從氣體中一步脫除酸性組分和水的方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及脫酸脫水領(lǐng)域，提供了一種從氣體中一步脫除酸性組分和水的方法，包括：將含有酸性組分和水的待處理氣體與吸收劑接觸進(jìn)行脫酸脫水處理，以獲得脫除了酸性組分和水的氣體以及吸收了酸性組分和水的富吸收劑，然后將富吸收劑進(jìn)行再生處理，并將再生處理后得到的貧吸收劑循環(huán)用于脫酸脫水處理過程；其中，所述吸收劑為胺類化合物或者胺類化合物與醇類化合物的混合物；所述再生處理的過程包括：將富吸收劑依次進(jìn)行加熱和超重力解吸再生，以獲得作為液相流出物的貧吸收劑以及作為氣相流出物的含有酸性組分和水的氣體。本發(fā)明專利技術(shù)提供的方法能夠在同一工序中實現(xiàn)一步脫酸脫水的目的并有效地在較低的溫度下對富吸收劑進(jìn)行再生。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種從氣體中一步脫除酸性組分和水的方法。
技術(shù)介紹
在能源、石油化工與環(huán)保領(lǐng)域內(nèi)，有一些氣體(如天然氣、頁巖氣、合成氣、煤制氣、干氣等)通常含有一定量的酸性組分(如H2S、CO2、SO2等)和水，為了環(huán)保和使用要求，需要將這些氣體中的酸性組分和水脫除到一定程度之后才能滿足后續(xù)使用或深加工工藝的要求。目前，氣體中的酸性組分和水是分成兩個步驟脫除的，通常是脫除酸性組分之后再脫除水。脫除酸性組分和水的基本工作流程是類似的，其包括在吸收塔中用吸收劑吸收酸性組分或水，然后富吸收劑輸送到再生裝置中解吸再生，得到貧吸收劑，貧吸收劑返回到吸收塔中重新使用。因為吸收酸性組分和水的吸收劑不同以及解吸溫度的不同，目前工業(yè)上還沒有在一個步驟中同時脫除酸性組分和水的方法。以天然氣為例，從井口開采出來的天然氣含有一定量的CO2、H2S和水。為了滿足運輸和使用的要求，必須將天然氣中的H2S和水脫除到一定的程度，才能滿足天然氣出廠的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。目前，天然氣脫除H2S和水的工藝過程是分開的，通常采用先脫硫后脫水的工藝流程。天然氣脫硫通常采用有機胺法脫硫、生物脫硫、絡(luò)合鐵法脫硫、栲膠法脫硫等。脫硫劑各有不同，常用的有機胺脫硫劑包括乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、N-甲基二乙醇胺(MDEA)、二甘醇胺、四甲基乙二胺、哌嗪等；生物脫硫法常用碳酸鈉和碳酸氫鈉的混合溶液作為脫硫劑；絡(luò)合鐵法采用鐵的絡(luò)合溶劑作為脫硫劑；栲膠法采用混合單寧組分作為脫硫劑。各脫硫方法工藝各有不同，其中最為常用的是有機胺法脫硫，當(dāng)然，不同配方的有機胺脫硫劑可以在脫除硫化氫的同時不同程度地脫除二氧化碳和其它硫化物。在天然氣有機胺法脫硫過程中，天然氣在吸收塔中與脫硫劑(如MDEA水溶液)逆流接觸，使其中的硫化氫被MDEA吸收，脫硫后的天然氣進(jìn)入下一工序，而吸收H2S的MDEA水溶液進(jìn)入閃蒸罐閃蒸脫除其中溶解的烴類，然后進(jìn)入再生塔中再生，再生溫度一般在116-120℃之間，再生溫度低會導(dǎo)致H2S解吸不完全，影響貧液吸收H2S效果，而溫度過高則會導(dǎo)致MDEA溶液的熱降解(例如超過140℃)，使得脫硫效果下降。天然氣脫水的方法主要有冷卻法、溶劑吸收法和固體吸附法三種。其中，溶劑吸收法中常見的脫水劑有三甘醇、二甘醇、乙二醇等。采用溶劑吸收法對天然氣脫水的工藝包括：將待脫水的天然氣送入吸收塔中與脫水劑逆流接觸，使其中的飽和水被吸收脫除，脫水后的天然氣引入下一個工藝，而吸水后的脫水劑富液需要進(jìn)行再生。在此過程中，脫水劑的濃度與待脫水的氣體露點降有直接關(guān)系。脫水劑的濃度越高，氣體露點降低得越多。在實際生產(chǎn)過程中，一般要求脫水劑的濃度高于99重量％。以三甘醇脫水劑為例，傳統(tǒng)的脫水再生方法為先將吸水后的脫水劑富液引入閃蒸罐中閃蒸，分離出部分烴類，然后再將脫水劑富液進(jìn)行過濾，去除降解產(chǎn)物和雜質(zhì)，最后再將過濾物料引入再生塔內(nèi)進(jìn)行精餾再生，得到脫水劑貧液。上述脫水劑再生工藝過程比較復(fù)雜，能耗較高，并且三甘醇濃度很難達(dá)到99重量％以上(一般只有98.5重量％)。如果要使再生后的脫水劑的濃度更高，需要增加其他手段。此外，在脫水劑如三甘醇的再生過程中，一般需要將再生塔塔底的溫度控制在204℃以下，否則三甘醇很容易過熱分解，而操作溫度低于190℃又會導(dǎo)致三甘醇貧液中的水分較高(高于1.5重量％)，所以加熱過程中溫度控制范圍小，在實際操作過程中不可避免地會有局部過熱情況發(fā)生，導(dǎo)致脫水劑質(zhì)量劣化，主要表現(xiàn)在含水量增大、熱降解、氧化、發(fā)泡、pH降低、淤渣結(jié)垢等。綜上所述，氣體(例如天然氣、頁巖氣等)脫除酸性組分的工藝過程與脫除水的工藝過程相同，如果將兩個工藝過程合并為一個工藝過程，無疑將會極大地減少氣體脫酸和脫水過程的投資和運行費用，節(jié)約成本，有效提高氣體凈化處理效率。然而，脫酸和脫水過程的工藝參數(shù)有著很大的區(qū)別，具體表現(xiàn)在：(1)采用不同的吸收劑，例如脫硫常采用有機胺脫硫劑例如MDEA，脫水常采用醇類例如三甘醇；(2)再生溫度相差大，MDEA再生溫度為116-120℃，而三甘醇再生溫度卻高達(dá)195-204℃。因此，脫酸和脫水雖然工藝相同，但是因為吸收劑和再生溫度的差異很難合并到一個工藝中。例如，CN103265988A公開了一種天然氣凈化處理方法，其包括：第一步，天然氣脫硫；第二步，脫硫后的天然氣脫除二氧化碳；第三步，脫除二氧化碳的天然氣進(jìn)行脫水處理，獲得純凈的天然氣。雖然采用該方法可以提高天然氣凈化效率，且不會對環(huán)境造成任何污染，但是該方法需要通過三個工藝即三套裝置來實現(xiàn)天然氣中酸性組分(硫化氫和二氧化碳)和水的脫除，工藝過程復(fù)雜，投資和運行成本高。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是為了克服采用現(xiàn)有的方法無法將脫酸和脫水工藝合并到一個工藝中的缺陷，而提供了一種新的從氣體中一步脫除酸性組分和水的方法。具體地，本專利技術(shù)提供了一種從氣體中一步脫除酸性組分和水的方法，該方法包括：將含有酸性組分和水的待處理氣體與吸收劑接觸進(jìn)行脫酸脫水處理，以獲得脫除了酸性組分和水的氣體以及吸收了酸性組分和水的富吸收劑，然后將富吸收劑進(jìn)行再生處理，并將再生處理后得到的貧吸收劑循環(huán)用于所述脫酸脫水處理過程；其中，所述吸收劑為胺類化合物或者胺類化合物與醇類化合物的混合物；其中，所述再生處理的過程包括：將所述富吸收劑進(jìn)行加熱，并將加熱后的富吸收劑進(jìn)行超重力解吸再生，以獲得作為液相流出物的貧吸收劑以及作為氣相流出物的含有酸性組分和水的氣體。本專利技術(shù)的專利技術(shù)人經(jīng)過深入研究后發(fā)現(xiàn)，一方面，在現(xiàn)有的胺法脫硫工藝中，脫酸劑都是以其水溶液的形式使用的(例如在天然氣脫硫工藝中常使用40-50％的MDEA水溶液，在干氣和液化氣脫硫工藝中常使用約30％的MDEA水溶液)，而不是以純態(tài)的形式使用，顯然，脫酸劑的水溶液是不可能達(dá)到氣體脫水目的的，相反，脫硫過程中會向氣體中引入飽和水，這也是天然氣、沼氣、頁巖氣等現(xiàn)有工藝中先脫酸后脫水的原因。另一方面，在現(xiàn)有的氣體脫水工藝中，如果氣體中含有高含量的酸性組分(特別是硫化氫氣體)，采用脫水劑例如TEG脫水時，少量硫化氫會溶解進(jìn)入TEG溶液中，在隨后的再生加熱過程中會釋放出來，因為再生溫度高(190℃以上)，不僅會導(dǎo)致設(shè)備腐蝕，而且在高溫下，酸性環(huán)境會導(dǎo)致TEG加速降解劣化，一般需要添加特殊的工藝進(jìn)行富液氣提，且氣提氣體用量較大，不僅不經(jīng)濟(jì)，而且大量的含氣提氣體的硫化氫氣體還需要壓縮進(jìn)入原料氣中，工藝復(fù)雜，操作難度大。而本專利技術(shù)提供的脫除酸性組分和水的方法直接將純態(tài)的胺類化合物或者胺類化合物和醇類化合物的混合物作為吸收劑使用，并采用特定的再生方法對富吸收劑進(jìn)行再生，這種特定的吸收劑和再生方法能夠起到良好的配合作用，從而能夠在同一工序中實現(xiàn)一步脫酸脫水的目的，同時也兼顧了吸收酸性組分和水的吸收劑再生條件的差異，避免了吸收劑在再生過程中由于過熱而引起的降解劣化，進(jìn)而有效地在較低的溫度下對富吸收劑進(jìn)行再生。與傳統(tǒng)的方法相比，本專利技術(shù)提供的從氣體中一步脫除酸性組分和水的方法具有如下優(yōu)勢：首先，將脫酸和脫水過程合并于一個工藝過程中，不僅減少了設(shè)備投資，而且使得氣體凈化過程更加簡易，降低了凈化成本；其次，所述吸收劑通過本專利技術(shù)提供的方法解吸再生，極大地提高本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種從氣體中一步脫除酸性組分和水的方法，該方法包括：將含有酸性組分和水的待處理氣體與吸收劑接觸進(jìn)行脫酸脫水處理，以獲得脫除了酸性組分和水的氣體以及吸收了酸性組分和水的富吸收劑，然后將所述富吸收劑進(jìn)行再生處理，并將再生處理后得到的貧吸收劑循環(huán)用于所述脫酸脫水處理過程；其中，所述吸收劑為胺類化合物或者胺類化合物與醇類化合物的混合物；其中，所述再生處理的過程包括：將所述富吸收劑進(jìn)行加熱，并將加熱后的富吸收劑進(jìn)行超重力解吸再生，以獲得作為液相流出物的貧吸收劑以及作為氣相流出物的含有酸性組分和水的氣體。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種從氣體中一步脫除酸性組分和水的方法，該方法包括：將含有酸性組分和水的待處理氣體與吸收劑接觸進(jìn)行脫酸脫水處理，以獲得脫除了酸性組分和水的氣體以及吸收了酸性組分和水的富吸收劑，然后將所述富吸收劑進(jìn)行再生處理，并將再生處理后得到的貧吸收劑循環(huán)用于所述脫酸脫水處理過程；其中，所述吸收劑為胺類化合物或者胺類化合物與醇類化合物的混合物；其中，所述再生處理的過程包括：將所述富吸收劑進(jìn)行加熱，并將加熱后的富吸收劑進(jìn)行超重力解吸再生，以獲得作為液相流出物的貧吸收劑以及作為氣相流出物的含有酸性組分和水的氣體。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述胺類化合物為選自乙醇胺、二乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、二甘醇胺、四甲基乙二胺和哌嗪中的至少一種；所述醇類化合物為選自乙二醇、二甘醇、三甘醇和四甘醇中的至少一種。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述脫酸脫水處理在超重力吸收器中進(jìn)行。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，該方法還包括從所述脫除了酸性組分和水的氣體中回收攜帶的吸收劑。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述加熱后的富吸收劑的溫度為100-160℃，優(yōu)選為110-140℃。6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的方法，其中，所述超重力解吸再生的操作條件包括：溫度為100-160℃，轉(zhuǎn)速為100-5000r/min。7.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的方法，其中，所述富吸收劑的再生處理過程還包括：在所述超重力解吸再生的過...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李云龍，童揚傳，朱純峰，周躍，王媛，
申請(專利權(quán))人：北京思踐通科技發(fā)展有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：北京;11