CN1546207A - 从气体混合物中分离二氧化碳的溶剂和工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属气体分离领域，提出了采用一种复合胺溶液从气体中脱除二氧化碳的方法，采用一种复合胺水溶液作为吸收剂，吸收剂中总胺的浓度按重量百分比计为20％～60％。当气体中二氧化碳分压为0.1MPa～0.25Mpa时，使用本方法脱碳，具有对二氧化碳吸收容量大、净化度高、能耗低等特点。
Description
技术领域：
本发明属气体分离领域，具体涉及使用一种复合胺溶剂从含有二氧化碳的气体混合物中分离二氧化碳的方法。
背景技术：
在化学工业和气体加工工艺中，经常需要从各种气体中脱除二氧化碳。从气体中脱除二氧化碳的主要方法是采用醇胺溶液作为吸收剂，如：当气体中二氧化碳分压小于0.1Mpa时，通常采用一乙醇胺(MEA)和各种改良一乙醇胺法；当气体中二氧化碳分压大于0.3Mpa时，通常采用N-甲基二乙醇胺(MDEA)和各种改良MDEA法如巴斯夫(BASF)公司的aMDEA系列和道化学(Dow Chemical)公司开发的
系列等。这些方法都取得了很好的效果。但是，当气体中二氧化碳分压为0.1Mpa～0.25Mpa时(如合成氨工业中变换气的压力～
)，目前还没有一种合适的脱碳方法，如果采用一乙醇胺法，能耗太高；采用改良MDEA法，又满足不了净化度的要求。
发明内容：
本发明采用一种复合胺溶液从气体中脱除二氧化碳，当气体中二氧化碳分压为时，使用本方法脱碳，具有对二氧化碳吸收容量大、净化度高、能耗低等特点。
本发明是这样来实现的：
1、采用一种复合胺水溶液作为吸收剂，吸收剂中总胺的浓度按重量百分比计(以下同)为20％～60％，但最好为25％～45％。
2、本发明所用的复合胺由以下几部分组成：
至少两种叔胺，如三乙醇胺(TEA)、MDEA、二甲基一乙醇胺(DMEA)或N-叔丁胺基二乙醇胺(TBDEA)，这些胺占总胺浓度的70％～90％；
一种或多种伯胺，如MEA、2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)、二甘醇胺(DGA)或2-氨基-1-丁醇，这些胺占总胺浓度的5％～15％；
一种或多种仲胺，如二乙醇胺(DEA)、N-甲基一乙醇胺(MMEA)、N-叔丁胺基一乙醇胺(TBMEA)、N-正丁胺基一乙醇胺(BMEA)，这些胺占总胺浓度的5％～15％。
3、本发明所采用的复合胺溶液中还含有一定量的腐蚀抑制剂，例如钼、锑或钒的化合物等。
4、本发明所采用的复合胺溶液中还含有一定量的消泡剂和阻垢剂。
5、本发明采用两段吸收两段再生流程：原料气经气水分离器进入吸收塔底部，在塔内自下而上，与由塔顶部、中部下来的复合胺溶液逆流接触，进行传热传质，气体中的CO2被吸收，净化气由塔顶引出，经净化气冷却器冷却后，再由净化气分离器回收冷凝液后送往下一工序。
吸收了CO2的复合胺溶液(富液)，从吸收塔底部出来经减压后，与贫液进行换热，回收了部分热量后，进入再生塔顶部，闪蒸出大部分CO2，然后自上而下与塔底蒸汽煮沸器产生的气提蒸汽逆流接触，解吸出剩余的CO2。
一部分溶液从再生塔中部出来(半贫液)，经半贫液冷却器冷却后，再由半贫液泵加压送入吸收塔中部进行新一轮吸收。
从再生塔底部出来的再生较好的溶液(贫液)，经贫液富液换热器与富液换热，再由贫液泵加压、然后由贫液冷却器冷却后，进入吸收塔上部循环使用。
从再生塔顶部出来的再生气经再生气冷却器冷却后，再经气水分离器回收冷凝液后放空或去后工序。
回到底下槽的冷凝液由补液泵送回再生塔底部，以维持系统溶液浓度。
6、本发明所采用的工艺条件为：
贫液进吸收塔的温度一般为40～80℃，例如60～70℃；
半贫液进吸收塔的温度一般为60～90℃，例如70～80℃；
贫液与半贫液的比例一般为1∶1～1∶4，例如1∶2～1∶3；
再生塔底的贫液温度一般为80～120℃，例如1006、本发明所采用的复合胺溶液中还含有一定量的腐蚀抑制剂，例如钼、锑或钒的化合物等。
再生塔底的压力一般为0.05～0.2Mpa，例如0.1Mpa。
7、采用本发明脱除二氧化碳之前，要求对设备进行钝化，以减少对设备的腐蚀，可采用常规的钝化方法如利用高价的钒进行钒化。
附图说明：
附图1为本发明所采用的工艺流程示意图。附图中，1-吸收塔；2-再生塔；3-原料气分离器；4-气水分离器；5-再生气分离器；6-活性碳过滤器；7-贫夜冷却器；8-再生器冷却器；9-溶液加热器；10-半贫液泵；11-贫液泵；12-贫富液换热器；13-净化气冷却器；14-溶液贮槽；15-地下槽；16-机械过滤器。
具体实施方式：
实施实例：
下面通过实例对本发明进行说明，所有溶剂均添加了适量的腐蚀抑制剂、消泡剂和阻垢剂，但本发明并不限于这些实例。
实施实例一：
原料气为一中型氮肥厂来的变换气，其中二氧化碳含量约为26％，冷却至室温并减压到0.8Mpa后，经附图1所示的流程脱除二氧化碳，所有溶液的再生能量均相同，不同溶液的吸收效果见表一。
表一：不同溶液的吸收效果
| 序号 | 溶液组成 | 变换气流量Nm3/h | 气液比 | 净化气中CO2，％ |
| 1 | MDEA38.5％+哌嗪3.5％+水58％ | 2.0 | 100 | 4.5 |
| 2 | MDEA25％+TBDEA4％+AMP5％+DEA5％+MMEA3％+水58％ | 2.5 | 100 | 0.1 |
| 3 | MDEA25％+DMEA3％+DGA5％+MMEA3％+TBMEA6％+水58％ | 1.9 | 80 | 0.2 |
从表一可知：本发明所采用的溶剂与活化MDEA溶液相比，在二氧化碳分压较低的情况下，可以使净化气中二氧化碳含量降至1％以下。
实施实例二：
气体条件同实施实例一，改变再生功率，结果见表二。
表二 本发明所采用的溶剂与MEA法的比较
| 序号 | 溶液组成 | 变换气流量Nm3/h | 气液比 | 再生功率kw | 净化气中CO2，％ |
| 1 | MEA18％+水83％ | 2.0 | 100 | 2.2 | 0.1 |
| 2 | MDEA25％+TBDEA4％+AMP5％+DEA5％+MMEA3％+水58％ | 2.5 | 100 | 1.8 | 0.1 |
从表一可知：本发明所采用的溶剂与MEA法相比，所需的再生能耗要低得多。
实施实例三：
采用附图1所示的流程，溶液组成为：MDEA25％+TBDEA4％+AMP5％+TBMEA5％+MMEA3％+水58％，变换气压力0.8Mpa，其中含二氧化碳22％，流量为17000Nm3/h，净化气中二氧化碳为0.5％。
Claims (7)
1.一种从气体混合物中分离二氧化碳的溶剂和工艺，从含二氧化碳分压为0.1Mpa～0.25Mpa的气体中脱除二氧化碳，它采用一种复合胺溶液和两段吸收两段再生流程，其特征在于吸收剂为复合胺水溶液，吸收剂中总胺的浓度按重量百分比计为20％～60％，该复合胺由以下几部分组成：至少两种叔胺，这些胺占总胺浓度的70％～90％；一种或多种伯胺，这些胺占总胺浓度的5％～15％；一种或多种仲胺，这些胺占总胺浓度的5％～15％。
2、一种如权利要求1所述的从气体混合物中分离二氧化碳的溶剂和工艺，其特征在于吸收剂中总胺的浓度为25％～45％。
3、一种如权利要求1所述的从气体混合物中分离二氧化碳的溶剂和工艺，其特征在于叔胺为三乙醇胺(TEA)、甲基二乙醇胺(MDEA)、二甲基一乙醇胺(DMEA)或N-叔丁胺基二乙醇胺(TBDEA)；伯胺为一乙醇胺(MEA)、2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)、二甘醇胺(DGA)或2-氨基-1-丁醇；仲胺为二乙醇胺(DEA)、N-甲基一乙醇胺(MMEA)、N-叔丁胺基一乙醇胺(TBMEA)、N-正丁胺基一乙醇胺(BMEA)。
4.一种如权利要求1或3所述的从气体混合物中分离二氧化碳的溶剂和工艺，其特征是复合胺中两种叔胺为MDEA和TBDEA或DMEA，两种胺的比例为10～15∶1。
5.一种如权利要求1或3所述的从气体混合物中分离二氧化碳的溶剂和工艺，其特征是复合胺中伯胺为MEA和/或AMP。
6.一种如权利要求1或3所述的从气体混合物中分离二氧化碳的溶剂和工艺，其特征是复合胺中仲胺为DEA和/或MMEA及TBMEA。
7.一种如权利要求1所述的从气体混合物中分离二氧化碳的溶剂和工艺，其特征是吸收液中添加了适量的腐蚀抑制剂、消泡剂和阻垢剂。
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