酸性气体吸收剂组合物制造技术

本发明专利技术提供了包含取代的聚胺作为酸性气体洗涤溶液的新颖的组合物和在工业系统中利用该组合物的方法。本发明专利技术涉及在工业过程中这样的聚胺化合物从天然的和工业流体流诸如天然气、燃烧气体、天然气、合成气、生物气和其它工业流体流中除去酸性污染物的用途。本发明专利技术的组合物和方法对于除去、吸收或螯合包括CO2、H2S、RSH、CS2、COS和SO的酸性污染物和硫化物污染物来说是有用的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利技术的
本专利技术大体涉及新颖的化合物作为酸性气体洗涤溶液的用途。更具体地，本专利技术涉及取代的杂环胺和聚胺化合物在工业过程中从天然和工业流体流诸如天然气、燃烧气体、合成气流和烃类流体中除去酸性污染物的用途。本专利技术特别涉及从具有酸气杂质的气流中除去二氧化碳的工艺。专利技术背景天然气是气态烃类和非烃类杂质和污染物的混合物。除去例如二氧化碳和酸性硫化物污染物(例如，CO2、H2S、RSH、CS2、COS、SO2等等)来满足注入分配管线的天然气的质量和法规要求是主要的工业负担。这样的污染物常常是腐蚀性的并且还可损害气体的热值。另外，越来越多地关注因CO2和其它排放物引起的全球变暖促使对更加有效且经济地捕获这种污染物的方法做出巨大的投资。通常可获得的商品链烷醇胺的水溶液一般被用作气体处理中的洗涤溶液(化学吸收剂)。这些洗涤系统的目的是为了从原气流中除去酸性污染物。由于能源的减少以及环境限制的紧张，在气化过程中“桶底(bottom of the barrel)”的经济使用日益增加。批准了许多新项目，大多数新项目在处理过程中均需要酸性气体净化来除去污染物。出于种种原因，诸如次级CO2市场、提高原油采收率以及温室气体减排，从烟气中除去CO2也是重要的。弱有机碱诸如单乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)和甲基二乙醇胺(MDEA)包括本领域中已知的许多典型的链烷醇胺溶剂。已知MDEA具有在高压气流中除去CO2和其它酸性气体污染物的优点。使MDEA再生所需的能量是低的，因为它是相对弱的碱，且因此在与CO2反应的过程中形成的化学键比与其它常用的链烷醇胺反应的过程中形成的化学键弱。次级益处在于在吸收过程中形成的化学键的性质。作为叔链烷醇胺，MDEA与CO2反应以形成碳酸氢根离子而不是氨基甲酸盐，这导致了1∶1的MDEA与CO2的反应比。相反，其它常用的伯链烷醇胺和仲链烷醇胺优先形成氨基甲酸盐并且需要2∶1的反应比。CO2和叔链烷醇胺(例如，MDEA)之间的反应通常比CO2和其它常用的伯链烷醇胺和仲链烷醇胺之间的反应更有效。这些组合的益处导致比利用商用伯链烷醇胺和仲链烷醇胺诸如MEA和DEA所能取得的更大效率和能力的工艺。利用叔链烷醇胺的缺点是CO2被间接地吸收，导致与其它商用链烷醇胺相比弱的驱动力和慢的反应速率。在高压气体接触体系中，由于CO2的较高分数使弱驱动力的效果降到最低，这可在液体中实现，该液体由在其之上的气体中的高的CO2分压产生。当气体在低压接触时，驱动力是弱的，因为CO2的分压也是弱的。因此，不存在压力的有利效果，并且在气体和液体之间建立的CO2平衡是低的。叔链烷醇胺由于其低的平衡加载量而不常规地用于低压应用中。其它更常用的伯胺和仲胺诸如MEA和DEA(其为较强的碱)由于其较高的驱动力以及与CO2的增加的反应速率而被用于这些应用中。在这些低压情况下，由于所达到的较大的平衡液体分布，低效的氨基甲酸盐反应的缺点更大。为了在低的分压下增加用于CO2的MDEA的容量，开展了对碱性MDEA工艺的许多改进。这些改进通常涉及向MDEA溶液中添加少量的伯胺或仲胺(如美国专利第5,209,914号和第5,366,709号以及PCT申请第WO03/013699号中描述的)。得到的混合物通常被描述为具有被称为“催化剂”、“吸收促进剂”或“活化剂”的添加剂的配制的或共混的MDEA(例如，美国专利第6,740,230号)。这些添加剂一般通过在低的CO2分压下增加CO2吸入MDEA共混溶液中的速率来起作用，从而与单独的MDEA溶液相比增加CO2在液体中的分数。虽然如所描述的，在除去CO2方面是有效的，但是已知的配制溶剂的商业应用没有那么理想的操作特性。用于配制的添加剂中的一些在MDEA中具有有限的溶解度，这降低了其效力，并且其通常较低的沸点(一些添加剂的沸点不是较低的)进而在维持其浓度方面产生难度。而且，添加剂与CO2的反应产物也是有问题的。因为它们是比MDEA强的有机碱，这些共混物具有需要更多的能量来再生的趋势并且其产物具有有限的溶解度。如果其浓度超过溶液中全部胺的大约20％，则这样的特性限制了它们的效力以及整个过程的效率。因此，对改进用于从高压体系和低压体系中回收酸性污染物的组合物和方法存在工业需求。对兼具伯胺或仲胺的低压平衡能力和在挥发性降低的单一化合物中的叔胺的效率这两种益处的产物存在特别的需求。专利技术简述因此，本专利技术提供了用于从流体流诸如天然气、合成气、燃烧气体、生物气及其它工业流体流中除去二氧化碳和酸性硫化物污染物的新颖的组合物。在整个公开内容中，所提及的气体或流体流旨在包括(不限于)全部上述的流体。在优选的实施方案中，本专利技术的组合物被用于除去、吸收或螯合CO2。在其它优选的实施方案中，组合物被用于除去其它酸性污染物，包括而不限于酸性污染物和硫化物污染物，诸如CO2、H2S、RSH、CS2、COS和SO2。在一个方面中，本专利技术是在工业过程中用于从流体流中吸收酸性污染物的吸收剂液体组合物。组合物包括具有以下通式，结构(I)，的至少一种吸收剂组分。R1是H、烷基、氨基烷基，或结构(II)。优选地，如果R1是H，则R10、R11、R12或R13中的至少一个不是H，并且如果R1是结构(II)，则R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16或R17中的至少一个不是H。每个R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16和R17独立地是H、烷基或氨基烷基，并且每个m、n和o独立地是0、1或2，并且每个p和q独立地是0、1、2、3或4。在另一个方面中，本专利技术是用于降低在工业流体流中的酸性污染物的工艺。工艺包括使流体流与所描述的组合物接触以形成洗过的流体流和富酸性气体的洗涤液体。从富酸性气体的洗涤液体中使包括所描述的吸收剂组分的至少一部分的组合物的至少一部分再生。本专利技术的优点是提供具有特定分子结构的新颖的组合物，该组合物提供在低压和高压环境中都比常用的链烷醇胺溶剂更低的挥发性以及更大的对酸性污染物的工作容量。本专利技术的另一个优点是提供如下的新颖的组合物，该组合物降低在天然气、合成气和烟气中的酸性污染物并且在低气压下具有对酸性污染物的增加的液体容量。本专利技术的另外的优点是提供如下的新颖的组合物，该组合物降低在天然气、合成气和烟气中的酸性污染物并且具有降低的再生能(en本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.11.19 US 12/950,5181.一种用于在工业过程中从流体中吸收酸性污染物的洗涤液体组
合物，所述组合物包含：
(a)具有通式的至少一种吸收剂组分，包括其碳酸盐、碳酸氢盐、
氨基甲酸盐、脲和酰胺及其盐：
(i)R1选自由以下组成的组：H、烷基、氨基烷基，及以下结
构(II)，
(ii)每个R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8和R9独立地是氢、烷
基或氨基烷基
(iii)每个R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16和R17独立地是
H、烷基或氨基烷基；其中如果R1是H，则R10、R11、R12或R13中的至少一个不是H，并且如果R1是结构(A)，则R10、R11、
R12、R13、R14、R15、R16或R17中的至少一个不是H，
(iv)每个m、n和o独立地是0、1或2，
(v)每个p和q独立地是0、1、2、3或4；及
(b)溶剂。
2.如权利要求1所述的组合物，其中R2、R3、R4、R5、R6、R7、
R8或R9中的至少一个不是H，并且R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16或R17中的至少一个不是H。
3.如权利要求1所述的组合物，其中p和q独立地是0、1或2。
4.如权利要求1所述的组合物，其中R1至R17的所述烷基独立地选
自由以下组成的组：甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基和异丁基。
5.如权利要求1所述的组合物，其中R1至R17的所述氨基烷基独立
地选自由以下组成的组：2-氨丙基、2-氨丁基、氨乙基和氨丙基。
6.如权利要求1所述的组合物，其中所述吸收剂组分包括选自由以
下组成的组的至少一种：结构1-97，其中R＝H、甲基、乙基、丙基、异
丙基及其组合。
7.如权利要求1所述的组合物，其中所述吸收剂组分包括选自由以
下组成的组的至少一种：2-氨丙基-哌嗪；2-氨丁基-哌嗪；1-乙酰基哌嗪；
1-甲酰基哌嗪；1，4-双-氨乙基-哌嗪；1，4-双-氨丙基-哌嗪；1，4-双-氨丁基-
哌嗪；1，4-双-(2-氨丙基)-哌嗪；1，4-双-(2-氨丁基)-哌嗪；1，4-双-(N-甲基-氨
乙基)-哌嗪；...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·M·布莱尔，K·N·加塞德，W·J·安德鲁斯，K·B·沙旺特，
申请(专利权)人：纳尔科公司，
类型：
国别省市：