從酸性氣體吸收劑中脫除熱穩定性鹽的方法技術

一種通過相分離再生包含胺和熱穩定性鹽的酸性氣體吸收劑的方法，包括：a)使酸性氣體吸收劑與堿性溶液混合，形成pH值高于胺的pH等當量點的混合物；b)將混合物冷卻至低于50℃的溫度；c)將混合物分離為再生后的酸性氣體吸收劑和廢物流；d)收集與廢物流分離的再生后的酸性氣體吸收劑。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及包含胺和熱穩定性鹽的酸性氣體吸收劑的再生。
技術介紹
為了從氣體物流中脫除SO2,已知的是應用可再生的含水胺吸收劑的方法。將吸收劑暴露于氣體物流以從氣體物流中吸收SO2，產生貧含SO2的處理后氣體物流和含胺 SO2鹽的廢吸收劑。廢吸收劑中的胺SO2鹽在所述方法的再生塔中在高溫和氣提蒸汽下分解為氣態的SO2和相應的游離堿性胺，所述氣提蒸汽上行穿過再生塔與向下流動的廢吸收劑逆流。但在工業操作中，酸性氣體捕集過程在過程中經歷進料和/或生成比設計脫除過程所要脫除的酸更強的酸。這些更強的酸與胺溶劑形成不能用蒸汽再生的鹽，且被稱為熱穩定性胺鹽(HSAS)或熱穩定性鹽(HSS)。不管是故意加入還是無意例如在霧中載帶進入，如果鈉陽離子進入溶劑，則作為比胺更強的堿，鈉會從胺中脫除陰離子并形成HSS。如果允許熱穩定性胺鹽積累，它們最終會中和所有的溶劑胺，使其不能如所打算的那樣與酸性氣組分反應并脫除酸性氣體組分。鈉鹽的積聚最終會達到它們的溶解度極限，導致在過程中不想要的固體沉積。因此，正如本領域中已知的，脫除熱穩定性胺鹽的裝置作為所述方法的部件進行安裝或者按需設置。從胺氣處理溶液中脫除熱穩定性胺鹽的各種裝置和方法是已知的。這些包括在常壓或負壓下從鹽中蒸懼掉游離胺(例如參見Arthur Khol的"Gas Purification",第五版，Gulf Publishing Co.，1997，255-263頁)。蒸餾的缺點是非常耗能。其它方法包括電滲析(如US-A-5292407中所述)和離子交換。離子交換例如在US-B-6245128中所述。該專利描述了通過使廢的鏈烷醇胺水溶液與強堿性離子交換樹脂接觸而回收所述廢溶液。在樹脂上積累了高濃度的離子后，通過用水吹掃強堿性離子交換樹脂、隨后接著使所述樹脂與氯化鈉溶液接觸足夠時間脫除離子而使所述樹脂再生。然后再一次吹掃樹脂，接著使樹脂與氫氧化鈉溶液接觸，以使樹脂轉化為氫氧化物型，和再一次吹掃樹脂。用于脫除熱穩定性鹽的方法的其它例子可以在例如US-B-4122149、US-B-4113849、US-B-4970344、US-A-5045291、US-B-5292407和US-B-5368818中找到。通過電滲析或離子交換脫除熱穩定性鹽的一個缺點是將產生大量的液體廢物。另一個缺點是過程胺損失很大。在GB-A-1118687中，描述了由胺降解產物回收胺的方法，其中使包含胺降解產物的溶液與堿性化合物接觸，堿性化合物的量使得相分離成為純化的富胺相與含鉀鹽的水相。所述方法優選在100-125°C的溫度下實施，以使所形成的某些胺復合物游離出來。按照GB-A-1118687，溫度在100_125°C下的另一個優點是實際上在酸性氣體的胺鹽發生分解的再生步驟后，胺溶液通常在該溫度范圍內。實施所述方法時，再生后的溶液不必進行冷卻或者加熱。GB-A-1118687的缺點是在可能發生與堿性化合物的反應之前，需要蒸餾來降低胺溶液的水含量。雖然在通過脫除熱穩定性鹽來再生吸收劑的過程中已經取得了一些進展，但仍需要允許脫除更高濃度熱穩定性鹽的方法。
技術實現思路
現在我們已經令人驚訝地發現通過使吸收劑與堿性溶液混合、接著進行相分離，可以有效地脫除熱穩定性鹽。因此本專利技術提供一種通過相分離再生包含胺和熱穩定性鹽的酸性氣體吸收劑的方法，包括a)使酸性氣體吸收劑與堿性溶液混合，形成pH值高于胺的PH等當量點的混合物；b)將混合物冷卻至低于50°C的溫度；c)將混合物分離為再生后的酸性氣體吸收劑和廢物流；d)收集與廢物流分離的再生后的酸性氣體吸收劑。所述方法的酸性氣體吸收劑的損耗很小和在再生方法的過程中回收的吸收劑的稀釋很少。再生后的吸收劑可以在酸性氣回收單元中非常容易地再次使用。相比于從胺吸收劑中脫除熱穩定性鹽 的已知方法如離子交換或電滲析，本專利技術的方法明顯減少了液體廢物的產生。附加優點是所述方法需要較少的設備和儀表。還有一個優點是利用本專利技術方法可以處理吸收劑中較高濃度的熱穩定性鹽。具體實施例方式本專利技術方法的目的是從吸收劑中完全脫除熱穩定性鹽(HSS)。完全脫除所述鹽是指以存在的鹽的總量計，至少70%、更優選至少90%、甚至更優選至少95%的鹽被脫除。所述方法優選為間歇方法，和合適地在主體熱穩定性鹽脫除中應用。所述主體是指以吸收劑和鹽的總重量計，所述吸收劑包括在吸收劑中至少10wt%的熱穩定性鹽，更優選為至少15wt%。以酸性氣體吸收劑的總重量計，在所述酸性氣體吸收劑中存在的硫酸鹽的量優選為10-25wt%，更優選為10-20wt%，甚至更優選為13-16wt%。在本專利技術方法的過程中，在原始吸收劑中存在的一部分胺可能會損失掉。另外，以吸收劑和堿金屬的總重量計，所述再生后的酸性氣體吸收劑可能包含至多5wt%的堿金屬，更優選至多3wt%的堿金屬，甚至更優選至多lwt%的堿金屬。在吸收劑中存在的堿金屬可以作為溶解的硫酸鹽存在。熱穩定性鹽(HSS)包括熱穩定性胺鹽(HSAS)和不能通過蒸汽氣提再生的任何其它無機鹽如硫酸鈉。熱穩定性胺鹽(HSAS)被定義為當強酸如硫酸、鹽酸或氫氟酸中和胺吸收劑的胺官能團時形成的化合物。由于強酸的陰離子不能通過蒸汽氣提與胺分離，因此說所得的HSS化合物是熱穩定的。通常，有多個酸源對吸收劑中的HSS濃度增加有責任。一個來源為酸霧污染當與胺接觸時含酸霧的原料氣會形成HSS。這可以通過很好地設計氣體調節單元或預洗滌器來克服，所述氣體調節單元或預洗滌器可以在與胺接觸之前除去大部分酸霧。另一個來源可以是亞硫酸鹽和亞硫酸氫鹽的氧化。亞硫酸鹽和/或亞硫酸氫鹽與氧反應和產生硫酸，后者產生HSS。第三個來源可以是SO2歧化為HSS。當胺經受高的亞硫酸鹽和/或亞硫酸氫鹽濃度和溫度超過70°C時，可能會發生SO2向HSS的歧化。本專利技術方法的目的是再生酸性氣體吸收劑。所述酸性氣體吸收劑優選為含水胺溶齊IJ，更優選為二胺溶液。甚至更優選地，所述酸性氣體吸收劑為包含N-(2-羥乙基)哌嗪或N，N'-雙-(羥乙基)哌嗪或它們的組合的溶液。以含水胺溶劑的總重量計，胺的量優選為15-40wt%，更優選為20-35wt%，甚至更優選為23_27wt%。在最優選的形式中，所述酸性氣體吸收劑包含13_16wt%的硫酸鹽、23_27wt%的胺和57-64wt%的水，所述含量使總量等于100wt%。在酸性氣體吸收劑的這種組成下，在加入堿性溶液后所形成的混合物在低于50°C的溫度下將發生最好的分離，得到最大量的再生后的酸性氣體吸收劑。本專利技術方法的目的是通過用強堿(在這種情況下為堿性溶液)中和陰離子而使胺分子與陰離子完全分離。所述堿性溶液優選包含第I族或第II族金屬氫氧化物，更優選為氫氧化鉀或鈉，甚至更優選為氫氧化鈉。氫氧化鈉是最優選的，因為在系統中通常已經存在有鈉。用氫氧化鈉不會向系統中引入新的離子，導致離子變化最小。通過添加堿性溶液可以增大吸收劑的pH，從其優選為4-6的起始pH增大到高于吸收劑中存在的胺的PH等當量點的pH。胺的pH等當量點指的是在該pH下99%的胺處于其游離堿形式。多種胺的PKa和等當量點(e點)在下面給出胺pKalpKa2e 點 N-(2-羥乙基)哌嗪4.38.910.9 N，If-雙-(羥乙基)噥嗪3本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：V·布哈姆布哈尼戈德瓦尼，J·N·薩利斯，
申請(專利權)人：國際殼牌研究有限公司，
類型：
國別省市：