專利名稱：酸性氣體洗滌組合物的制作方法
技術領域：
本發明通常涉及使用新型化合物作為酸性氣體洗滌液。更確切地，本發明涉及在工業生產過程中使用取代雜環胺和多胺化合物從自然和工業流體流，如天然氣、燃燒氣、合成氣流和烴類流體中去除酸性污染物。本發明更具體涉及從含有含硫氣體雜質的氣流中去除二氧化碳的工藝過程。
曲旦冃足天然氣是一種氣態烴、非烴類雜質和污染物的混合物。去除，例如二氧化碳和酸性硫化污染物(如，CO2, H2S, RSH, CS2, COS, SO2等)，以滿足被送入輸送管道的天然氣的質量和監管要求是一個主要的工業負擔。這些污染物常常有腐蝕性，并且也可能損害氣體的熱值。此外，對由CO2和其他排放引起的全球變暖的關注與日俱增，這大大促進了對高效且經濟地捕獲這些污染物的方法的投資。常用商品烷醇胺的水溶液通常被用作氣體處理過程中的洗滌劑(化學吸附劑)。 這些洗滌系統的目的是除去原料氣流中的酸性污染物。由于能源正在枯竭和環境限制正收緊，在氣化過程中對“桶底”的經濟使用越來越多。有許多新項目被認可，其中大部分在處理過程中將需要酸性氣體凈化用來除去污染物。由于各種原因，如次級CO2市場、提高原油采收率和減少溫室氣體排放，除去煙氣中的(X)2同樣很重要。弱有機堿，如單乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、和甲基二乙醇胺(MDEA)構成已知現有技術中許多典型的烷醇胺溶劑。已知MDEA在高壓氣流中除去CO2和其他酸性氣體污染物具有優勢。MDEA再生所需要的能量是很低的，因為它是一個相對弱堿，因此它與(X)2反應過程中形成的化學鍵相比與其他常用烷醇胺形成的化學鍵較弱。次要優點在于吸收過程中形成的化學鍵的本質。作為一個三級烷醇胺，MDEA與(X)2反應形成碳酸氫根離子而不是氨基甲酸酯，這使得MDEA與CO2的反應比為1 1。相比之下，其他常用一級和二級烷醇胺優先形成氨基甲酸酯，并且需要反應比為2 1。CO2與三級烷醇胺(如，MDEA)之間的反應比起CO2與其他常用的一級和二級烷醇胺之間典型地具有更高的效率。這些綜合的優勢產生的過程與商業化的一級和二級烷醇胺如MEA和DEA的效果相比，具有更高的效率和容量。使用三級烷醇胺的一個缺點是CO2是間接吸附，導致了弱驅動力和慢反應速率相比其他商業化的烷醇胺。在高壓氣體接觸系統中由于上層氣相中的高CO2分壓可以實現液相中CO2的較高分數，弱驅動力的影響降到最低。當氣體在低壓時接觸，驅動力很弱同時(X)2 分壓也很弱。因此，這時沒有了氣壓的有利影響，并且CO2在氣相和液相之間的平衡很低。 三級烷醇胺因為它們的低平衡裝載，通常不被用于低壓應用。其它更常用的一級和二級胺如MEA和DEA，它們是強堿，由于其更高的驅動力和更快的與(X)2反應的速率而被用于這些應用。在低壓情況下，液相分布達到的更好的平衡超過了低效率的氨基甲酸酯反應的缺點。為了增加低分壓下MDEA對(X)2的容量，一系列對基本MDEA工藝的改進已開發。 這些改進典型包括往MDEA溶液中少量一級或二級胺(如美國專利Nos. 5，209，914和 5，366，709，以及國際專利申請No. W003/013699)。產生的混合物通常被描述為添加劑調配的MDEA或添加劑混合的MDEA，其中這些添加劑被稱為“催化劑”、“吸收促進劑”或“活化劑”(如美國專利No. 6，740，230)。相對于單獨的MDEA溶液來說，這些添加劑的作用一般是通過在低(X)2分壓下增加MDEA混合液中(X)2的吸收速率，從而增大液相中(X)2的分數。盡管所述去除(X)2的方法很有效，已知調配溶劑的商業應用達不到理想的運行特征。一些用于調配的添加劑在MDEA中具有有限的溶解度，這會減低其效力，并且他們的沸點通常會降低(一些不會降低)從而造成了維持它們濃度的困難。此外，添加劑與CO2的反應產物也有問題。由于它們比起MDEA是更強的有機堿，這些混合物傾向于需要更多的能量用于再生，并且它們產物的溶解性有限。如果這些添加劑的濃度超過溶液中總胺約20% 時，這些特征限制了它們的有效性和整個過程的效率。因此，工業上需要改進的組合物和方法用于高壓和低壓系統中酸性污染物再生。 特別需要一種產品它是一種單獨的具有低揮發性的化合物并且既具備一級或二級胺的低壓平衡容量的優勢又具有三級胺的效率的優點。
概述本發明因此提供了新型組合物用于除去流體流，例如天然氣、合成氣、燃燒氣、沼氣和其他工業流體流中的二氧化碳和酸性硫化污染物。本公開涉及的氣體或流體流包括但不局限于上述所有流體。在一個優選的實施例中，本發明的組合物是用于(X)2的去除、吸收或減量。在其他優選的實施例中，此組合物是用于去除其他酸性污染物，包括但不局限于， 酸性和硫化污染物，例如C02，H2S, RSH, CS2, COS和S02。在一個方面，本發明是一種用于工業生產過程中從流體流中吸收酸性污染物的吸
收液組合物。該組合物包括至少一種具有以下通式(1)的吸收劑組分。
權利要求
1.一種用于在工業方法中從流體中吸收酸性污染物的洗滌液組合物，該組合物包含(a)至少一種具有以下通式的吸收劑組分，它包括碳酸鹽，碳酸氫鹽，氨基甲酸鹽，脲， 及它們的酰胺和它們的鹽
2.如權利要求1的組合物，其中隊至、的烷基獨立地選自下列基團甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基和異丁基。
3.如權利要求1的組合物，其中R1至R11的氨基烷基選自下列基團2-氨基丙基、2-氨基丁基、氨基乙基禾口氨基丙基。
4.如權利要求1的組合物，其中所述吸收劑組分選自下列基團(XXI)，(XXII)， (XXIII)，(XXIV)，及它們的組合
5.如權利要求1的組合物，進一步包含一種或多種選自下列的組分2-氨基丙基-哌嗪；2-氨基丁基-哌嗪；1-乙酰哌嗪；1-甲酰哌嗪；1，4- 二-氨基乙基-哌嗪；1，4- 二-氨基丙基-哌嗪；1，4- 二-氨基丁基-哌嗪；1，4- 二- 氨基丙基)-哌嗪；1，4- 二- 氨基丁基)_哌嗪；1，4-二-(N-甲基-氨基乙基)_哌嗪；1-(2-氨基丁基)-4-甲基哌嗪； 1-(2-氨基丙基)-4-甲基哌嗪；1-(2-氨基丙基)-4-乙基哌嗪；1-氨基乙基-4- (2-氨基丁基)-哌嗪；1-氨基乙基-4-(2-氨基丙基)-哌嗪；1-氨基乙基-4-(N-甲基-氨基乙基)-哌嗪；2-嗎啉乙酰胺；2-氨基丙基-嗎啉；2-(1Η-咪唑-1-基)乙酰胺；2-氨基丙基-哌啶；2-氨基丙基-吡咯烷；m-(2-氨基丙基)丁烷-1，4-二胺；m-(3-氨基丙基)丙烷-1，2-二胺；7jC ；環丁砜；N-甲基吡咯烷酮；N-烷基化的吡咯烷酮，對應上述的哌啶酮和嗎啉；甲醇；聚乙二醇二烷基醚的混合物A到C4的二烷基醚單乙二醇K1到C4的單醚單乙二醇K1到C4的二烷基醚聚乙二醇K1到C4的單醚聚乙烯乙二醇K1到C4 ；乙二醇；二乙二醇；三乙二醇；N，N-二甲基甲酰胺；N-乙酰嗎啉；N-甲酰嗎啉；N，N-二甲基咪唑烷-2-酮； N-甲基咪唑；及它們的組合。
6.如權利要求1的組合物，其中酸性污染物選自下列基團C02，4S，RSH，CS2，C0S，S02， 及它們的組合。
7.如權利要求1的組合物，其中所述吸收劑化合物含量范圍從0.01%至約100重量％。
8.如權利要求1的組合物，進一步包含一種或多種選自下列的組分胺、活性劑、消泡齊U、助吸收劑、防腐劑、著色劑，及它們的組合。
9.如權利要求1的組合物，其中溶劑選自下列水、醇、多元醇、其他酸性氣體溶劑、有機溶劑，及它們的組合。
10.一種用于減少工業流體流中酸性污染物的方法，該方法包括(a)將流體流與權利要求1的組合物相接觸，形成洗滌過的流體流和富含酸性氣體的洗滌液，以及(b)從富含酸性氣體的洗滌液再生至少一部分包括至少一部分吸收劑化合物的組合物。
11.如權利要求10的方法，其中步驟(a)進行的溫度范圍為約0°C至約200°C。
12.如權利要求10的方法，其中步驟(a)進行的壓力范圍為約0至200大氣壓。
13.如權利要求10的方法，其中步驟(b)進行的溫度范圍為約0°C至約500°C。
14.如權利要求10的方法，其中步驟(b)進行的壓力范圍為約0至10大氣壓。
15.如權利要求10的方法，其中步驟(b)經蒸汽輔助重沸器和/或經分級再生進行。
全文摘要
本發明提供了包含取代多胺的新型組合物，作為酸性氣體洗滌液，以及在工業系統中使用該組合物的方法。本發明涉及在工業方法中使用這些多胺化合物從天然和工業流體流，如天然氣、燃燒氣、天然氣、合成氣、沼氣和其他工業流體流中去除酸性污染物。本發明的組合物和方法對去除、吸收或隔離酸性污染物和硫化污染物包括CO2，H2S，RSH，CS2，COS，和SO2是很有用的。
文檔編號B01D53/14GK102470340SQ201080030227
公開日2012年5月23日 申請日期2010年6月29日 優先權日2009年6月30日
發明者A·M·布萊爾, K·B·沙旺特, K·N·加塞德, W·J·安德魯斯 申請人:納爾科公司