CN110385022A - 脱硫剂及其应用和轻烃脱硫加工的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及气体净化技术领域，公开了一种脱硫剂及其应用和轻烃脱硫加工的方法。该脱硫剂含有链烷醇胺、环丁砜、含氨基和醚基的醇类化合物、含硫有机物和含氮杂环化合物，其中，含氨基和醚基的醇类化合物的结构如式(1)所示，R1、R2选自氢或C1‑C4的烷基；含硫有机物的结构如式(2)所示，R3选自C1‑C5的烷基、C1‑C5的羟烷基或苯基；含氮杂环化合物的结构如式(3)所示，R4选自C1‑C4的羟烷基。本发明的脱硫剂使所述脱硫剂能选择性脱除轻烃流股中的H2S与有机硫，并将轻烃损失率和CO2共吸率控制在较低水平。

Description

脱硫剂及其应用和轻烃脱硫加工的方法
技术领域
本发明涉及气体净化技术领域，具体地涉及一种脱硫剂及其应用和轻烃脱硫加工的方法。
背景技术
天然气、炼厂气和沼气等轻烃既是清洁高效的燃料也是高附加值的化工原料，具有广阔的市场前景。
在石油天然气工业中，天然气、炼厂气等轻烃流股中通常含有H2S、CO2以及一定量的有机硫等杂质，其中，有机硫主要以羰基硫(COS)、二硫化碳(CS2)、硫醇(如甲硫醇、乙硫醇、丙硫醇、丁硫醇等)和硫醚等形态存在。在炼油工业中，随着高硫原油加工量的增加和渣油掺炼率的增大，催化裂化、延迟焦化等装置副产的液化石油气(LPG)和干气中的H2S含量、有机硫含量也随之升高。
另外，全球性能源需求的扩张促使天然气行业开始关注并开发风险大的高酸性天然气藏，这类天然气往往高含H2S、CO2以及有机硫。川渝地区是我国主要的天然气生产基地之一，该地区所产天然气普遍高含H2S、CO2以及有机硫。其中，普光天然气所含有机硫主要为COS，其质量浓度达到了158.2mg/Nm3，占总有机硫的95％；元坝天然气则同时高含COS和甲硫醇，两者质量浓度分别高达144.3mg/Nm3和172.3mg/Nm3，分别占总有机硫的40％和48％。
将天然气、炼厂气、沼气作为燃料和化工原料使用之前，需将上述酸性气体组分脱除，否则会对这些轻烃的储存、运输及加工使用产生不利影响。因此，世界各个国家对商用轻烃中酸性气体组分的含量具有一定的要求。
例如，对于天然气，我国规定一类商品气的H2S质量浓度不得超过6mg/Nm3，CO2摩尔分数不得超过2.0％，总硫质量浓度不得超过60mg/Nm3；欧洲EASEE-gas协会要求H类跨国输送天然气的H2S质量浓度不得超过5mg/Nm3，CO2摩尔分数不得超过2.5％，硫醇质量浓度不得超过6mg/Nm3，总硫质量浓度不得超过30mg/Nm3；美国要求天然气的H2S质量分数不得超过5.7mg/Nm3，CO2摩尔分数不得超过3.0％，总硫不得超过22.9mg/Nm3。
此外，各国对液化气硫含量的控制指标也日趋严格，例如，我国要求民用液化气总硫质量浓度不大于343mg/Nm3，美国和欧盟分别要求液化气总硫质量分数不超过120μg/g和50μg/g。
炼厂气用作某些工艺的原料时，其硫含量也需控制在一定水平以下。例如，Novolen法制聚丙烯工艺要求丙烯中的总硫和COS的质量浓度分别不超过1mg/kg和0.05mg/kg。干气水蒸气转化制氢工艺要求干气的总硫质量浓度不超过0.5mg/kg，而干气PSA回收氢气工艺要求干气的总硫质量浓度不超过50mg/kg。
随着高硫气藏开发进度的加快以及炼厂加工原油的重质和劣质化，轻烃原料高硫化、组成复杂化与产品清洁化要求的矛盾日益凸显。以上这些因素均对轻烃脱硫工艺提出了更高要求，须要实现轻烃中复杂硫化物的高效选择性脱除，即尽可能同步高效脱除H2S和有机硫。
目前，以醇胺为脱硫溶剂的净化工艺由于较其它方法(物理溶剂吸收法、络合铁法、分子筛吸附法、氧化锌法、膜分离法等)具有处理能力大、操作成本低、对H2S和CO2浓度适应范围广等优点，在天然气和炼厂气净化领域处于主导地位。但是，以N-甲基二乙醇胺(MDEA)为代表的传统醇胺溶剂对COS和硫醇等有机硫的脱除率均不高，净化轻烃残留的有机硫含量仍较高，难以满足高含有机硫的轻烃净化要求。针对高含有机硫的轻烃，常需在醇胺脱硫装置之后配套COS催化水解、吸附或者碱洗等辅助装置以进一步脱除胺洗轻烃中残留的有机硫。例如，液化气脱硫工艺通常包括胺洗和碱洗过程。胺洗过程普遍采用以N-甲基二乙醇胺(MDEA)为代表的醇胺溶剂脱除H2S，胺洗液化气再经碱洗以脱除其中残留的硫醇和COS。增设辅助脱硫装置不仅增大固定投资、操作成本，还会产生碱渣等环境污染物。
提高胺洗过程的有机硫脱除率可以降低后续配套装置的脱硫负荷，甚至消减配套脱硫装置，从而显著降低整个脱硫工艺的固定投资与操作成本。为了适应含有机硫轻烃流股的脱硫净化要求，复配溶剂逐渐获得关注：通过向醇胺溶剂中加入一定量的特定组分，能够将醇胺溶剂对H2S的高效脱除作用以及特定组分对有机硫的良好脱除性能结合起来，从而获得兼具脱除H2S和有机硫性能的复配型脱硫剂。强化有机硫脱除的特定组分可增加有机硫物理溶解度或提高有机硫化学反应速率。
增加有机硫物理溶解度的特定组分常选用环丁砜、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、聚乙二醇二甲醚、碳酸丙烯酯等物理溶剂。例如，US 3347621、US 3965244、US 3989811将环丁砜与二异丙醇胺(DIPA)复配(即所谓的D-Sulfinol溶剂)，用以脱除酸性原料气中的H2S、COS、CO2等；US 6277345B1将聚烷基二醇烷基醚与叔醇胺复配，用以从原料气中非选择性脱除H2S、CO2以及有机硫；CN1717274A将物理溶剂(包括环丁砜及其衍生物、N-甲基吡咯烷酮、聚乙二醇的二烷基醚等)与醇胺(包括一乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、二异丙醇胺(DIPA)、MDEA等)复配。
提高有机硫(主要是羰基硫和二硫化碳)化学反应速率的特定组分常选用吗啉及其衍生物、哌嗪及其衍生物。例如，CN1421264A将吗啉及其衍生物、哌嗪及其衍生物、环丁砜、N-甲基吡咯烷酮、聚乙二醇二烷基醚等与醇胺复配，用以同时脱除H2S、COS、硫醇、硫醚等硫化物；US 4336233将哌嗪与MDEA复配，用以同时脱除H2S、CO2、COS；US 6740230B1和US6337059B1也将哌嗪与MDEA复配，用以同步脱除H2S、CO2和低浓度的有机硫化物。
目前工业上使用的复配型脱硫剂均是基于该理念开发出来，包括Shell公司开发的Sulfinol系列脱硫剂、Dow Chemical公司的Ucarsol系列脱硫剂、BASF公司的αMDEA系列脱硫剂、Lurgi公司的Amisol系列脱硫剂、法国石油研究院的Hybrisol脱硫剂、UOP公司开发的Amine Guard系列脱硫剂、中石油天然气研究院开发的CT8系列脱硫剂。
目前工业上使用的复配型脱硫剂中因物理溶剂组分占比很大，因此对有机硫有较高的溶解度，但缺点是对烃的溶解度也较大，即相较于烃类，其对有机硫的选择性不高，从而导致产品气收率降低。另外，上述部分复配型脱硫剂还含有相当比例的吗啉、哌嗪及其衍生物，而吗啉、哌嗪及其部分衍生物与有机硫(主要是羰基硫和二硫化碳)、CO2的反应速率均较高，这导致大量CO2与硫化物一起被脱除，即相较于CO2对有机硫的选择性也不高。
因此，上述复配型脱硫剂用于轻烃脱硫加工工艺时，除了会脱除硫化物，还会导致大量CO2以及轻烃组分被脱除，造成烃损失率和CO2共吸率过高。而烃损失率过高会导致净化轻烃的收率降低，CO2共吸率过高会导致脱硫剂再生时的能耗较高，也不利于后续Claus硫黄回收装置的平稳运行。
发明内容
为了克服现有技术存在的上述缺陷，本发明提供了一种脱硫剂及其应用和轻烃脱硫加工的方法。所述脱硫剂能选择性脱除轻烃流股中的H2S与有机硫，将CO2共吸率和烃类损失率控制在较低水平。
根据本发明的第一方面，本发明提供了一种用于轻烃脱硫的脱硫剂，该脱硫剂含有链烷醇胺、环丁砜、含氨基和醚基的醇类化合物、含硫有机物和含氮杂环化合物，其中，
所述含氨基和醚基的醇类化合物的结构如式(1)所示：
式(1)中，R1、R2各自选自氢或C1-C4的烷基；
所述含硫有机物的结构如式(2)所示：
式(2)中，R3选自C1-C5的烷基、C1-C5的羟烷基或苯基；
所述含氮杂环化合物的结构如式(3)所示：
式(3)中，R4选自C1-C4的羟烷基。
根据本发明的第二方面，本发明提供了本发明第一方面所述的脱硫剂在轻烃脱硫过程中的应用。
根据本发明的第三方面，本发明提供了一种轻烃脱硫加工的方法，该方法包括：
1)使轻烃与脱硫剂水溶液在脱硫塔中接触，得到净化轻烃和第一富液；
2)将所述第一富液减压后送入闪蒸罐进行闪蒸，得到闪蒸气和第二富液；
3)将所述第二富液与再生塔排出的高温贫液换热，然后进入所述再生塔进行加热汽提再生，得到再生酸性气和高温贫液，高温贫液经所述换热、冷却后，返回所述脱硫塔循环使用；
所述脱硫剂水溶液中的脱硫剂为本发明第一方面所述的脱硫剂。
本发明的脱硫剂除了具有传统的醇胺溶剂外，还含有特定的醇类化合物、含硫有机物和含氮杂环化合物等功能组分，所述功能组分的引入使所述脱硫剂能选择性脱除轻烃流股中的H2S与有机硫，并将轻烃损失率和CO2共吸率控制在较低水平，例如，由本发明的实施例可以看出，采用本发明的脱硫剂处理轻烃原料气时，在保证有机硫的总脱除率在70％以上的同时，能将CO2的共吸率控制在73％以下，轻烃的损失率控制在0.3％以下。
附图说明
图1是按照本发明的一种实施方式的轻烃脱硫加工方法的流程图。
附图标记说明
1：脱硫塔；2：闪蒸罐；3：换热器；4：再生塔；5：溶液泵；6：冷却器；S1：轻烃原料；S2：净化轻烃；S3：换热后的富液；S4：高温贫液；S5：再生酸性气；S6：冷却后的贫液；S7：闪蒸气。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在上下文中，所涉及的有机硫的含量均是以硫元素计。
根据本发明的第一方面，本发明提供了一种用于轻烃脱硫的脱硫剂，该脱硫剂含有链烷醇胺、环丁砜、含氨基和醚基的醇类化合物、含硫有机物和含氮杂环化合物。
本发明中，所述链烷醇胺为化学脱硫溶剂，具体可选自伯醇胺、仲醇胺和叔醇胺中的一种或几种。所述链烷醇胺优选为一乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、二异丙醇胺(DIPA)和N-甲基二乙醇胺(MDEA)中的至少一种。
进一步优选地，所述链烷醇胺为N-甲基二乙醇胺与一乙醇胺、二乙醇胺和二异丙醇胺中至少一种的组合，这样能进一步提高所述脱硫剂用于轻烃脱硫时对有机硫的脱除率。
更优选地，所述链烷醇胺为N-甲基二乙醇胺和二异丙醇胺，N-甲基二乙醇胺和二异丙醇胺的质量比为8-10：1。
本发明中，所述含氨基和醚基的醇类化合物的结构如式(1)所示：
其中，R1、R2相同或不同，各自选自氢或C1-C4的烷基。
所述C1-C4的烷基例如为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基或叔丁基。
优选情况下，所述含氨基和醚基的醇类化合物选自二甲氨基乙氧基乙醇(DMAEE)、二乙氨基乙氧基乙醇(DEAEE)、叔丁氨基乙氧基乙醇(TBEE)和2-(2-氨基乙氧基)乙醇(DGA)中的至少一种，进一步优选为叔丁氨基乙氧基乙醇。
本发明中，所述含硫有机物的结构如式(2)所示：
其中，R3选自C1-C5的烷基、C1-C5的羟烷基或苯基，优选选自C2-C5的烷基、C2-C4的羟烷基或苯基。
所述C1-C5的烷基例如为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基等。
所述C1-C5的羟烷基例如为羟甲基、羟乙基、羟丙基、羟丁基等。
优选情况下，所述含硫有机物选自硫代二甘醇、乙基-2-羟乙基硫醚、2-羟基乙基正戊基硫醚和2-苯硫基乙醇中的至少一种，进一步优选为硫代二甘醇。
本发明中，所述含氮杂环化合物的结构如式(3)所示：
其中，R4选自C1-C4的羟烷基，优选为羟乙基或羟丙基。
更优选地，所述含氮杂环化合物选自N-羟乙基哌嗪和/或N-羟丙基哌嗪。
本发明的发明人在研究中发现，与哌嗪相比，具有上述化学结构的含氮杂环化合物具有更好的水溶性，挥发损失率小，且具有更高的脱硫选择性。
本发明中，所述脱硫剂中各组分的具体含量可根据待处理轻烃的酸性杂质分布情况进行确定。按照一种实施方式，以所述脱硫剂的总重量为基准，所述链烷醇胺的含量为50-95重量％，环丁砜的含量为0.2-8重量％，所述含氨基和醚基的醇类化合物的含量为2.5-20重量％，所述含硫有机物的含量为0.3-12重量％，所述含氮杂环化合物的含量为2-10重量％。
本发明对待处理的轻烃没有特别地限制，可以是任何含酸性杂质(例如H2S、有机硫和CO2中的一种或几种)的轻烃原料，但本发明的脱硫剂特别适用于对高含有机硫轻烃进行选择性脱硫处理。所述有机硫通常含有羰基硫、二硫化碳、硫醇类(包括甲硫醇、乙硫醇、丙硫醇等)和硫醚类中的一种或几种。
按照一种实施方式，所述轻烃中，H2S的摩尔分数为0-10％，CO2的摩尔分数为0-10％，以硫元素计的总有机硫含量为200-3000mg/Nm3。
所述轻烃的主要组分包括甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、丁烷和丁烯中的一种或几种。所述轻烃具体可以为干气、天然气和液化气中的至少一种。
本发明中，所述脱硫剂通常以脱硫剂水溶液的形式使用，本发明对水的用量没有特别限定，可以参照现有技术进行选择，一般地，水的用量使所述脱硫剂水溶液中脱硫剂的质量分数为25-55％。
根据本发明的第二方面，本发明提供了所述脱硫剂在轻烃脱硫过程中的应用。所述脱硫剂具体可直接用于轻烃的醇胺吸收法脱硫工艺中，实现对H2S与有机硫的高效脱除并控制CO2共吸率和烃类损失。
根据本发明的第三方面，本发明提供了一种轻烃脱硫加工的方法，该方法包括：
1)使轻烃与脱硫剂水溶液(脱硫剂为本发明第一方面所述的脱硫剂)在脱硫塔中接触，得到净化轻烃和第一富液；
2)将所述第一富液减压后送入闪蒸罐进行闪蒸，得到闪蒸气和第二富液；
3)将所述第二富液与再生塔排出的高温贫液换热，然后进入所述再生塔进行加热汽提再生，得到再生酸性气和高温贫液，高温贫液经所述换热、冷却后，返回所述脱硫塔循环使用。
另外，所述方法还可以包括：将所述再生酸性气送往下游Claus回收装置。
如上所述，所述脱硫剂水溶液中，脱硫剂的质量分数可以为25-55％。
在本文中，“第一”、“第二”仅用于更清楚地说明本发明的方法，并无其它限定作用。本领域技术人员应当理解的是，所涉及的“富液”是指吸收有轻烃中的酸性杂质的脱硫剂水溶液；“贫液”是指解吸释放出酸性气体而得以再生的脱硫剂水溶液。另外，“高温贫液”是指所述再生塔中产生的温度较高的贫液，其中的“高温”是指相对于与其进行换热的第二富液、以及冷却后返回所述脱硫塔循环使用的贫液而言，其温度较高。
本发明对上述设备和各步骤的具体操作条件没有特别要求，均可参照现有技术选择。
步骤1)中，在轻烃与脱硫剂水溶液的接触过程中，所述脱硫剂水溶液吸收轻烃中的酸性杂质，从而形成第一富液，同时得到净化轻烃。优选情况下，所述脱硫塔的操作条件包括：塔顶压力为0.5-10MPa。
按照一种实施方式，当所述轻烃选自干气或天然气时，相对于1Nm3/h的轻烃，所述脱硫剂水溶液的流量可以为2-8L/h；当所述轻烃为液化气时，相对于1kg/h的轻烃，所述脱硫剂水溶液的流量可以为0.5-6L/h。
步骤2)中，第一富液可通过在连接所述脱硫塔和所述闪蒸罐的管路上设置减压阀、液力透平机组等方式实现所述减压。优选情况下，所述闪蒸罐的操作条件包括：温度为50-80℃，压力为0.1-0.8MPa。
步骤3)中，经过所述换热(升温)后的第二富液在所述再生塔中经加热汽提，解吸释放出酸性气体，并得到高温贫液。优选情况下，所述再生塔的操作条件包括：塔底温度为110-130℃，塔顶压力为0.01-0.1MPa。
步骤3)中，所述高温贫液经所述换热(降温)、冷却后进入所述脱硫塔中的温度可以为30-45℃。
按照一种具体实施方式，本发明所述的方法包括图1所示的流程，图1中，1)轻烃原料S1与脱硫剂水溶液分别经脱硫塔1的下部、上部进入，实现逆流接触，在所述接触过程中，脱硫剂水溶液吸收轻烃原料S1中的酸性杂质，继而在脱硫塔1的顶部、底部分别得到净化轻烃S2和第一富液；2)所述第一富液减压后进入闪蒸罐2进行闪蒸，得到闪蒸气S7和第二富液；3)所述第二富液与再生塔底部排出的高温贫液S4经换热器3换热升温，然后进入再生塔4进行加热汽提，解吸释放出再生酸性气S5，并得到高温贫液S4；该贫液经所述换热器3与第一富液换热降温，接着经溶液泵5送入冷却器6冷却，得到冷却后的贫液S6，该贫液返回所述脱硫塔1循环使用。
下面结合实施例进一步描述本发明。本发明的范围不受这些实施例限制。
以下实施例和对比例中，
1)有机硫脱除率(E)按照式I计算：
式I中，c代表轻烃中的有机硫质量浓度(以元素硫计)，mg/Nm3； 代表轻烃中的H2S+CO2的摩尔分数；下角标“1”、“2”分别代表轻烃原料和净化轻烃；
2)二氧化碳共吸率(E’)按照式II计算：
式II中，代表H2S+CO2的摩尔分数；代表CO2的摩尔分数；下角标“1”、“2”分别代表轻烃原料和净化轻烃；
3)烃损失率(S)按照式III计算：
式III中，Ff、Fa及Fg分别表示闪蒸气、再生酸性气以及轻烃原料的体积流量，Nm3/h；分别表示闪蒸气、再生酸性气以及轻烃原料中的总烃摩尔分数；
上述各物流所涉及的硫化物含量采用GC-FPD法测定；
CO2、烃含量采用GC-TCD法测定。
以下实施例均用于说明本发明的脱硫剂及轻烃脱硫加工的方法，轻烃原料中酸性杂质分布和总烃含量如表1所示，
表1*
*：“m％”均表示摩尔分数。
实施例1
将83.7重量份N-甲基二乙醇胺、9.3重量份二异丙醇胺、3重量份叔丁胺基乙氧基乙醇、0.6重量份硫代二甘醇、0.4重量份环丁砜、3重量份N-羟乙基哌嗪混合均匀，得到脱硫剂。将该脱硫剂与水混合，得到质量分数为29％的脱硫剂水溶液。
本实施例的轻烃原料为表1所示的干气，按照图1所示流程对干气进行脱硫加工处理，操作如下：
1)干气0.6Nm3/h和脱硫剂水溶液2.72L/h(循环量)在脱硫塔中逆流接触，得到净化干气和第一富液，脱硫剂水溶液进入脱硫塔的温度为38℃，脱硫塔塔顶压力为1.0MPa；
2)第一富液减压至0.4MPa后进入闪蒸罐中，于60℃下释放出闪蒸气；
3)闪蒸后的第二富液经换热后进入再生塔加热再生，得到高温贫液和再生酸性气，再生塔塔底温度为120℃，塔顶压力为0.08MPa；高温贫液依次经换热降温、冷却后返回脱硫塔循环使用；
该实施例中，所得净化干气的具体酸性组分含量以及脱硫结果见表2。
实施例2
将72重量份N-甲基二乙醇胺、8重量份二异丙醇胺、10重量份叔丁胺基乙氧基乙醇、3.6重量份硫代二甘醇、2.4重量份环丁砜、4重量份N-羟乙基哌嗪混合均匀，得到脱硫剂。将该脱硫剂与水混合，得到质量分数为35％的脱硫剂水溶液。
本实施例的轻烃原料为表1所示的液化气，按照图1所示流程对液化气进行脱硫加工处理，操作如下：
1)液化气(液态，液态密度为538.3kg/m3)1.38kg/h和脱硫剂水溶液4.0L/h(循环量)在脱硫塔中逆流接触，得到净化液化气和第一富液，脱硫剂水溶液进入脱硫塔的温度为40℃，脱硫塔塔顶压力为1.0MPa；
2)第一富液减压至0.4MPa后进入闪蒸罐中，于60℃下释放出闪蒸气；
3)闪蒸后剩余的第二富液经换热后进入再生塔加热再生，得到高温贫液和再生酸性气，再生塔塔底温度为120℃，塔顶压力为0.08MPa；高温贫液依次经换热降温、冷却后返回脱硫塔循环使用；
该实施例中，所得净化液化气的具体酸性组分含量以及脱硫结果见表2。
实施例3
将63重量份的N-甲基二乙醇胺、7重量份二异丙醇胺、15重量份叔丁胺基乙氧基乙醇、6重量份硫代二甘醇、4重量份环丁砜、5重量份N-羟丙基哌嗪混合均匀，得到脱硫剂。将该脱硫剂与水混合，得到质量分数为41％的脱硫剂水溶液。
本实施例的轻烃原料为表1所示的天然气，按照图1所示流程对天然气进行脱硫加工处理，操作如下：
1)天然气0.6Nm3/h和脱硫剂水溶液1.88L/h(循环量)在脱硫塔中逆流接触，得到净化天然气和第一富液，脱硫剂水溶液进入脱硫塔的温度为40℃，脱硫塔塔顶压力为5.0MPa；
2)第一富液减压至0.5MPa后进入闪蒸罐中，于60℃下释放出闪蒸气；
3)闪蒸后剩余的第二富液经换热后进入再生塔加热再生，得到高温贫液和再生酸性气，再生塔塔底温度为120℃，塔顶压力为0.08MPa；高温贫液依次经换热降温、冷却后返回脱硫塔循环使用；
该实施例中，所得净化天然气的具体酸性组分含量以及脱硫结果见表2。
实施例4
将54重量份N-甲基二乙醇胺、6重量份二异丙醇胺、18重量份叔丁胺基乙氧基乙醇、9重量份硫代二甘醇、6重量份环丁砜、7重量份N-羟乙基哌嗪混合均匀，得到脱硫剂。将该脱硫剂与水混合，得到质量分数为52％的脱硫剂水溶液。
本实施例的轻烃原料为表1所示的天然气，按照图1所示流程对天然气进行脱硫加工处理，操作如下：
1)天然气0.6Nm3/h和脱硫剂水溶液1.88L/h(循环量)在脱硫塔中逆流接触，得到净化天然气和第一富液，脱硫剂水溶液进入脱硫塔的温度为40℃，脱硫塔塔顶压力为5.0MPa；
2)第一富液减压至0.5MPa后进入闪蒸罐中，于60℃下释放出闪蒸气；
3)闪蒸后剩余的第二富液经换热后进入再生塔加热再生，得到高温贫液和再生酸性气，再生塔塔底温度为120℃，塔顶压力为0.08MPa；高温贫液依次经换热降温、冷却后返回脱硫塔循环使用；
该实施例中，所得净化天然气的具体酸性组分含量以及脱硫结果见表2。
实施例5
将48.6重量份N-甲基二乙醇胺、5.4重量份二异丙醇胺、20重量份叔丁胺基乙氧基乙醇、10.8重量份硫代二甘醇、7.2重量份环丁砜、8重量份N-羟丙基哌嗪混合均匀，得到脱硫剂。将该脱硫剂与水混合，得到质量分数为49％的脱硫剂水溶液。
本实施例的轻烃原料为表1所示的天然气，按照图1所示流程对天然气进行脱硫加工处理，操作如下：
1)天然气0.6Nm3/h和脱硫剂水溶液1.88L/h(循环量)在脱硫塔中逆流接触，得到净化天然气和第一富液，脱硫剂水溶液进入脱硫塔的温度为40℃，脱硫塔塔顶压力为5.0MPa；
2)第一富液减压至0.5MPa后进入闪蒸罐中，于60℃下释放出闪蒸气；
3)闪蒸后剩余的第二富液经换热后进入再生塔加热再生，得到高温贫液和再生酸性气，再生塔塔底温度为120℃，塔顶压力为0.08MPa；贫液依次经换热降温、冷却后返回脱硫塔循环使用；
该实施例中，所得净化天然气的具体酸性组分含量以及脱硫结果见表2。
实施例6
将82.7重量份N-甲基二乙醇胺、10.3重量份一乙醇胺、3重量份叔丁胺基乙氧基乙醇、0.6重量份硫代二甘醇、0.4重量份环丁砜、3重量份N-羟乙基哌嗪混合均匀，得到脱硫剂。将该脱硫剂与水混合，得到质量分数为29％的脱硫剂水溶液。
按照实施例1的方法对表1所示的干气进行脱硫加工处理，所得净化干气的具体酸性组分含量以及脱硫结果见表2。
实施例7
将72重量份N-甲基二乙醇胺、8重量份二异丙醇胺、10重量份叔丁胺基乙氧基乙醇、2重量份2-羟基乙基正戊基硫醚、1.6重量份2-苯硫基乙醇、2.4重量份环丁砜、4重量份N-羟乙基哌嗪混合均匀，得到脱硫剂。将该脱硫剂与水混合，得到质量分数为35％的脱硫剂水溶液。
按照实施例2的方法对表1所示的液化气进行脱硫加工处理，所得净化液化气的具体酸性组分含量以及脱硫结果见表2。
实施例8
将63重量份的N-甲基二乙醇胺、6.6重量份二乙醇胺、15重量份2-(2-氨基乙氧基)乙醇、6.4重量份硫代二甘醇、4重量份环丁砜、5重量份N-羟丙基哌嗪混合均匀，得到脱硫剂。将该脱硫剂与水混合，得到质量分数为41％的脱硫剂水溶液。
按照实施例3的方法对表1所示的天然气进行脱硫加工处理，所得净化天然气的具体酸性组分含量以及脱硫结果见表2。
对比例1
将82.7重量份N-甲基二乙醇胺、10.3重量份一乙醇胺、3重量份叔丁胺基乙氧基乙醇、0.6重量份硫代二甘醇、0.4重量份环丁砜、3重量份哌嗪混合均匀，得到脱硫剂。将该脱硫剂与水混合，得到质量分数为29％的脱硫剂水溶液。
按照实施例1的方法对表1所示的干气进行脱硫加氢处理，所得净化干气的具体酸性组分含量以及脱硫结果见表2。
对比例2
按照实施例2的方法制备脱硫剂水溶液并对表1所示的液化气进行脱硫加工，所不同的是，脱硫剂中的环丁砜用等重量份的N-甲基吡咯烷酮代替，所得净化液化气的具体酸性组分含量以及脱硫结果见表2。
对比例3
将52.2重量份N-甲基二乙醇胺、6.9重量份二异丙醇胺、20重量份叔丁胺基乙氧基乙醇、7.2重量份环丁砜、13.7重量份N-羟丙基哌嗪混合均匀，得到脱硫剂。将该脱硫剂与水混合，得到质量分数为49％的脱硫剂水溶液。
按照实施例5的方法对表1所示的天然气进行脱硫加工处理，所得净化天然气的具体酸性组分含量以及脱硫结果见表2。
对比例4
将63重量份N-甲基二乙醇胺、7重量份二异丙醇胺、20重量份叔丁胺基乙氧基乙醇、10重量份环丁砜混合均匀，得到脱硫剂。将该脱硫剂与水混合，得到质量分数为50％的脱硫剂水溶液。
按照实施例5的方法对表1所示的天然气进行脱硫加工处理，所得净化天然气的具体酸性组分含量以及脱硫结果见表2。
表2*
表2(续)
*：“m％”表示摩尔分数。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种用于轻烃脱硫的脱硫剂，该脱硫剂含有链烷醇胺、环丁砜、含氨基和醚基的醇类化合物、含硫有机物和含氮杂环化合物，其中，
所述含氨基和醚基的醇类化合物的结构如式(1)所示：
式(1)中，R1、R2各自选自氢或C1-C4的烷基；
所述含硫有机物的结构如式(2)所示：
式(2)中，R3选自C1-C5的烷基、C1-C5的羟烷基或苯基；
所述含氮杂环化合物的结构如式(3)所示：
式(3)中，R4选自C1-C4的羟烷基。
2.根据权利要求1所述的脱硫剂，其中，以所述脱硫剂的总重量为基准，所述链烷醇胺的含量为50-95重量％，环丁砜的含量为0.2-8重量％，所述含氨基和醚基的醇类化合物的含量为2.5-20重量％，所述含硫有机物的含量为0.3-12重量％，所述含氮杂环化合物的含量为2-10重量％。
3.根据权利要求1或2所述的脱硫剂，其中，所述链烷醇胺选自一乙醇胺、二乙醇胺、二异丙醇胺和N-甲基二乙醇胺中的至少一种；
优选地，所述链烷醇胺为N-甲基二乙醇胺与一乙醇胺、二乙醇胺和二异丙醇胺中至少一种的组合；
更优选地，所述链烷醇胺为N-甲基二乙醇胺和二异丙醇胺，N-甲基二乙醇胺和二异丙醇胺的质量比为8-10：1。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的脱硫剂，其中，所述含氨基和醚基的醇类化合物选自二甲氨基乙氧基乙醇、二乙氨基乙氧基乙醇、叔丁氨基乙氧基乙醇和2-(2-氨基乙氧基)乙醇中的至少一种，优选为叔丁氨基乙氧基乙醇。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的脱硫剂，其中，所述含硫有机物选自硫代二甘醇、乙基-2-羟乙基硫醚、2-羟基乙基正戊基硫醚和2-苯硫基乙醇中的至少一种，优选为硫代二甘醇。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的脱硫剂，其中，所述含氮杂环化合物选自N-羟乙基哌嗪和/或N-羟丙基哌嗪。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的脱硫剂，其中，所述轻烃中，H2S的摩尔分数为0-10％，CO2的摩尔分数为0-10％，以硫元素计的总有机硫的含量为200-3000mg/Nm3。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的脱硫剂，其中，所述轻烃为干气、天然气和液化气中的至少一种。
9.权利要求1-8中任意一项所述的脱硫剂在轻烃脱硫过程中的应用。
10.一种轻烃脱硫加工的方法，该方法包括：
1)使轻烃与脱硫剂水溶液在脱硫塔中接触，得到净化轻烃和第一富液；
2)将所述第一富液减压后送入闪蒸罐进行闪蒸，得到闪蒸气和第二富液；
3)将所述第二富液与再生塔排出的高温贫液换热，然后进入所述再生塔进行加热汽提再生，得到再生酸性气和高温贫液，高温贫液经所述换热、冷却后，返回所述脱硫塔循环使用；
其中，所述脱硫剂水溶液中的脱硫剂为权利要求1-8中任意一项所述的脱硫剂。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，步骤1)中，所述脱硫塔的塔顶压力为0.5-10MPa；
优选地，步骤2)中，所述闪蒸罐的操作条件包括：温度为50-80℃，压力为0.1-0.8MPa。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其中，步骤3)中，所述再生塔的操作条件包括：塔底温度为110-130℃，塔顶压力为0.01-0.1MPa。
13.根据权利要求10-12中任意一项所述的方法，其中，所述脱硫剂水溶液中，脱硫剂的质量分数为25-55％。
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