用于酸氣滌氣工藝的四有機銨和四有機膦鹽制造技術

本發明專利技術涉及用作從酸性組分和ＣＯ↓［２］的混合物中選擇性除去所述酸性組分的吸收劑的四有機銨鹽和四有機膦鹽。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】專利技術背景
本專利技術涉及吸收組合物，和從含有所述氣態酸性組分和如CO2的組分的通常為氣態的混合物中選擇性吸收酸性組分的方法，所述酸性組分如H2S、二硫化碳、硫化羰、氧及C1～C4烴的硫衍生物、氰化氫等。
技術介紹
在本領域中，用胺溶液處理氣體和液體，如含有酸性氣體包括CO2，H2S，CS2，HCN，COS和氧及C1～C4烴的硫衍生物的混合物，以除去這些酸性氣體是公知的。所述胺通常作為吸收塔中的含胺水溶液與所述酸性氣體和液體接觸，所述胺水溶液與酸性流體逆流接觸。通常，用胺溶液處理尤其含有CO2和H2S的酸性氣體混合物可同時除去大量的CO2和H2S。例如，在通常稱作“胺水溶液工藝”的這樣一種工藝中，使用相對濃的胺溶液。這種工藝的最近改進涉及使用如USP?4,112,052中所述的位阻胺，以得到酸性氣體如CO2和H2S的幾乎完全去除。這類工藝可被用于其中CO2和相關氣體的分壓較低的情況。另一種經常用于特定應用的工藝涉及胺與物理吸收劑的結合使用，通常稱作“非水溶劑工藝”，所述的特定應用是其中CO2的分壓極高和/或其中存在許多酸性氣體如H2S，COS，CH3SH和CS2的情況。對該工藝的改進涉及使用位阻胺和有機溶劑作為所述物理吸收劑，如在USP4,112,051中所述。然而，通常希望處理含有CO2和H2S的酸性氣體混合物以從所述混合物中選擇性除去H2S，從而最小化CO2的去除。H2S的選擇性去除-->在分離的酸氣中產生相對高的H2S/CO2比，這簡化了利用Claus工藝H2S向元素態硫的轉化。通常仲胺和叔胺水溶液與CO2和H2S的反應可由如下的通式表示：其中各個R是可以相同或不同的有機基團，并可由羥基取代。上述反應是可逆的，從而CO2和H2S的分壓在決定上述反應發生的程度方面是重要的。盡管選擇性的H2S去除可應用于低H2S/CO2比的多種氣體處理操作，包括來自頁巖熱解、煉廠氣和天然氣的烴氣體處理，它特別希望被用于其中的H2S分壓比CO2的相對低的氣體處理中，因為胺從后者類型的氣體中吸收H2S的能力非常低。具有相對低的H2S分壓的氣體例如包括：由煤的氣化制得的合成氣，精練廠中遇到的硫工廠尾氣和低焦燃料氣，其中重質渣油被熱轉化成為較低分子量的液體和氣體。盡管已知伯胺和仲胺的溶液如一乙醇胺(MEA)，二乙醇胺(DEA)，二丙醇胺(DPA)，和羥基乙氧乙基胺(DGA)可吸收CO2和H2S氣體二者，它們沒有被證明對于優選排除CO2的H2S吸收是特別令人滿意的，因為如等式(5)和(6)所示的胺很容易與CO2反應形成氨基甲酸鹽。在仲氨基醇中，二異丙醇胺(DIPA)是相對獨特的，在于它單獨或-->與物理性溶劑如環丁砜一起被工業化應用，用于從含有CO2和H2S的氣體中選擇性除去H2S，但必須保持相對短的接觸時間，以利用上文等式2和4中所示與CO2的反應速度相比H2S與胺的更快反應。1950年，Frazier?and?Kohl，Ind.and?Eng.Chem.，42，2288(1950)提出了叔胺、甲基二乙醇胺(MDEA)相對于CO2具有高度的H2S吸收選擇性。這種較強的選擇性歸因于與H2S的快速化學反應相比，CO2與叔胺相對慢的化學反應。然而，由于其對于H2S的負載能力有限和其在低壓下降低H2S含量至一定程度的能力有限，而這對于例如處理由煤氣化制得的合成氣是必要的，MDEA的工業應用受到了限制。近來，Shell的英國專利公開2,017,524A公開了在高于MDEA溶液的負載水平下，二烷基單烷醇胺、特別是二乙基單乙醇胺(DEAE)的水溶液具有較高的H2S去除選擇性和能力。然而，即使DEAE對于工業中頻繁遇到的低H2S負載也并非非常有效。同樣，DEAE的沸點為161℃，這樣，其特征在于是低沸點的、相對高揮發性的氨基醇。這種高揮發性在大多數滌氣條件下導致大量的材料損失和相應的經濟性損失。美國專利4,405,581；4,405,583和4,405,585公開了使用空間受阻嚴重的胺化合物用于在CO2存在情況下選擇性除去H2S。與甲基二乙醇胺(MDEA)的水溶液相比，空間受阻嚴重的胺在高H2S負載下產生高得多的選擇性。USP4,892,674涉及包括堿性吸收溶液的吸收劑組合物，所述吸收溶液含有非受阻胺和嚴重受阻胺鹽和/或嚴重受阻氨基酸的添加劑，并涉及所述吸收劑從氣態物流中選擇性除去H2S的用途。所述胺鹽是堿性嚴重受阻氨基化合物和強酸或強酸的可熱分解鹽即銨鹽的反應產物。適當的強酸包括無機酸如硫酸、亞硫酸、磷酸、亞磷酸、焦磷酸；有機酸如乙酸、甲酸、己二酸、苯甲酸等。適當的鹽包括銨鹽，例如，-->硫酸銨、亞硫酸銨、磷酸銨及其混合物。附圖說明圖1是說明用于從含有H2S和CO2的氣態物流中選擇性除去H2S的吸收再生單元的圖解流程圖。專利技術概述本專利技術涉及包括一種或多種堿性四有機銨鹽、堿性四有機膦鹽或其混合物的吸收劑，和這種吸收劑在酸氣處理工藝中的應用。專利技術詳述一種或多種四有機銨鹽、一種或多種四有機膦鹽和一種或多種四有機銨鹽、一種或多種四有機膦鹽的混合物是用于酸性氣體的酸性組分的選擇性吸收劑，所述酸性氣體包括來自非酸性組分的H2S、CS2、HCN、COS、氧及C1～C4烴的硫衍生物和CO2的混合物。所述吸收劑從通常為氣態的混合物中選擇性除去H2S和其他酸性組分，所述混合物中含有這種酸性組分和如CO2的組分的混合物，優選從H2S、CO2和氣態組分的混合物中選擇性除去H2S。所述四有機銨鹽和四有機膦鹽通常具有下式：[R4N]+x-和[R4P]+x-和更特別是其中X是羥基(OH-)、碳酸根(OCO2＝)、羧酸根(R1CO2-)、芳基化-->物[芳基羧酸鹽](ArCOO-)，其中R1[或R′]是H或C1-C9取代或未取代的烷基、C3-C9取代或未取代的烯基、支鏈烷基、支鏈烯基、C3-C9(環烷基)、取代或未取代的羥烷基或羥環烷基，Ar是C6-C14、優選C6-C10的芳基、烷基芳基或芳基烷基，優選苯基、烷基苯基、萘基、烷基萘基，R是相同或不同的并選自C1-C20取代或未取代的烷基、C2-C20取代或未取代的烯基、C3-C20取代或未取代的支鏈烷基、烯基、環狀、環烷基或環烯基，C6-C20取代或未取代的芳基、烷基芳基、芳基烷基，如果存在，所述取代基是含氧官能團，包括羥基(～OH)、羥基烷基(-R2OH)、醚(-OR3和-R2-O本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于從通常為氣態的混合物中選擇性除去一種或多種氣態酸性組分的方法，所述混合物含有所述氣態酸性組分和氣態ＣＯ↓［２］，該方法包括：在使得一種或多種氣態酸性組分可從所述混合物中被選擇性吸收的條件下，使所述通常為氣態的混合物與吸收劑氨基和／或膦基化合物接觸，所述吸收劑氨基和／或膦基化合物包括一種或多種四有機銨鹽、一種或多種四有機膦鹽或一種或多種四有機銨鹽和一種或多種四有機膦鹽的混合物。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】US 2005-8-9 60/706,6161.一種用于從通常為氣態的混合物中選擇性除去一種或多種氣
態酸性組分的方法，所述混合物含有所述氣態酸性組分和氣態CO2，
該方法包括：在使得一種或多種氣態酸性組分可從所述混合物中被選
擇性吸收的條件下，使所述通常為氣態的混合物與吸收劑氨基和/或膦
基化合物接觸，所述吸收劑氨基和/或膦基化合物包括一種或多種四有
機銨鹽、一種或多種四有機膦鹽或一種或多種四有機銨鹽和一種或多
種四有機膦鹽的混合物。
2.權利要求1的方法，其中所述四有機銨鹽具有下式：
[R4N]+x-和四有機膦鹽具有下式
[R4P]+x-其中X是氫氧化物、碳酸鹽、R1COO-、ArCOO-，其中R1是H、
C1-C9取代或未取代的烷基、C3-C9取代或未取代的烯基、支鏈烷基、
支鏈烯基、環烷基、C3-C9取代或未取代的羥烷基或羥環烷基，Ar是
C6-C14芳基或烷基芳基或芳基烷基，R是相同或不同的并選自C1-C20取代或未取代的烷基、C2-C20取代或未取代的烯基、C3-C20取代或未取
代的支鏈烷基、烯基、環狀、環烷基、環烯基、C6-C20取代或未取代的
芳基、烷基芳基、芳基烷基，所述取代基如果存在則是含氧官能團。
3.權利要求2的方法，其中所述含氧官能團是-OH、-R2OH、-OR3，
-R2-O-R3，
其中R2和R3是相同或不同的，并選自C1-C9取代...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王正宇，邁克爾希什金，
申請(專利權)人：埃克森美孚研究工程公司，
類型：發明
國別省市：US[美國]