[发明专利]使用亚硫酸再生离子交换树脂的方法

说明书

技术领域

在一方面，本公开涉及离子交换树脂的再生方法。在另一方面，本公开涉及酸性阳离子交换树脂的再生方法。

背景技术

通过吸收至水性胺溶剂而从如废气流(例如烟道气)或含烃流的气流分离如二氧化硫(SO₂)或二氧化碳(CO₂)的酸性气体是公知的。许多这些方法(称为胺处理器法)描述于“Gas Purification”，第5版，Arthur L.Kohl和Richard B.Nielsen编辑，Gulf Publishing Company，Houston，TX中。

胺处理器法使用可再生胺溶剂，通过该可再生胺溶剂，在一温度下酸性气体被捕获至该溶剂，通常在更高的温度下酸性气体从该溶剂被解吸或抽提。

可选择用于从原料流去除给定酸性气体组分的胺溶剂，使得酸性气体可通过蒸汽抽提从该溶剂去除。若使用蒸汽抽提，则为了从溶剂分离酸性气体，酸性气体必须在溶液中时为挥发性的。优选地，胺的共轭酸的酸电离常数(pK_a)具有比酸性气体的pK_a高不超过约3或4单位的值。若该pK_a差大于约3或4单位，则胺和酸之间形成的盐过于稳定而不能通过蒸汽抽提实际离解。

在商业操作中，酸性气体捕获方法经历比去除过程所设计用于的酸更强的酸的进入和/或在过程中产生。这些更强的酸与胺溶剂形成盐，所述盐是使用蒸汽不可再生的，并因此称为热稳定胺盐(HSAS)或仅称为热稳定盐(HSS)。

若允许热稳定盐积聚，则它们将最终中和溶剂的所有的胺而使其不能如预期那样与酸性气体组分反应并去除酸性气体组分。因此，对于强酸在胺溶剂中积聚的体系，热稳定盐去除的规定是必需的。

从胺气体处理溶液去除热稳定盐的各种方式是已知的。这些包括在大气压或负压下自由胺从盐中蒸馏(参见例如“Gas Purification”，p.255ff)、电渗析(参见例如US 5,292,407)和离子交换(参见例如US 4,122,149；US 4,113,849；US 4,970,344；US 5,045,291；US 5,292,407；US 5,368,818；US 5,788,864和US 6,245,128)。

使用离子交换法的一个问题是必须不时地再生离子交换介质或树脂。在离子交换法的装载阶段过程中，当热稳定盐从胺溶剂去除时，阴离子去除容量用尽。当特定量的离子交换树脂的阴离子去除容量耗尽或降低时，终止富热稳定盐的胺溶剂进料至离子交换树脂，使得离子交换树脂可得以再生。

发明内容

根据本公开的一个方面，公开了一种用于处理包含至少一种碱金属盐的酸性气体吸收剂流的酸性阳离子交换树脂的再生方法。所述酸性气体吸收剂优选获自酸性气体回收单元。在另一方面，本公开涉及使用亚硫酸的酸性阳离子交换树脂的再生方法。根据该方法，酸性阳离子交换树脂可使用亚硫酸回流进行再生，所述亚硫酸回流降低了酸性气体吸收剂的损失和/或降低了在再生过程中回收并返回至酸性气体回收单元的酸性气体吸收剂的稀释。特别地，已确定使用获自酸性气体回收单元的亚硫酸回流再生酸性阳离子交换树脂导致更低的酸性气体吸收剂损失。与硫酸溶液相反，亚硫酸回流的使用不向二胺吸收剂中加入形成热稳定盐的硫酸根离子。

在操作中，酸性气体吸收剂流可获自酸性气体回收单元。酸性气体回收单元优选包括吸收单元和再生单元，其优选循环操作。因此，在吸收单元中用酸性气体装载吸收剂，在再生单元中至少一些酸性气体从吸收剂去除。因此，在整个过程中吸收剂连续循环。可不时加入新吸收剂以取代在方法操作过程中损失的吸收剂。

在吸收单元，例如通过将原料气通过吸收柱而使原料气(例如废气)与吸收剂接触，所述原料气含有二氧化硫(SO₂)和任选的二氧化碳(CO₂)、氮氧化物(NO_x)的一种或多种和一种或多种这些气体的组合。当原料气通过柱子时，二氧化硫和任选的其他酸性气体(如二氧化碳和/或氮氧化物)的至少一些被二胺吸收剂吸收，从而生成二胺吸收剂流(也可称为废吸收剂流)。

在再生单元中，处理废吸收剂流以去除被吸收剂吸收的二氧化硫和任选的其他酸性气体(如二氧化碳和/或氮氧化物)的至少一些。优选使用蒸汽，例如通过将废吸收剂流通过蒸汽抽提器，而再生吸收剂，其中通过使用蒸汽，酸性气体从胺溶剂离解。

比可使用热从吸收剂离解的酸更强的酸不可避免地进入酸性气体回收单元。这种酸以热稳定胺盐的形式留在吸收剂中。