗滌組合物還包含一種或多種另外的胺。
11.權利要求8的方法，其中所述流體流股以所述總氣體流股0.001體積％ 至多80體積％的範圍包含酸性氣體成分。
12.權利要求11的方法，其中所述酸性氣體成分包含二氧化碳和/或硫化氫。
13.權利要求11的方法，其中通過解吸、通過閃蒸或蒸汽汽提、或通過上述二者從所述洗滌組合物中釋放所述酸性氣體成分，由此形成再生的洗滌組合物。
14.一種洗滌組合物，其通過用水對包含2-(3-氨基丙氧基)乙-1-醇的氣體處理濃縮物進行稀釋來製備。
全文摘要
本發明提供一種含有2-(3-氨基丙氧基)乙-1-醇的水溶液的洗滌組合物。所述洗滌組合物尤其適用於從氣體流股中除去諸如二氧化碳和硫化氫的酸性氣體。
文檔編號B01D53/14GK103201014SQ201180052403
公開日2013年7月10日 申請日期2011年10月18日 優先權日2010年10月29日
發明者H·P·克萊恩, R·A·小葛麗戈斯比, 周井軍, P·豪盧布, A·卡斯帕, Z·卡斯帕 申請人:亨斯邁石油化學有限責任公司, 亨斯邁匈牙利股份公司