用于高温选择性吸收硫化氢的方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及从包含硫化氢和二氧化碳的气体混合物中高温选择性吸收硫化氢的 方法。
【背景技术】
[0002] 在气体处理领域使用某些胺化合物和溶液从气体混合物中分离酸性气体如C02、 H2S、CS2、HCN和COS是已知的。US 3,347,621公开了一种从气体混合物中分离酸性气体的 早期方法。在该专利中公开的方法使用包含烷醇胺和砜的液体吸收剂与含酸性气体组分的 气体混合物接触。公开在处理包含明显浓度H 2S、0)2和COS的气体混合物中使用烷醇胺和 砜的溶液的其它早期专利有US 3, 965, 244和US 3, 989, 811。
[0003] US 4, 894, 178、US 4, 961，873和其它专利均公开了已发现某些具体限定的严重位 阻胺化合物混合物可用于从包含硫化氢和二氧化碳的气态流体中选择性吸收硫化氢。这些 专利表明，其中所公开的包含某些具体限定的严重位阻胺化合物的吸收剂组合物特别选择 性吸收包含硫化氢以及二氧化碳的流体中的硫化氢。这些专利的教导涉及的是提供具有良 好的H 2S选择性、负载和容量特征的吸收组合物，而不是提供具有改进的高温吸收特性的吸 收组合物或提供从包含硫化氢和二氧化碳的气体物流中高温选择性吸收硫化氢的吸收方 法。
[0004] 在典型的气体处理吸收过程中，将贫吸收剂引入使待处理气体物流与贫吸收剂接 触的吸收塔中。当在最冷的可行温度下使气体物流与贫吸收剂接触时，通常得到较好的吸 收。在通过冷却贫吸收剂的各种方式可以提供的更冷温度下，吸收趋于更好。如通过空气 或水冷换热器和通过制冷系统可以冷却贫吸收剂。
[0005] 有许多要求在严格、高温过程条件下操作吸收气体处理系统的情况。例如，在世界 的某些地理区域中，环境条件限制了空气冷却的有效使用。而且，还可能限制了冷却水可利 用性和其它冷却方式。在这些情况中，可以使用制冷系统，但它们有昂贵和操作成本高的缺 点。即使在理想条件下，有时吸收气体处理过程仍要求或受益于使用用于在使贫吸收剂与 待处理气体物流接触之前冷却该贫吸收剂的制冷系统。
[0006] 除了与使用用于冷却气体处理过程的贫吸收剂的系统相关的资本成本和操作费 用以外，当吸收阶段的温度条件很高时，从吸收塔获得的处理后气体通常可能包含明显浓 度的蒸发的吸收剂。与处理后气体一起损失的吸收剂成本可能很明显，这些损失随着吸收 塔操作温度的升高而增加。使这些吸收剂损失最小化的一种方式是通过应用用于回收处理 后气体物流中包含的蒸发的吸收剂的系统如水洗系统。
[0007] 希望H2S选择性气体处理系统包括的吸收接触步骤可以在比典型的温度条件更高 的温度条件下操作而没有与处理后气体物流一起蒸发的吸收剂明显损失，同时仍用于明显 选择性降低在处理后气体物流中的h 2s。
[0008] 还可能有益的是，所述高温吸收气体处理过程可以不需贫吸收剂制冷冷却系统向 该过程的吸收塔提供冷却的贫吸收剂而操作。而且，对于这种高温吸收气体处理过程，不需 吸收剂回收系统从处理后气体物流中回收蒸发的吸收剂而操作可能是有益的。
【发明内容】
[0009] 因此，提供了从包含硫化氢和二氧化碳的气体物流中高温选择性吸收硫化氢的方 法，其中所述方法包括：在高温吸收条件下使所述气体物流与包含多分散聚乙二醇（PEG) 混合物和叔丁基胺的胺化反应产物的吸收剂组合物接触，其中所述多分散聚乙二醇（PEG) 混合物的平均分子量为180-1000 ;和获得硫化氢浓度降低的处理后气体物流。
[0010] 从包含硫化氢和二氧化碳的气体物流中高温选择性吸收硫化氢的方法的另一个 实施方案包括：在大于50°C的接触温度下将贫含H 2S的吸收剂组合物引入接触塔，用于 使所述贫含H2S的吸收剂组合物与所述气体物流接触；和从所述接触塔中获得具有小于 15ppmv的所述胺化反应产物的胺浓度的处理后气体物流和富含H 2S的吸收剂组合物。
【附图说明】
[0011] 图1为对于本发明吸收剂组合物和现有技术吸收剂溶剂MDEA的蒸气压的图线。
[0012] 图2的图线针对利用本发明吸收剂组合物和现有技术吸收剂溶剂MDEA的情况作 为吸收处理温度的函数给出了处理后气体物流中计算出的吸收剂（胺）浓度。
[0013] 图3的图线作为待处理气体中包含的CO2的函数给出了本发明胺混合物和MDEA提 供的来自高温条件下操作的吸收塔的处理后气体流出物中的测量的H 2S浓度。
[0014] 图4的图线给出了通过胺混合物和MDEA在高温吸收条件下吸收的气体进料物流 中包含的总〇) 2百分比。
[0015] 图5给出了利用高温吸收过程的气体吸收和再生过程系统的简化流程图。
【具体实施方式】
[0016] 本发明方法用于在不常见的高吸收接触温度条件下从包含硫化氢和二氧化碳的 气体物流中选择性吸收硫化氢，以有效获得硫化氢浓度明显降低的处理后气体物流。也可 以在相对低吸收接触压力条件下进行吸收接触。通过使用新的吸收剂组合物，使在这些高 温和低压的困难吸收条件下有效选择性吸收H 2S成为可能，如本文所详细描述的，所述吸收 剂组合物的某些特性使其成为H2S高选择性吸收剂，即使在高温吸收条件下使用时也是如 此。
[0017] 本发明方法解决了在限制用水和空气冷却吸收剂和要求制冷冷却的位置操作吸 收气体处理操作中通常遇到的一些问题。由于本发明方法的高温容量，可以降低和在一些 情况下甚至消除或避免了与操作气体吸收系统相关的制冷冷却成本。
[0018] 本发明方法还解决了与当在高温条件下操作时在吸收塔-接触塔中气化吸收剂 相关的问题，和当在高温和/或低压的困难条件下操作吸收塔时与处理后气体物流一起离 开的蒸发的吸收剂最小化。这可以取消安装或使用用于回收处理后气体物流中的蒸发的吸 收剂的昂贵吸收剂回收系统的需求。
[0019] 可以从多种气体混合物源获得本发明方法的包含硫化氢（H2S)和二氧化碳（CO 2) 的气体物流。该气体混合物可以包括通过包括沥青砂热解的过程产生的含烃气体和通过精 炼焦化器和裂化单元和其它原油石油精炼操作产生的含烃气体。也可以处理具有一定浓度 酸性化合物如C02、H2S、CS2、HCN和COS的天然气物流。
[0020] 该方法还可以用于处理包含非常低的浓度烃和甚至没有实质烃浓度或基本没有 烃浓度或基本不存在烃的气体物流。如果有的话，这种烃浓度非常低的气体物流的一个例 子是Claus单元尾气物流。
[0021] 因为本发明的特征之一使得即使在苛刻的吸收条件下相比CO2选择性吸收H2S，所 以它特别可用于处理Claus尾气物流。通常Claus尾气物流的H 2S浓度比其二氧化碳浓度 低，但H2S浓度仍趋于太高而不能使物流进行燃烧或释放到空气中。因此，通常希望从尾气 物流中除去大部分H 2S和使用除去的H2S作为循环进料进入Claus单元。然而，通常不希望 将含有回收的H 2S的CO2循环到Claus单元，因为CO 2经过该单元无变化而只是加重了该单 元负载。
[0022] 通常Claus单元尾气物流的H2S浓度为约0· 2-4vol % (2, 000-40, OOOppmv)。更 具体地，H2S 浓度可以为 4, 000-15, OOOppmv，和甚至为 6, 000-12, OOOppmv。
[0023] 尾气物流的CO2浓度有时可以高达该气体物流的90vol %，这取决于Claus单元热 步骤中使用的特定燃烧气体。例如，如果在Claus单元热步骤中使用纯氧燃烧气体以燃烧 H2S,尾气中的氮气很少和CO2的浓度非常高。但是当将空气作为燃烧气体时，那么尾气中 的CO 2浓度将低得多和N2浓度将是尾气的主要组分。一般地，尾气中的CO2浓度远高于其 H2S浓度，尾气中的CO2浓度可以为lvol% (10,000ppmV)-60vol%。更特别地，CO2浓度为 2-50vol%或 3-40vol%。
[0024] 在典型情况下，空气是Claus单元热步骤的燃烧气体，尾气物流包含作为主要部 分的分子氮（N 2)，其浓度通常为40_80vol %。
[0025] 通过该过程处理的含烃气体物流，除了酸性组分H2S和CO2，可以包含通常气态的 烃如甲烷、乙烷和丙烷。该过程能够处理其中组分以非常宽范围的浓度存在的气体混合物。 例如，待处理的气体混合物可能包含浓度高达30mol %或甚至更高的H2S，和0)2与H 2S的 摩尔比可以为0. 1:1-10:1。气体物流的剩余余量可以包含通常气态的烃或氮或其它组分 或它们的任何组合。可以通过该方法处理的气体物流的例子可以包含浓度为约0.1 vol. % (1，OOOppmv) -20vol. % 的 H2S 和 0)2浓度使得 CO 2与 H 2S 的摩尔比为 0· 1:1-5:1 〇
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