CN108367232A - 酸性气体富集方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种处理含H2S和CO2的流体流的方法，其中：a)在第一吸收器(A1)中在10‑150巴的压力下用再生的H2S选择性吸收剂的第一子流(3.01)处理流体流，获得经处理的流体流(3.03)和负载有H2S的吸收剂(3.04)；b)将负载有H2S的吸收剂通过与再生的H2S选择性吸收剂(3.08)间接热交换(3.07)而加热；c)将加热的负载有H2S的吸收剂(3.09)在低压膨胀容器(LPF)中膨胀至1.2‑10巴的压力，获得富含CO2的第一废气和部分再生的吸收剂(3.11)；d)将部分再生的吸收剂(3.11)在解吸塔中(D)再生，获得富含H2S的废气(3.23)和再生的吸收剂(3.08)；e)将富含H2S的废气(3.23)供入克劳斯单元(CL)，将克劳斯单元的废气供入氢化单元(HY)，获得氢化的克劳斯尾气；f)将氢化的克劳斯尾气和富含CO2的第一废气在第二吸收器(TGA)中在1‑4巴的压力下用再生的H2S选择性吸收剂(3.17)的第二子流(3.18)处理，获得富含CO2的第二废气(3.25)和第二负载有H2S的吸收剂(3.02)；和g)将负载有H2S的第二吸收剂导入第一吸收器中。本发明进一步涉及一种适于实施该方法的系统。本发明的特征在于低能量需求。

Description

酸性气体富集方法和系统
本发明涉及一种用于在克劳斯装置中处理含H2S和CO2的流体流且富集酸性气体和回收硫的方法和装置。
出于各种原因，从流体流如天然气、炼厂气或合成气中移除酸性气体如CO2、H2S、SO2、CS2、HCN、COS或硫醇是重要的。由于硫化合物在通常由天然气夹带的水中形成具有腐蚀作用的酸，因此必须通过适当的处理措施直接在天然气源处降低天然气中的硫化合物含量。因此，为了在管道中运输天然气或者在天然气液化厂(LNG＝液化天然气)中进一步加工，必须遵守给定的含硫杂质的极限。此外，许多硫化合物即使在低浓度下也具有恶臭和毒性。
相对于其他物质，尤其是必须从天然气中移除二氧化碳，因为高浓度的CO2会降低气体的热值。此外，CO2与流体流中经常夹带的水分一起可导致管道和阀门的腐蚀。如果为了运输将天然气液化以得到的LNG(LNG＝液态天然气)，则必须事先将二氧化碳基本上移除。在液态天然气的温度(约-162℃)下，CO2会再升华并损坏装置的零件。另一方面，同样可能的是不希望CO2的浓度过低(例如在供入天然气网的情况下)，因为这可导致气体的热值过高。
酸性气体通过使用无机或有机碱水溶液的洗涤操作来移除。当酸性气体溶解在吸收剂中时，与所述碱形成离子。吸收剂可通过减压至较低压力和/或通过汽提而再生，在这种情况下，离子物质逆反应以形成酸性气体和/或通过蒸汽汽提。在再生工艺后，吸收剂可重新使用。
将所有酸性气体，尤其是CO2和H2S基本上移除的过程称为“全吸收”。相反，在特定情况下，可能希望相对于CO2优先吸收H2S，例如为了获得下游克劳斯装置的热值优化的H2S/CO2比。在这种情况下，称为“选择性洗涤”。不利的H2S/CO2比由于热值过低而可损害克劳斯装置的性能和效率。克劳斯工艺通常需要30体积％的最低H2S含量。为了在低H2S/CO2比下操作克劳斯装置，必须使用更复杂的工艺方案。例如，可选择分流设置、提高流体流中的氧含量，或者将硫再循环至克劳斯装置的燃烧器中。
通过选择和使用选择性吸收剂，可获得相当好的硫化氢相对于二氧化碳的移除选择性。然而，当进料气中的硫化氢与二氧化碳的不利比值导致具有如此低的硫组分含量的酸性气体以至于酸性气体不能再在克劳斯装置中处理时，该选择性是不足的。
因此，为了在克劳斯装置加工该“稀释的”酸性气体，需要额外的措施。通常借助第二吸收塔再次用再生的吸收溶液移除存在于酸性气体中的低浓度硫组分来浓缩硫组分，在这种情况下，由于来自第一吸收步骤的酸性气体中的硫化氢相对于二氧化碳的比值已经较好，因此在第二吸收步骤的酸性气体中获得了相应较高浓度的硫组分。
WO 2005/075056A1描述了一种使用H2S选择性吸收剂从含烃流体流中移除酸性气体的方法。将负载的第一吸收剂在解吸塔中再生。用新鲜吸收剂处理从解吸塔排出的气流的子流，并将第二负载有H2S的吸收剂(the second H2S-laden absorbent)流与负载有H2S的第一吸收剂流合并。因此，从解吸塔排出的气流的H2S含量增加，并且可将子流供入克劳斯装置中。
US 5,820,837描述了一种使用H2S选择性吸收剂从含烃流体流中移除酸性气体的方法。将负载的吸收剂在高压减压容器中，然后在低压减压容器中部分再生，然后将其供入解吸塔中。将从低压减压容器获得的富含CO2的气体在吸收器中再次用新鲜吸收剂处理，这提高了从解吸塔排出的气流的H2S含量并且允许将其供入克劳斯装置中。
然而，这些程序是能量密集的，且具有高资金成本。
本发明的目的是指定一种开头所述的具有优化的能量需求的方法以及一种适合实施该方法的装置。
该目的通过一种处理含H2S和CO2的流体流的方法实现，其中：
a)在第一吸收器中在10-150巴的压力下用再生的H2S选择性吸收剂的第一子流处理流体流以获得经处理的流体流和负载有H2S的吸收剂；
b)将负载有H2S的吸收剂通过与再生的H2S选择性吸收剂间接热交换而加热；
c)将加热的负载有H2S的吸收剂在低压减压容器中减压至1.2-10巴的压力以获得富含CO2的第一废气和部分再生的吸收剂；
d)将部分再生的吸收剂在解吸塔中再生以获得富含H2S的废气和再生的吸收剂；
e)将富含H2S的废气供入克劳斯单元，将来自克劳斯单元的废气供入氢化单元以获得氢化的克劳斯尾气；
f)将氢化的克劳斯尾气和富含CO2的第一废气在第二吸收器中在1-4巴的压力下用再生的H2S选择性吸收剂的第二子流处理以获得富含CO2的第二废气和第二负载有H2S的吸收剂；和
g)将第二负载有H2S的吸收剂导入第一吸收器中。
本发明还涉及一种用于处理包含H2S和CO2的流体流的装置，包括：
a)第一吸收器，其经由第一换热器以流体传输方式连接至解吸塔，以接收来自解吸塔的再生的H2S选择性吸收剂的第一子流，
第一吸收器设计成促进H2S和CO2从流体流吸收至再生的H2S选择性吸收剂的第一子流中以获得经处理的流体流和负载有H2S的吸收剂；
并且第一换热器设计成通过与来自解吸塔的再生的H2S选择性吸收剂间接热交换而加热负载有H2S的吸收剂；
b)低压减压容器，其以流体传输方式连接至第一换热器，且设计成将加热的负载有H2S的吸收剂减压以获得富含CO2的第一废气和部分再生的吸收剂；
c)将部分再生的吸收剂导入解吸塔中以获得富含H2S的废气和再生的吸收剂的管线；
d)接受富含H2S的废气的克劳斯单元和接受来自克劳斯单元的废气以获得氢化的克劳斯尾气的氢化单元；
e)第二吸收器，其以流体传输方式连接至解吸塔，且设计成促进H2S从氢化的克劳斯尾气和富含CO2的第一废气吸收至再生的H2S选择性吸收剂的第二子流中以获得富含CO2的第二废气和第二负载有H2S的吸收剂；
f)将第二负载有H2S的吸收剂导入第一吸收器中的管线。
除非另有说明，下文的说明和优选方案同样适用于本发明的方法和本发明的装置。
在步骤a)中，使用H2S选择性吸收剂以从流体流吸收H2S且共吸收CO2。在负载有H2S的吸收剂与再生的吸收剂热交换之后，在步骤c)中将CO2作为富含CO2的第一废气从负载有H2S的吸收剂中闪蒸出来。以此方式，负载有H2S的吸收剂的H2S相对浓度增加，并且步骤d)中获得的富含H2S的废气具有可直接供入克劳斯装置的组成。
克劳斯尾气和富含CO2的第一废气具有残留的H2S浓度，其不能直接排放到环境中。在本发明的方法中，将氢化的克劳斯尾气和富含CO2的第一废气一起在第二吸收器中用新鲜的吸收剂处理。由于吸收剂的吸收容量在其用于第二吸收器后未耗尽，因此将第二负载有H2S的吸收剂导入第一吸收器中，以便耗尽吸收容量。已发现，与具有单独处理氢化的克劳斯尾气的方法相比，在相同分离任务下，所述方法需要更低的再生能量和更低的吸收剂总循环速率。
在第一吸收器中，酸性气体在高压下移除；而在第二吸收器中，酸性气体在较低的压力下富集。由于吸附剂的H2S选择性在低压(和相同温度)下通常较高，因此能从待在第一吸收器中处理的流体流中高度移除H2S和CO2，并且能从在第二吸收器中处理的气体中高度选择性地移除H2S。
优选地，在第一吸收器中处理流体流之后，负载吸收剂的累积CO2和H2S负载量为至少0.20mol/mol，更优选为至少0.25mol/mol，表示为溶解在吸收剂中的CO2和H2S的摩尔量总和除以与CO2和H2S反应的吸收剂组分(例如胺类组分)的摩尔量。
根据本发明，使用H2S选择性吸收剂。所用的H2S选择性吸收剂可为化学吸收剂如选择性胺，或物理吸收剂如Selexol、Pursiol、Genosorb或Morphysorb。优选化学吸收剂。
所用的化学H2S选择性吸收剂通常为至少一种选自叔胺和位阻胺的胺的溶液，尤其是水溶液。相对于CO2，叔胺和位阻胺对H2S表现出动力学选择性。这些胺不直接与CO2反应；相反，CO2在与胺和水的缓慢反应中反应以产生离子产物—相反，H2S在胺水溶液中立即反应。
在一个实施方案中，所述水溶液包含至少一种水混溶性有机溶剂。此处，可能希望将吸收剂的水含量限制为例如至多40重量％或至多30重量％或至多20重量％或至多10重量％或至多5重量％，基于吸收剂的重量。
所述有机溶剂优选选自：
C4-C10醇，例如正丁醇、正戊醇和正己醇；
酮，例如环己酮；
酯，例如乙酸乙酯和乙酸丁酯；
内酯，例如γ-丁内酯、δ-戊内酯和ε-己内酯；
酰胺，例如叔羧酰胺，例如N,N-二甲基甲酰胺；或N-甲酰基吗啉和N-乙酰基吗啉；
内酰胺，例如γ-丁内酰胺、δ-戊内酰胺和ε-己内酰胺，以及N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)；
砜，例如环丁砜；
亚砜，例如二甲基亚砜(DMSO)；
二醇，例如二醇如乙二醇(EG)和丙二醇；
聚亚烷基二醇，例如二甘醇(DEG)和三甘醇(TEG)；
二醇的二或单(C1-4烷基醚)，例如乙二醇二甲醚；
聚亚烷基二醇的二或单(C1-4烷基醚)，例如二甘醇二甲醚、二丙二醇单甲醚和三甘醇二甲醚；
环脲，例如N,N-二甲基咪唑烷-2-酮、二甲基亚丙基脲(DMPU)；
硫代链烷醇，例如亚乙基二硫代乙醇、硫代二甘醇(硫二甘醇，TDG)和甲硫基乙醇；
及其混合物。
更优选地，所述有机溶剂选自砜、二醇、聚亚烷基二醇的二或单(C1-4烷基醚)和聚亚烷基二醇。最优选地，所述有机溶剂选自砜。优选的有机溶剂为环丁砜。
“叔胺”应理解为意指具有至少一个叔氨基的化合物。叔胺应理解为意指具有被三个非氢有机基团取代的氮原子的化合物。叔胺优选仅包含叔氨基，这意味着除至少一个叔氨基之外，其不包含任何伯氨基或仲氨基。叔胺优选不具有任何酸性基团，例如特别是膦酸、磺酸和/或羧酸基团。
合适的叔胺尤其包括：
1.叔链烷醇胺，例如双(2-羟乙基)甲胺(甲基二乙醇胺，MDEA)、三(2-羟乙基)胺(三乙醇胺，TEA)、三丁醇胺、2-二乙氨基乙醇(二乙基乙醇胺，DEEA)、2-二甲氨基乙醇(二甲基乙醇胺，DMEA)、3-二甲氨基-1-丙醇(N,N-二甲基丙醇胺)、3-二乙氨基-1-丙醇、2-二异丙氨基乙醇(DIEA)、N,N-双(2-羟丙基)甲胺(甲基二异丙醇胺，MDIPA)；
2.叔氨基醚，例如3-甲氧基丙基二甲胺；
3.叔聚胺，例如双-叔二胺，例如N,N,N',N'-四甲基乙二胺、N,N-二乙基-N',N'-二甲基乙二胺、N,N,N',N'-四乙基乙二胺、N,N,N′,N′-四甲基-1,3-丙二胺(TMPDA)、N,N,N',N'-四乙基-1,3-丙二胺(TEPDA)、N,N,N',N'-四甲基-1,6-己二胺、N,N-二甲基-N,N'-二乙基乙二胺(DMDEEDA)、1-二甲氨基-2-二甲氨基乙氧基乙烷(双[2-(二甲氨基)乙基]醚)、1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷(TEDA)、四甲基-1,6-己二胺；
及其混合物。
叔链烷醇胺(即具有至少一个与氮原子键合的羟烷基的胺)通常是优选的。特别优选甲基二乙醇胺(MDEA)。
合适的位阻胺包括位阻仲胺和位阻伯胺。优选位阻仲胺。
在仲氨基的情况下，位阻应理解为意指存在至少一个与氨基的氮原子直接相邻的仲或叔碳原子。在伯氨基的情况下，位阻应理解为意指存在至少一个与氨基的氮原子直接相邻的叔碳原子。合适的位阻胺还包括在现有技术中称为高位阻胺并且具有大于1.75的位阻参数(Taft常数)ES的化合物。
仲碳原子应理解为意指除与位阻位置的键之外还具有两个碳-碳键的碳原子。叔碳原子应理解为意指除与位阻位置的键之外还具有三个碳-碳键的碳原子。仲胺应理解为意指具有被两个非氢有机基团取代的氮原子的化合物。伯胺应理解为意指具有被一个非氢有机基团取代的氮原子的化合物。
优选地，位阻胺包含异丙氨基、叔丁氨基或2,2,6,6-四甲基哌啶基。
合适的位阻伯胺包括2-氨基-2-甲基丙醇(2-AMP)、2-氨基-2-乙基丙醇、2-氨基-2-丙基丙醇和2-(2-氨基-2-甲基丙氧基)乙醇。
合适的位阻仲胺包括2-(叔丁氨基)乙醇、2-(异丙氨基)-1-乙醇、2-(异丙氨基)-1-丙醇、2-(2-叔丁氨基乙氧基)乙醇(TBAEE)、2-(2-异丙氨基乙氧基)乙醇(IPAEE)、2-(2-(2-叔丁氨基乙氧基)乙氧基)乙醇、2-(2-(2-异丙氨基乙氧基)乙氧基)乙醇、2-甲氨基-2-甲基丙醇、4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-(3'-羟基丙氧基)-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-(4'-羟基丁氧基)-2,2,6,6-四甲基哌啶、2-(2-(2-叔丁氨基乙氧基)乙氧基)乙基甲基醚(M3ETB)、双(2-(叔丁氨基)乙基)醚、双-(2-(异丙氨基)乙基)醚、2-(2-(2-叔丁氨基乙氧基)乙氧基)乙基叔丁胺、2-(2-(2-异丙氨基乙氧基)乙氧基)乙基异丙胺、2-(2-(2-(2-叔丁氨基乙氧基)乙氧基)乙氧基)乙基叔丁胺、2-(2-(2-(2-异丙氨基乙氧基)乙氧基)乙氧基)乙基异丙胺、4-(二(2-羟乙基)氨基)-2,2,6,6-四甲基哌啶及其混合物。
甚至更优选地，位阻仲胺选自2-(2-异丙氨基乙氧基)乙醇(IPAEE)、2-(2-叔丁氨基乙氧基)乙醇(TBAEE)、2-(2-(2-叔丁氨基乙氧基)乙氧基)乙基叔丁胺、2-(2-(2-异丙氨基乙氧基)乙氧基)乙基异丙胺、2-(2-(2-(2-叔丁氨基乙氧基)乙氧基)乙氧基)乙基叔丁胺、2-(2-(2-(2-异丙氨基乙氧基)乙氧基)乙氧基)乙基异丙胺和2-(2-(2-叔丁氨基乙氧基)乙氧基)乙基甲基醚(M3ETB)。最优选地，位阻仲胺为2-(2-叔丁氨基乙氧基)乙醇(TBAEE)。
在一个实施方案中，吸收剂包含位阻胺(优选位阻仲胺和叔胺)的水溶液。优选地，吸收剂包含TBAEE和MDEA的水溶液。通过改变位阻胺与叔胺的摩尔比，可影响吸收剂与酸性气体的反应的放热性以及吸收剂的H2S选择性。
位阻胺(例如TBAEE)在许多情况下具有显著的H2S选择性对压力的依赖性。因此，可通过在吸收剂中额外使用位阻胺如TBAEE来实现高水平的CO2移除，同时在第一吸收器中实现高水平的H2S移除且在第二吸收器中实现高H2S选择性。在低CO2和H2S分压下使用位阻胺如TBAEE还允许更高的H2S移除水平。
通常，吸收剂中位阻胺和叔胺的总浓度为10-60重量％，优选为20-50重量％，更优选为30-50重量％。
位阻胺与叔胺的摩尔比优选大于0.05，例如为0.1-0.9。通过改变位阻胺与叔胺的摩尔比，可将H2S选择性调节至特定的要求。
优选地，吸收剂不包含任何非位阻伯胺或仲胺。这种化合物起CO2吸收的强促进剂的作用。因此，吸收剂的H2S选择性可能丧失。非位阻伯胺或仲胺应理解为意指具有仅键合有氢原子或伯碳原子的伯或仲氨基的化合物。
在一个实施方案中，吸收剂水溶液包含酸。所述酸优选具有小于6，尤其是小于5的pKA。在具有多于一个离解步骤且因此具有多于一个pKA的酸的情况下，当pKA值之一处于所述范围内时满足该要求。所述酸合适地选自质子酸(布朗斯台德酸)。
在一个实施方案中，酸的量为0.1-5.0重量％，优选为0.2-4.0重量％，更优选为0.3-3.0重量％，最优选为0.4-2.0重量％，基于吸收剂的重量。
所述酸选自有机酸和无机酸。合适的有机酸包括例如膦酸、磺酸，羧酸和氨基酸。在特定的实施方案中，所述酸为多元酸。
合适的酸例如为：
无机酸，例如盐酸，硫酸，酰氨基硫酸，磷酸，磷酸的偏酯，例如磷酸单和二烷基酯以及磷酸单和二芳基酯，例如磷酸十三烷基酯，磷酸二丁酯、磷酸二苯酯和磷酸双(2-乙基己基)酯；硼酸；
羧酸，例如饱和脂族一元羧酸如甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、异丁酸、戊酸、异戊酸、新戊酸、己酸、正庚酸、辛酸、2-乙基己酸、壬酸，己酸、新癸酸、十一烷酸、月桂酸、十三烷酸、肉豆蔻酸、十五烷酸、棕榈酸、十七烷酸、硬脂酸、异硬脂酸、花生酸、山酸；饱和脂族多元羧酸，例如草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二酸；脂环族单羧酸和多羧酸，例如环己烷甲酸、六氢邻苯二甲酸、四氢邻苯二甲酸、树脂酸、环烷酸；脂族羟基羧酸，例如乙醇酸、乳酸、扁桃酸、羟基丁酸、酒石酸、苹果酸、柠檬酸；卤代脂族羧酸，例如三氯乙酸或2-氯丙酸；芳族单羧酸和多羧酸，例如苯甲酸、水杨酸、没食子酸、位置异构的甲苯甲酸、甲氧基苯甲酸、氯苯甲酸、硝基苯甲酸、邻苯二甲酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸；工业羧酸混合物，例如Versatic酸；
磺酸，例如甲基磺酸、丁基磺酸、3-羟基丙基磺酸、磺基乙酸、苯磺酸、对甲苯磺酸、对二甲苯磺酸、4-十二烷基苯磺酸、1-萘磺酸、二壬基萘磺酸和二壬基萘二磺酸、三氟甲基磺酸或九氟正丁基磺酸、樟脑磺酸、2-(4-(2-羟乙基)-1-哌嗪基)乙磺酸(HEPES)；
有机膦酸，例如式(I)的膦酸：
R1–PO3H (I)
其中R1为任选被至多4个独立选自羧基、羧酰氨基、羟基和氨基的取代基取代的C1-18烷基。
这些包括烷基膦酸，例如甲基膦酸、丙基膦酸、2-甲基丙基膦酸、叔丁基膦酸、正丁基膦酸、2,3-二甲基丁基膦酸、辛基膦酸；羟烷基膦酸，例如羟甲基膦酸、1-羟乙基膦酸、2-羟乙基膦酸；芳基膦酸，例如苯基膦酸、甲苯基膦酸、二甲苯基膦酸；氨基烷基膦酸，例如氨基甲基膦酸、1-氨基乙基膦酸、1-二甲氨基乙基膦酸、2-氨基乙基膦酸、2-(N-甲氨基)乙基膦酸、3-氨基丙基膦酸、2-氨基丙基膦酸、1-氨基丙基膦酸、1-氨基丙基-2-氯丙基膦酸、2-氨基丁基膦酸、3-氨基丁基膦酸、1-氨基丁基膦酸、4-氨基丁基膦酸、2-氨基戊基膦酸、5-氨基戊基膦酸、2-氨基己基膦酸、5-氨基己基膦酸、2-氨基辛基膦酸、1-氨基辛基膦酸、1-氨基丁基膦酸；酰氨基烷基膦酸，例如3-羟甲基氨基-3-氧代丙基膦酸；和膦酰基羧酸，例如2-羟基膦酰基乙酸和2-膦酰基丁烷-1,2,4-三甲酸；
式(II)的膦酸：
其中R2为H或C1-6烷基，Q为H、OH或NY2，Y为H或CH2PO3H2，例如1-羟基乙烷-1,1-二膦酸；
式(III)的膦酸：
其中Z为C2-6亚烷基、环烷二基、亚苯基或间隔有环烷二基或亚苯基的C2-6亚烷基，Y为CH2PO3H2且m为0-4，例如乙二胺四(亚甲基膦酸)、二亚乙基三胺五(亚甲基膦酸)和双(六亚甲基)三胺五(亚甲基膦酸)；
式(IV)的膦酸：
R3–NY2 (IV)
其中R3为C1-6烷基，C2-6羟烷基或Y，Y为CH2PO3H2，例如次氮基三(亚甲基膦酸)和2-羟乙基亚氨基双(亚甲基膦酸)；
具有叔氨基或含至少一个紧邻氨基的仲或叔碳原子的氨基的氨基羧酸，例如：
具有叔氨基或含至少一个紧邻氨基的仲或叔碳原子的氨基的α-氨基酸，例如N,N-二甲基甘氨酸(二甲氨基乙酸)、N,N-二乙基甘氨酸、丙氨酸(2-氨基丙酸)、N-甲基丙氨酸(2-(甲氨基)丙酸)、N,N-二甲基丙氨酸、N-乙基丙氨酸、2-甲基丙氨酸(2-氨基异丁酸)、亮氨酸(2-氨基-4-甲基戊烷-1-酸)、N-甲基亮氨酸、N,N-二甲基亮氨酸、异亮氨酸(1-氨基-2-甲基戊酸)、N-甲基异亮氨酸、N,N-二甲基异亮氨酸、缬氨酸(2-氨基异戊酸)、α-甲基缬氨酸(2-氨基-2-甲基异戊酸)、N-甲基缬氨酸(2-甲基氨基异戊酸)、N,N-二甲基缬氨酸、脯氨酸(吡咯烷-2-甲酸)、N-甲基脯氨酸、N-甲基丝氨酸、N,N-二甲基丝氨酸、2-(甲氨基)异丁酸、哌啶-2-甲酸、N-甲基哌啶-2-甲酸，
具有叔氨基或含至少一个紧邻氨基的仲或叔碳原子的氨基的β-氨基酸，例如3-二甲氨基丙酸、N-甲基亚氨基二丙酸、N-甲基哌啶-3-甲酸，
具有叔氨基或含至少一个紧邻氨基的仲或叔碳原子的氨基的γ-氨基酸，例如4-二甲氨基丁酸，
或具有叔氨基或含至少一个紧邻氨基的仲或叔碳原子的氨基的氨基羧酸，例如N-甲基哌啶-4-甲酸。
在无机酸中，优选磷酸和硫酸，尤其是磷酸。
在羧酸中，优选甲酸、乙酸、苯甲酸、琥珀酸和己二酸。
在磺酸中，优选甲磺酸、对甲苯磺酸和2-(4-(2-羟乙基)-1-哌嗪基)乙磺酸(HEPES)。
在膦酸中，优选2-羟基膦酰基乙酸、2-膦酰基丁烷-1,2,4-三甲酸、1-羟基乙烷-1,1-二膦酸、乙二胺四(亚甲基膦酸)、二亚乙基三胺五(亚甲基膦酸)、双(六亚甲基)三胺五(亚甲基膦酸)(HDTMP)和次氮基三(亚甲基膦酸)，其中特别优选1-羟基乙烷-1,1-二膦酸。
在具有叔氨基或含至少一个紧邻氨基的仲或叔碳原子的氨基的氨基羧酸中，优选N,N-二甲基甘氨酸和N-甲基丙氨酸。
更优选地，所述酸为无机酸。
所述吸收剂还可包含添加剂如腐蚀抑制剂、酶等。一般而言，该类添加剂的量为吸收剂的约0.01-3重量％。
本发明的方法适于处理所有类型的流体。流体首先为气体如天然气、合成气、焦炉气、煤气化气、循环气和填埋气，其次为基本上不与吸收剂混溶的流体，例如LPG(液化石油气)或NGL(天然气液体)。本发明的方法特别适于处理含烃流体流。存在的烃例如为脂族烃如C1-C4烃如甲烷，不饱和烃如乙烯或丙烯，或芳族烃如苯、甲苯或二甲苯。
在优选实施方案中，所述流体流为包含烃的流体流，尤其是天然气流。更优选地，所述流体流包含大于1.0体积％的烃，甚至更优选大于5.0体积％的烃，最优选大于15体积％的烃。
所述流体流中的硫化氢分压通常为至少2.5毫巴。在优选实施方案中，所述流体流中存在至少0.1巴，尤其是至少1巴的硫化氢分压，和至少0.2巴，尤其是至少1巴的二氧化碳分压。所述分压基于首先在吸收步骤中与吸收剂接触的流体流。
在本发明的方法中，使待处理的流体流在第一吸收器中与H2S选择性吸收剂接触，其结果是H2S被吸收并且CO2被共吸收。获得经处理的流体流和负载有H2S的吸收剂。第一吸收器中的压力为10-150巴，优选为30-120巴，通常为50-90巴。所述流体流的总压力基本上对应于第一吸收器中的压力。
第一吸收器中的含H2S和CO2的流体流的处理通常不是全吸收，这意味着与待处理的流体流中的浓度相比，经处理的流体流包含降低浓度的CO2。经处理的流体流通常仍包含至少1.0体积％的CO2，优选至少1.5体积％的CO2，更优选至少2.0体积％的CO2。
所用的第一吸收器为常规气体洗涤工艺中使用的洗涤装置。合适的洗涤装置例如为不规则填料、具有结构化填料和具有塔板的塔、膜接触器、径流式洗涤器、喷射洗涤器、文丘里洗涤器和旋转式喷雾洗涤器，优选具有结构化填料的塔、具有不规则填料的塔和具有塔板的塔，更优选具有塔板和具有不规则填料的塔。优选地，将所述流体流在塔中用吸收剂以逆流方式处理。通常将流体供入塔的下部区域，将吸收剂供入塔的上部区域。在板式塔中安装有筛板、泡罩塔板或浮阀塔板，液体在其上流动。具有不规则填料的塔可填充有不同的成型体。通过由成型体引起表面积的增加来改善传热和传质，所述成型体的尺寸通常为约25-80mm。已知的实例为腊希(Raschig)环(中空圆柱体)、鲍尔(Pall)环，Hiflow环、英特洛克斯(Intalox)鞍形填料等。不规则填料可以以有序方式引入塔中，或者不规则地引入塔中(作为床)。可能的材料包括玻璃、陶瓷、金属和塑料。结构化填料是有序的不规则填料的进一步发展。其具有规整的结构。因此，在结构化填料的情况下可降低气流中的压降。存在各种结构化填料设计，例如编织填料或片状金属填料。所用的材料可为金属、塑料、玻璃和陶瓷。
吸收器中的吸收剂温度通常为约30-100℃，在使用塔时，例如塔顶为30-70℃，塔底为50-100℃。
借助第一换热器通过用来自解吸塔的再生的H2S选择性吸收剂间接热交换来加热负载有H2S的吸收剂，从而促进CO2的闪蒸并使解吸塔中的能量需求最小化。将加热的负载有H2S的吸收剂在低压减压容器中减压至1.2-10巴的压力，从而获得富含CO2的第一废气和部分再生的吸收剂。
通常，借助冷却器使来自第一换热器的再生的H2S选择性吸收剂达到合适的吸收温度。例如，将再生的H2S选择性吸收剂冷却至30-60℃的温度。
在低压减压容器中，将负载的吸收剂从较高的压力(例如在第一吸收器或设置在吸收器和低压减压容器之间的高压减压容器中存在的较高压力)减压至1.2-10巴，例如1.2-3巴的较低压力。在这些条件下，存在于负载吸收剂中的显著部分的二氧化碳作为气体释放且可排出。减压可例如借助节流阀和/或减压涡轮机来实现。
优选地，低压减压容器中的压力高于第二吸收器操作时的压力，例如高出0.1-0.5巴。以此方式，不需要使用压缩机来将富含CO2的第一废气导入第二吸收器中。
低压减压容器可以以卧式或立式容器的形式使用。使用的内件可为适于减压工艺的液体进料系统。这些的实例包括闪蒸箱、闪蒸进料廊(在立式容器情况下)或Schoepentoeter进料系统。为了改善容器中的气液分离，可使用额外的内件，例如不规则填料、结构化填料、针织物或穿孔片材。
在优选实施方案中，在离开第一吸收器之后并且在低压减压容器中减压之前，将负载有H2S的吸收剂在高压减压容器中减压至5-20巴，优选5-15巴的压力。存在于高压减压容器中的温度优选基本等于负载吸收剂的温度。在这些条件下，存在于负载吸收剂中的基本上所有的共吸收烃和其他气体如氮氧化物以气体形式释放，并且可从该工艺中排出或再循环回至第一吸收器中。
高压减压容器可以以卧式或立式容器的形式使用。使用的内件可为适于减压工艺的液体进料系统。这些的实例包括闪蒸箱、闪蒸进料廊(在立式容器的情况下)或Schoepentoeter进料系统。为了改善容器中气液分离，可使用额外的内件，例如不规则填料、结构化填料、针织物或穿孔片材。
在优选实施方案中，在解吸塔中将其再生之前，将从低压减压容器中排出的部分再生的吸收剂借助第二换热器通过与再生的H2S选择性吸收剂间接热交换而加热。获得部分冷却的再生的吸收剂，其温度水平足以通过间接热交换来加热负载有H2S的吸收剂。通过改变在第一换热器和第二换热器中传递的热量的相对量，可改变在低压减压容器中闪蒸的CO2的量，而不增加解吸塔中的能量需求。
将部分再生的吸收剂在解吸塔中再生。H2S、残留的CO2和任何其他酸性气体成分从部分再生的吸收剂中作为富含H2S的废气释放，从而获得再生的吸收剂。一般而言，再生包括加热、减压和用惰性流体汽提的措施中的至少一种。
优选将部分再生的吸收剂再生成对应于平衡负载量的硫化氢负载量，对于硫化氢含量，优选小于经处理流体流的硫化氢含量的90％，更优选小于50％。“平衡负载量”应理解为意指吸收剂中的硫化氢含量，其在吸收器顶部的压力和温度条件下与离开吸收器的经处理气流中的特定硫化氢含量达到平衡。
优选地，再生的吸收剂的累积CO2和H2S负载量小于0.10mol/mol，尤其是小于0.05mol/mol。负载量表示为溶解在吸收剂中的CO2+H2S的摩尔量除以与CO2和H2S反应的吸收剂组分(例如胺类组分)的摩尔量。
部分再生的吸收剂的再生优选包括加热负载有酸性气体成分的部分再生的吸收剂。借助由加热吸收剂获得的蒸汽来将吸收的酸性气体汽提出来。如果所用的吸收剂为胺的水溶液，则汽提气通常为通过部分蒸发解吸塔底部中或连接至解吸塔的蒸发器中的溶液而产生的蒸汽。所述蒸汽可部分或完全被惰性流体如氮气代替。解吸塔中的绝对压力通常为0.1-3.5巴，优选为1.0-2.5巴。温度通常为50-170℃，优选为80-130℃，温度当然取决于压力。
解吸塔可为具有不规则填料、具有结构化填料或具有塔板的塔。解吸塔底部具有加热器，例如锅炉、自然循环蒸发器，强制循环蒸发器或强制循环闪蒸器。在顶部，解吸塔具有释放的酸性气体的出口。夹带的吸收剂蒸气可任选在冷凝器中冷凝且再循环至塔中。
将再生中获得的富含H2S的废气供入克劳斯单元中。在克劳斯单元中，气流中存在的硫化氢随着空气的供应可转化成元素硫，且永久地从环境中移除。一部分硫化氢在克劳斯炉中与空气一起燃烧，从而得到二氧化硫。另一部分硫化氢与SO2发生归中(Komproportionierung)反应，从而得到元素硫。剩余的硫化氢在相对低的温度下与剩余的SO2发生催化反应，从而得到进一步的元素硫。除最后的催化阶段之外，克劳斯尾气中仍存在除N2、蒸汽和CO2之外的痕量硫化合物如SO2、COS、CS2和H2S，这些必须移除以使得气味滋扰和环境破坏最小化。借助下游氢化单元，可将存在于克劳斯尾气中的硫或含氧硫化合物和/或二硫化碳氢化成硫化氢。获得氢化的克劳斯尾气。
氢化的克劳斯尾气优选具有0.5-5体积％，更优选0.8-4.8体积％的H2S含量。氢化克劳斯尾气的较高H2S含量导致吸收剂的经济上不利的较高循环速率。在将其导入第二吸收器之前，将氢化的克劳斯尾气适当冷却。这通常使用冷却器或冷凝器来实现。典型地，对氢化的克劳斯尾气实施水骤冷。这将其冷却至约30-60℃。所述工艺气体在水骤冷中的冷却通常借助闭合冷却回路中的循环水来实现。获得的多余水通过水平调节系统从冷却回路排出。
在将富含CO2的第一废气导入第二吸收器之前，还优选将其冷却至30-60℃的温度。这通常使用冷却器或冷凝器来实现。合适地，对富含CO2的第一废气以及氢化的克劳斯尾气实施水骤冷。优选地，使用相同的装置来实现氢化克劳斯尾气和富含CO2的第一废气的水骤冷。
将冷却的合并废气在第二吸收器中在1-4巴的压力下用再生的H2S选择性吸收剂的第二子流处理，从而获得富含CO2的第二废气和第二负载有H2S的吸收剂。所用的第二吸收器为标准气体洗涤工艺中使用的洗涤装置，其具有就第一吸收器的实施方案所述的优选情形，其中第二吸收器通常具有比第一吸收器更小的设计。
可将富含CO2的第二废气从该工艺中导出并供入例如废气后处理，例如燃烧。由于第二负载有H2S的吸收剂通常未完全负载并且因此仍可吸收CO2和/或H2S，因此也可将第二负载有H2S的吸收剂导入第一吸收器以利用剩余容量。
第二负载有H2S的吸收剂供入第一吸收器的进料点优选位于再生的H2S选择性吸收剂的第一子流的计量加入点的下方。因此，在吸收器中形成两个吸收区，其中在第二负载有H2S的吸收剂的进料点下方从流体流中移除大部分CO2和/或H2S，并且在进料点上方借助再生的H2S选择性吸收剂的子流对所述流体流进行后处理。因此，最佳地利用了再生的负载有H2S的吸收剂和第二负载有H2S的吸收剂的负载容量，且优化了吸收器中建立的温度分布。
通过附图和下文实施例详细地阐述本发明。图1-4对于相同功能的元件使用了相同的附图标记。为了清楚起见，在图中未示出理解所不需要的装置组件，例如泵。通常，本领域技术人员会在管线3.01、3.02和3.15以及4.01、4.02和4.18中提供泵内件。
图1为适于处理含H2S和CO2的流体流的装置的示意图。
图2为适于处理含H2S和CO2的流体流的另一种装置的示意图。
图3为适于实施本发明方法的装置的示意图。
图4为适于实施本发明方法的另一种装置的示意图。
根据图1，经由入口Z，使包含硫化氢和二氧化碳的经适当预处理的气体在吸收器A1中与再生的吸收剂逆流接触，其中再生的吸收剂经由吸收剂管线1.01供入上部区域，且部分负载的吸收剂经由吸收剂管线1.28供入中部区域。吸收剂通过吸收从所述气体中移除硫化氢和二氧化碳；这经由废气管线1.02提供了贫硫化氢和二氧化碳的经处理流体流。
经由吸收剂管线1.03，将负载有CO2和H2S的吸收剂通入高压减压容器HPF中并减压(例如从约70巴减压至5-20巴)，其中温度基本上等于负载吸收剂的温度。温差通常小于10℃，优选小于5℃。在这些条件下，基本上存在于负载吸收剂中的烃以气体形式释放，并且可经由管线1.04排出。
经由吸收剂管线1.05、换热器1.06(在其中用来自传输通过吸收剂管线1.07的再生的吸收剂的热量加热负载有CO2和H2S的吸收剂)以及吸收剂管线1.08，将负载有CO2和H2S的吸收剂供入解吸塔D中并再生。
从解吸塔D的下部，将经由吸收剂管线1.07传输的再生的吸收剂的子流经由吸收剂管线1.09传输至再沸器1.10中，在其中所述子流被加热且至少部分地作为蒸气再循环至解吸塔D中(在当前情况下，经由吸收剂管线1.11)。
将经由吸收剂管线1.07传输的再生的吸收剂的另一子流向前传输通过换热器1.06(在其中再生的吸收剂将负载有CO2和H2S的吸收剂加热并且自身在该过程中冷却)、吸收剂管线1.12、冷却器1.13和吸收剂管线1.14，并分成子流1.01和1.15。
将子流1.01供入吸收器A1中。子流1.15又分成子流1.16和1.17。
在解吸塔D中释放的含CO2和H2S的气体经由废气管线1.18离开解吸塔D。将其经由冷却器1.19导入具有集成相分离的冷凝器1.20中，在其中与夹带的吸收剂蒸气分离。随后，将主要由水组成的液体传输通过吸收剂管线1.21进入解吸塔D的上部区域，将含CO2和H2S的气体经由气体管线1.22向前传输。将气流1.22分成子流1.23和1.24。
将子流1.23导入吸收器A2中，并在其中与经由吸收剂管线1.16供应的再生的吸收剂逆流接触。所述吸收剂通过吸收从气体中移除硫化氢；这经由废气管线1.25提供了基本上纯的二氧化碳。将负载有H2S的吸收剂经由吸收剂管线1.26导入吸收剂管线1.05中，并经由换热器1.06和吸收剂管线1.08供入解吸塔D中并再生。
将含CO2和H2S的气流1.24供入克劳斯装置CL中，其废气主要包含N2、CO2、SO2、COS、CS2、H2S、H2O和硫。将所述废气在氢化装置HY中氢化。将基本上包含H2、N2、CO2、H2O和H2S的氢化克劳斯尾气传输通过骤冷器Q并冷却。骤冷器Q中的骤冷流体基本上为水。
将冷却的氢化克劳斯尾气经由气体管线1.27供入尾气吸收器TGA中，在其中与经由吸收剂管线1.17供入的再生的吸收剂逆流接触。将来自尾气吸收器TGA的部分负载有H2S的吸收剂经由吸收剂管线1.28供入吸收器A1的中段。将贫H2S的气体经由气体管线1.29从尾气吸收器TGA中移除并从该工艺中排出。
根据图2，经由入口Z，使包含硫化氢和二氧化碳的经适当预处理的气体在吸收器A1中与再生的吸收剂逆流接触，其中再生的吸收剂经由吸收剂管线2.01供入上部区域，且部分负载的吸收剂经由吸收剂管线2.28供入中间区域。所述吸收剂通过吸收从气体中移除硫化氢和二氧化碳；这经由废气管线2.02提供了贫硫化氢和二氧化碳的经处理流体流。
将负载有CO2和H2S的吸收剂经由吸收剂管线2.03通入高压减压容器HPF中并减压(例如从约70巴减压至5-20巴)，其中温度基本上等于负载吸收剂的温度。温差通常小于10℃，例如小于5℃。在这些条件下，存在于负载吸收剂中的基本上所有的烃作为气体释放并且可经由管线2.04排出。
经由吸收剂管线2.05、换热器2.06(在其中用来自传输通过吸收剂管线2.07的再生的吸收剂的热量加热负载有CO2和H2S的吸收剂)和吸收剂管线2.08，将负载有CO2和H2S的吸收剂导入低压减压容器LPF中并减压(例如减压至1.2-10巴，例如1.2-3巴的压力)。在这些条件下，存在于负载吸收剂中的显著部分的二氧化碳作为气体释放并且可经由气体管线2.09向前传输以获得部分再生的吸收剂。
将CO2气体经由冷却器2.10导入具有集成相分离的冷凝器2.11中，在其中与夹带的吸收剂蒸气分离。随后，将主要由水组成的液体经由吸收剂管线2.12导入低压减压容器LPF的上部区域。所述CO2气体包含显著量的H2S，该H2S必须在可排出CO2之前移除。为此，将所述气体经由气体管线2.13供入吸收器A2中，在其中与经由吸收剂管线2.14供入的再生的吸收剂逆流接触。所述吸收剂通过从气体中吸收而移除硫化氢；这提供了基本纯的二氧化碳，将其经由气体管线2.15从装置中排出。
将经由吸收剂管线2.16从低压减压容器LPF的下部区域排出的部分再生的吸收剂和经由吸收剂管线2.17从吸收器A2的下部区域排出的负载有H2S的吸收剂经由吸收剂管线2.18供入解吸塔D的上部区域并再生。
从解吸塔D的下部，将经由吸收剂管线2.07传输的再生的吸收剂的子流经由吸收剂管线2.19导入锅炉2.20中，在其中所述子流被加热且至少部分地作为蒸气再循环至解吸塔D中(在当前情况下，经由吸收剂管线2.21)。
将经由吸收剂管线2.07传输的再生的吸收剂的另一子流向前传输通过换热器2.06(在其中再生的吸收剂加热负载有CO2和H2S的吸收剂并且自身在该过程中冷却)、吸收剂管线2.22、冷却器2.23和吸收剂管线2.24，并分成子流2.01和2.25。将子流2.01供入吸收器A1中。将子流2.25又分成子流2.14和2.26。
在解吸塔D中释放的含CO2和H2S的气体经由废气管线2.27离开解吸塔D。将其经由冷却器2.29导入具有集成相分离2.30的冷凝器中，在其中与夹带的吸收剂蒸气分离。随后，将主要由水组成的液体传输通过吸收剂管线2.31进入解吸塔D的上部区域，且将含CO2和H2S的气体经由气体管线2.32向前传输。
将含CO2和H2S的气流2.32供入克劳斯装置CL中，其废气主要包含N2、CO2、SO2、COS、CS2、H2S、H2O和硫。将所述废气在氢化装置HY中氢化。将基本上包含H2、N2、CO2、H2O和H2S的氢化克劳斯尾气传输通过骤冷器Q并冷却。骤冷器Q中的骤冷流体基本上为水。
将冷却的氢化克劳斯尾气经由气体管线2.33供入尾气吸收器TGA，在其中与经由吸收剂管线2.26供入的再生的吸收剂逆流接触。将来自尾气吸收器TGA的部分负载有H2S的吸收剂经由吸收剂管线2.28供入吸收器A1的中段。将贫H2S气体经由气体管线2.34从尾气吸收器TGA中移除并从该工艺中排出。
根据图3，经由入口Z，使包含硫化氢和二氧化碳的经适当预处理的气体在吸收器A1中与再生的吸收剂逆流接触，其中再生的吸收剂经由吸收剂管线3.01供入上部区域，且部分负载的吸收剂经由吸收剂管线3.02供入中间区域。所述吸收剂通过吸收从气体中移除硫化氢和二氧化碳；这经由废气管线3.03提供了贫硫化氢和二氧化碳的经处理流体流。
将负载CO2和H2S的吸收剂经由吸收剂管线3.04通入高压减压容器HPF中并减压(例如从约70巴减压至5-20巴)，其中温度基本上等于负载吸收剂的温度。温差通常小于10℃，优选小于5℃。在这些条件下，基本上存在于负载吸收剂中的烃以气体形式释放并且可经由管线3.05排出。
经由吸收剂管线3.06、换热器3.07(在其中用来自传输通过吸收剂管线3.08的再生的吸收剂的热量加热负载有CO2和H2S的吸收剂)和吸收剂管线3.09，将负载有CO2和H2S的吸收剂导入低压减压容器LPF中并减压至1.2-10巴，优选1.2-3巴的压力。在这些条件下，存在于负载吸收剂中的显著部分的二氧化碳作为气体释放，并且可作为富含CO2的第一废气经由气体管线3.10向前传输以获得部分再生的吸收剂。
将经由吸收剂管线3.11从低压减压容器LPF的下部区域排出的部分再生的吸收剂供入解吸塔D的上部区域并再生。从解吸塔D的下部区域，将经由吸收剂管线3.08传输的再生的吸收剂的子流经由吸收剂管线3.12导入锅炉3.13中，在其中所述子流被加热且至少部分地作为蒸气再循环至解吸塔D中(在当前情况下，经由吸收剂管线3.14)。
代替所示的锅炉，也可使用其他类型的换热器来产生汽提蒸气，例如自然循环蒸发器、强制循环蒸发器或强制循环闪蒸器。在这些蒸发器类型的情况下，将再生的吸收剂和汽提蒸气的混合相流返回至解吸塔的底部，在其中在蒸汽和吸收剂之间发生相分离。
将经由吸收剂管线3.08传输的再生的吸收剂的另一子流向前传输通过换热器3.07(在其中再生的吸收剂加热负载有CO2和H2S的吸收剂并且自身在该过程中冷却)、吸收剂管线3.15、冷却器3.16和吸收剂管线3.17，并分成子流3.01和3.18。将子流3.01供入吸收器A1的上部区域。将子流3.18供入尾气吸收器TGA的上部区域。
在解吸塔D中释放的富含H2S的废气经由废气管线3.19离开解吸塔D。将其经由冷却器3.20导入具有集成相分离的冷凝器3.21中，在其中与夹带的吸收剂蒸气分离。在适于实施本发明方法的这种和所有其他装置中，冷凝和相分离也可彼此分开地存在。随后，将主要由水组成的液体经由吸收剂管线3.22导入解吸塔D的上部区域，且将富含H2S的废气经由气体管线3.23向前传输。
将富含H2S的废气经由气体管线3.23供入克劳斯装置CL，其废气主要包含N2、CO2、SO2、COS、CS2、H2S、H2O和硫。将所述废气在氢化装置HY中氢化以获得氢化的克劳斯尾气。与气体管线3.10的富含CO2的第一废气一样，将基本包含H2、N2、CO2、H2O和H2S的氢化克劳斯尾气传输通过骤冷器Q并冷却。骤冷器Q中的骤冷流体基本上为水。
将氢化的克劳斯尾气和富含CO2的第一废气合并并经由气体管线3.24供入尾气吸收器TGA，在其中所述气体与经由吸收剂管线3.18供入的再生的吸收剂逆流接触。将来自尾气吸收器TGA的第二负载有H2S的吸收剂经由吸收剂管线3.02供入吸收器A1的中段。因此可利用来自尾气吸收器TGA的第二负载有H2S的吸收剂的剩余吸收容量。将富含CO2的第二废气经由气体管线3.25从尾气吸收器TGA中移除并从该工艺中排出。
根据图4，经由入口Z，使包含硫化氢和二氧化碳的经适当预处理的气体在吸收器A1中与再生的吸收剂逆流接触，其中再生的吸收剂经由吸收剂管线4.01供入上部区域，且部分负载的吸收剂经由吸收剂管线4.02供入中间区域。所述吸收剂通过吸收从气体中移除硫化氢和二氧化碳；这经由废气管线4.03提供了贫硫化氢和二氧化碳的经处理流体流。
将负载有CO2和H2S的吸收剂经由吸收剂管线4.04通入高压减压容器HPF中并减压(例如从约70巴减压至5-20巴)，其中温度基本上等于负载吸收剂的温度。温差通常小于10℃，优选小于5℃。在这些条件下，存在于负载吸收剂中的基本上所有的烃以气体形式释放，且可经由管线4.05排出。
经由吸收剂管线4.06、换热器4.07(在其中用来自传输通过吸收剂管线4.08的再生的吸收剂的热量加热负载有CO2和H2S的吸收剂)、换热器4.09、吸收剂管线4.10和吸收剂管线4.11，将负载有CO2和H2S的吸收剂导入低压减压容器LPF中并减压至1.2-10巴，优选1.2-3巴的压力。在这些条件下，存在于负载吸收剂中的显著部分的二氧化碳作为气体释放并且可作为富含CO2的第一废气经由气体管线4.12向前传输以获得部分再生的吸收剂。
将经由吸收剂管线4.13从低压减压容器LPF的下部区域排出的部分再生的吸收剂经由换热器4.09(在其中用来自传输通过吸收剂管线4.08的再生的吸收剂的热量加热部分再生的吸收剂)和吸收剂管线4.14供入解吸塔D的上部区域并再生。从解吸塔D的下部，将经由吸收剂管线4.08传输的再生的吸收剂的子流经由吸收剂管线4.15导入锅炉4.16中，在其中所述子流被加热且至少部分地作为蒸气再循环至解吸塔D中(在当前情况下，经由吸收剂管线4.17)。
代替所示的锅炉，也可使用其他类型的换热器来产生汽提蒸气，例如自然循环蒸发器、强制循环蒸发器或强制循环闪蒸器。在这些蒸发器类型的情况下，将再生的吸收剂和汽提蒸气的混合相流返回至解吸塔的底部，在其中在蒸汽和吸收剂之间发生相分离。
将经由吸收剂管线4.08传输的再生的吸收剂的另一子流向前传输通过换热器4.09(在其中再生的吸收剂加热部分再生的吸收剂并且自身在该过程中冷却)、吸收剂管线4.10(在其中再生的吸收剂加热负载有CO2和H2S的吸收剂并且自身在该过程中冷却)、吸收剂管线4.18、冷却器4.19和吸收剂管线4.20，并分成子流4.01和4.21。将子流4.01供入吸收器A1的上部区域。将子流4.21供入尾气吸收器TGA的上部区域。
在解吸塔D中释放的富含H2S的废气经由脱气管线4.22离开解吸塔D。将其经由冷却器4.23导入具有集成相分离的冷凝器4.24中，在其中与夹带的吸收剂蒸气分离。在适于实施本发明方法的这种和所有其他装置中，冷凝和相分离也可彼此分开地存在。随后，将主要由水组成的液体经由吸收剂管线4.25导入解吸塔D的上部区域，且将富含H2S的废气经由气体管线4.26向前传输。
将富含H2S的废气经由气体管线4.26供入克劳斯装置CL中，其废气主要包含N2、CO2、SO2、COS、CS2、H2S、H2O和硫。将所述废气在氢化装置HY中氢化以获得氢化的克劳斯尾气。与气体管线4.12的富含CO2的第一废气一样，将基本上包含H2、N2、CO2、H2O和H2S的氢化克劳斯尾气传输通过骤冷器Q并冷却。骤冷器Q中的骤冷流体基本上为水。
将氢化的克劳斯尾气和富含CO2的第一废气合并，并经由气体管线4.27供入尾气吸收器TGA，在其中所述气体与经由吸收剂管线4.21供入的再生的吸收剂逆流接触。将来自尾气吸收器TGA的第二负载有H2S的吸收剂经由吸收剂管线4.02供入吸收器A1的中段。因此可利用来自尾气吸收器TGA的第二负载有H2S的吸收剂的剩余吸收容量。将富含CO2的第二废气经由气体管线4.28从尾气吸收器TGA中移除并从该工艺中排出。
实施例
实施例使用仿真模型来实施。使用Pitzer的模型(K.S.Pitzer，ActivityCoefficients in Electrolyte Solutions，第2版，CRC Press，1991年，第3章，IonInteraction Approach：Theory)来描述相平衡。模型参数适于测量二氧化碳、硫化氢和烃在MDEA水溶液中的气体溶解度。CO2与MDEA的反应动力学通过在双搅拌池中实验测定并且引入仿真模型中。
对于所有实施例，假设吸收剂水溶液包含45重量％的MDEA和0.5重量％的磷酸。将待处理的流体流的组成固定为10.06体积％的CO2、2.01体积％的H2S、82.90体积％的甲烷和5.03体积％的乙烷(323786m3(STP)/h，40.0℃，61.0巴)。该组合物基于排出水含量(1876m3(STP)/h)的流体流，即“干流体流”。分离任务是将H2S含量降至小于5ppm(体积)，并且将CO2含量降至小于2.3体积％。此外，从连接在第一吸收器下游的吸收器中排出的经处理气体的H2S含量在每种情况下均小于100ppm(体积)。
在吸收器A1中，使用的内件为不规则填料(IMTP40)。吸收器A1中的填料高度为16m，塔直径的设计基于80％的液泛极限。
在吸收器A2中，使用的内件为不规则填料(IMTP40)。吸收器A2中的填料高度为6m，塔直径的设计基于80％的液泛极限(flood limit)。
在吸收器TGA中，使用的内件是不规则填料(IMTP40)。吸收器TGA中的填料高度为6m，塔直径的设计基于80％的液泛极限。
在解吸塔D中，使用的内件为Pall环(尺寸：50mm)。解吸塔的填料高度为10m，塔直径的设计基于65％的液泛极限。
实施例1(对比实施例)
借助仿真模型，研究了使用上述吸收剂处理含H2S和CO2的流体流的方法。该中试装置对应于图1。下表列出了各种干流体流的组成：
*3ppm(体积)
实施例2(对比实施例)
借助仿真模型，研究了使用上述吸收剂处理含H2S和CO2的流体流的方法。该中试装置对应于图2。下表列出了各种干流体流的组成：
*2ppm(体积)
实施例3
借助仿真模型，研究了使用上述吸收剂处理含H2S和CO2的流体流的方法。该中试装置对应于图3。下表列出了各种干流体流的组成：
*4ppm(体积)
实施例4
借助仿真模型，研究了使用上述吸收剂处理含H2S和CO2的流体流的方法。该中试装置对应于图4。下表列出了各种干流体流的组成：
*3ppm(体积)
对于实施例，基于解吸塔的锅炉功率和洗涤剂的相对总循环速率来确定相对再生能量。洗涤剂的总循环速率应理解为意指料流1.12、2.23、3.15和4.15的相应质量流量。
实施例 相对再生能量** 吸收剂的相对总循环速率**
1* 100％ 100％
2* 101％ 92.3％
3 87.5％ 85.6％
4 83.2％ 83.4％
*对比实施例**相对于实施例1
可以看出，与实施例1和2的方法相比，实施例3和4的方法需要更低的再生能量和更低的吸收剂总循环速率。

Claims (15)

1.一种处理含H2S和CO2的流体流的方法，其中：
a)在第一吸收器中在10-150巴的压力下用再生的H2S选择性吸收剂的第一子流处理流体流以获得经处理的流体流和负载有H2S的吸收剂；
b)将负载有H2S的吸收剂通过与再生的H2S选择性吸收剂间接热交换而加热；
c)将加热的负载有H2S的吸收剂在低压减压容器中减压至1.2-10巴的压力以获得富含CO2的第一废气和部分再生的吸收剂；
d)将部分再生的吸收剂在解吸塔中再生以获得富含H2S的废气和再生的吸收剂；
e)将富含H2S的废气供入克劳斯单元，将来自克劳斯单元的废气供入氢化单元以获得氢化的克劳斯尾气；
f)将氢化的克劳斯尾气和富含CO2的第一废气在第二吸收器中在1-4巴的压力下用再生的H2S选择性吸收剂的第二子流处理以获得富含CO2的第二废气和第二负载有H2S的吸收剂；和
g)将第二负载有H2S的吸收剂导入第一吸收器中。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在离开第一吸收器之后并且在低压减压容器中减压之前，将负载有H2S的吸收剂在高压减压容器中减压至5-20巴的压力。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中通过与再生的H2S选择性吸收剂间接热交换而加热部分再生的吸收剂，并且获得部分冷却的再生的吸收剂，将部分冷却的再生的吸收剂用于通过间接热交换加热负载有H2S的吸收剂。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在第二吸收器中处理之前，单独地或组合地冷却富含CO2的第一废气和氢化的克劳斯尾气。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中将第二负载有H2S的吸收剂在再生的H2S选择性吸收剂的第一子流的进料点下方导入第一吸收器中。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中H2S选择性吸收剂包含至少一种选自叔胺和位阻胺的胺的水溶液。
7.根据权利要求6所述的方法，其中H2S选择性吸收剂包含甲基二乙醇胺的水溶液。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其中所述吸收剂包含酸。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述流体流包含烃。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在流体流中存在至少0.1巴的H2S分压和至少0.2巴的CO2分压。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中氢化的克劳斯尾气包含0.5-5体积％的H2S。
12.一种用于处理含H2S和CO2的流体流的装置，包括：
a)第一吸收器，其经由第一换热器以流体传输方式连接至解吸塔，以接收来自解吸塔的再生的H2S选择性吸收剂的第一子流，第一吸收器设计成促进H2S和CO2从流体流吸收至再生的H2S选择性吸收剂的第一子流中以获得经处理的流体流和负载有H2S的吸收剂；并且第一换热器设计成通过与来自解吸塔的再生的H2S选择性吸收剂间接热交换而加热负载有H2S的吸收剂；
b)低压减压容器，其以流体传输方式连接至第一换热器，且设计成将加热的负载有H2S的吸收剂减压以获得富含CO2的第一废气和部分再生的吸收剂；
c)将部分再生的吸收剂导入解吸塔中以获得富含H2S的废气和再生的吸收剂的管线；
d)接受富含H2S的废气的克劳斯单元和接受来自克劳斯单元的废气以获得氢化的克劳斯尾气的氢化单元；
e)第二吸收器，其以流体传输的方式连接至解吸塔，且设计成促进H2S从氢化的克劳斯尾气和富含CO2的第一废气吸收至再生的H2S选择性吸收剂的第二子流中以获得富含CO2的第二废气和第二负载有H2S的吸收剂；
f)将第二负载有H2S的吸收剂导入第一吸收器中的管线。
13.根据权利要求12所述的装置，还包括高压减压容器，其设计成将来自第一吸收器的负载有H2S的吸收剂减压。
14.根据权利要求12或13所述的装置，还包括冷却器，其设计成冷却来自第一换热器的再生的H2S选择性吸收剂。
15.根据权利要求12-14中任一项所述的装置，其中低压减压容器经由第二换热器以流体传输方式连接至解吸塔，并且第二换热器设计成通过与再生的H2S选择性吸收剂间接热交换而加热部分再生的吸收剂。
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