一种用于含有酸性气体的气体混合物脱酸的方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种有效的气体混合物的脱酸工艺，更具体地，涉及一种使用吸收剂吸收酸性气体后再浓缩的方法，将酸性气体从气体混合物中分离，所述工艺可增加将酸性气体从气体混合物中分离的吸收速率，并减少用于脱酸操作的总能耗。
【背景技术】
[0002]许多生产工艺需要从气体混合物中脱除酸性气体，例如，初始天然气或者其他包括大量酸性气体的气体混合物的脱酸，所述的酸性气体包括硫化氢(H2S)、二氧化碳(C02 )或者类似污染物质。脱酸工艺将气体混合物中的酸性气体杂质降低到可接受的层次。该步骤通常由胺处理工艺完成，所述胺处理工艺在各种类型的工业生产中较为常见，例如炼油厂、天然气加工厂和化工厂。胺处理工艺包括利用胺的水溶液脱除酸性气体(例如硫化氢和二氧化碳)的工艺。
[0003]通常的脱酸工艺是气-液吸收工艺，典型的气-液吸收工艺通常包括将含有欲脱除的酸性气体的气体混合物与液态胺溶液接触，借助胺溶液作为吸收酸性气体的吸收剂。在工业生产中，最普遍使用的胺为醇胺，例如一乙醇胺(MEA)和二乙醇胺(DEA)。近来，将甲基二乙醇胺(MDEA)用于二氧化碳(C02)的分离成为工业生产所关注的应用。目前，二异丙醇胺(DIPA)用于砜胺法工艺以及SCOT工艺，所述SCOT工艺用于克劳斯(Claus)装置酸性尾气净化。
[0004]在典型的气-液吸收工艺中，当酸性气体被吸入到吸收单元中的吸收剂后，富气吸收剂被送入再生单元，在所述再生单元中，富气吸收剂经处理和分离后再生分化为被吸收的气体和贫气吸收剂。而后，将所述再生的贫气吸收剂循环回至吸收单元，并且依据使用者的目的，将酸性气体收集或者排放。在此类型的气-液吸收中，所述再生工艺的能耗占总能耗比重80%以上，因为必须再生全部的吸收剂，以便在吸收单元中重复使用。此外，所述典型的气-液吸收工艺限于一种液相形式使用一种吸收剂。
【发明内容】
[0005]本发明涉及一种有效的气体混合物的脱酸工艺，更具体地，涉及一种使用吸收剂吸收酸性气体后再浓缩的方法将酸性气体从气体混合物中分离，所述工艺可增加将酸性气体从气体混合物中分离的吸收速率，并减少用于脱酸操作的总能耗。
[0006]本发明的技术方案是，一种用于含有酸性气体的气体混合物脱酸的方法，所述方法包括:
[0007]a、将酸性气体混合物与吸收单元中的吸收剂接触，所述吸收剂是以初始浓度溶解在溶剂中的一种物质，所述物质选自如下成分中的一种或一种以上:胺，氨基酸盐、酰胺、碱、碱盐、碱土盐、铵盐、尿素、碱金属膦酸盐、碳酸盐、硼酸盐、酸性亚磷酸盐、亚磷酸盐、phosphonite、次磷酸盐、膦酸盐、酸性磷酸盐、焦亚磷酸盐、碳酸氢盐、偏硼酸盐、二硼酸盐、四硼酸盐、五硼酸盐；
[0008]b、令所述吸收剂吸收酸性气体形成富气吸收剂；
[0009]C、令所述富气吸收剂浓缩形成浓缩物质相；
[0010]d、令所述浓缩物质相从所述吸收剂的剩余部分中分离；所述浓缩物质相包含浓度高于初始浓度的浓缩物质和被吸收的酸性气体，其中浓缩物质包括物质或者其化学改性物(the agent having chemical modificat1n),被吸收的酸性气体包括酸性气体或者其化学改性物(the acid gas having chemical modificat1n);
[0011]e、将所述吸收剂的剩余部分循环回至吸收单元；
[0012]f、将所述浓缩物质相送至再生单元，以得到酸性气体和所述浓缩物质；并且，
[0013]g、将经过再生的浓缩物质循环回至吸收单元。
[0014]上述物质的初始浓度为0.001-99.9wt%。
[0015]在一个优选的实施方案中，所述方法包括:
[0016]a、将酸性气体混合物与吸收单元中的吸收剂接触，所述吸收剂是以初始浓度溶解在溶剂中的胺；所述胺的初始浓度为0.001-99.9wt% ；
[0017]b、令所述吸收剂吸收酸性气体形成富气吸收剂；
[0018]C、令富气吸收剂浓缩形成浓缩胺相；
[0019]d、令所述浓缩胺相从所述吸收剂的剩余部分中分离；所述浓缩胺相包含浓度高于初始浓度的浓缩胺和被吸收的酸性气体，其中浓缩胺包括胺或者其化学改性物(the aminehaving chemical modificat1n),被吸收的酸性气体包括酸性气体或者其化学改性物(the acid gas having chemical modificat1n);
[0020]e、将所述吸收剂的剩余部分循环回至吸收单元；
[0021]f、将所述浓缩胺相送至再生单元，以得到酸性气体和所述浓缩胺；并且，
[0022]g、将经过再生的浓缩胺循环回至吸收单元。
[0023]进一步地，所述酸性气体选自如下气体物质中的一种或一种以上:二氧化碳(CO2),二氧化硫(SO2)、三氧化硫(SO3)、硫化氢(H2S)、氧硫化碳(COS)、二硫化碳(CS2)、硫醇(RSH)、一氧化氮(NO )、二氧化氮(NO2)、氟化物、盐酸。
[0024]优选的是，上述方法中的胺选自如下物质的一种或一种以上:有机胺，单乙醇胺、
二乙醇胺、三乙醇胺、乙醇胺、异丙醇胺、亚乙基胺、烷基-烷烃醇胺、甲基二乙醇胺、哌啶、二丁胺、二异丙胺；
[0025]优选的是，所述溶剂选自以下成分的一种:水、胺、氨基酸、氨基酸盐、酰胺、醇、乙二醇、硫醇、苯酚、烷烃、不饱和碳氢化合物、醚、酯、醛、酮、羧酸、膦酸、乙二醇醚、碳酸亚烃酯、碳酸二酯、环丁砜、离子液体、聚合物、有机硅溶剂、有机氟溶剂；或者包含一种或多种盐和/或者碱的水溶液、一种或多种盐和/或者碱的有机溶液，所述盐选自如下的组:碱、碱盐、碱土盐、铵盐、尿素、碱金属膦酸盐、烷醇胺盐、碱土盐、磷酸盐、酸性亚磷酸盐、亚磷酸盐、phosphonite、次磷酸盐、膦酸盐、酸性磷酸盐、焦亚磷酸盐、碳酸盐、碳酸氢盐、硼酸盐、偏硼酸盐、二硼酸盐、四硼酸盐和五硼酸盐，及所述各种盐的衍生物。
[0026]相比于由胺单独吸收酸性气体的吸收速率，所述溶剂可增加酸性气体吸入吸收剂内的吸收速率。
[0027]进一步地，所述胺选自包括如下物质中的一种或一种以上:单乙醇胺、二乙醇胺、
哌啶、二丁胺，或二异丙胺、三乙醇胺、乙醇胺、异丙醇胺、亚乙基胺、烷基-烷烃醇胺和甲基二乙醇胺；所述溶剂包括如下物质中的至少一种:水、醇、乙二醇、乙二醇醚、十甲基四硅氧烷以及十甲基四硅氧烯、五倍子酸、二甲基二硫代氨基甲酸锌、苯醌、碳酰肼、哌嗪、一种或多种盐和/或者碱的水溶液、一种或多种盐和/或者碱的有机溶液、所述碱和盐包括氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢钾。
[0028]所述步骤a的吸收，步骤c的浓缩和步骤d的分离可以同时发生也可以非同时发生。
[0029]所述步骤a的吸收，步骤c的浓缩和步骤d的分离可以在同一单元中发生，也可以在不同单元中发生。
[0030]在一个优选的实施方案中，所述浓缩方法包括相转化方法(Phase Transit1nalMethod)，相变化方法(Phase Change Method)，蒸发方法，气化方法，结晶方法，膜分离方法，渗透蒸发，萃取，过滤方法，浓缩方法也包括通过温度变化，压力变化，浓度变化，溶解度变化所弓I起的提浓过程，以及能够提供浓缩的任何设备。。
[0031]根据本发明的方法，较好的是，所述吸收单元是一个吸收器、一个膜接触器以及能够提供气、液接触的任何设备。
[0032]在一个实施方案中，包括一种再生方法，所述再生方法选自由如下方法构成的组:热分解法、气提法、汽提法、真空法、蒸馏法、通过膜接触器进行处理、渗透汽化法、压差法、微波法，包括通过温度变化，压力变化，达到再生的方法，及以上方法的组合。
[0033]进一步地，所述再生方法选自热分解法、气提法、汽提法、真空法、蒸馏法、及以上方法的组合。
[0034]在一个优选的实施方案中，所述浓缩胺相再生前的浓缩胺的浓度多于50wt%.再生时，浓缩胺的浓度越高越好。在一个更优选的实施方案中，所述浓缩胺相再生前的浓缩胺的浓度为88wt%-100wt%.
[0035]在另一个优选的实施方案中，所述浓缩物质相再生前的浓缩物质的浓度多于50wt%.在更优选的实施方案中，所述浓缩物质相