[发明专利]脱除天然气中二氧化碳的复合脱碳溶液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及气体分离净化技术，尤其涉及一种用于天然气净化处理的脱除天然气中二氧化碳的复合脱碳溶液及其制备方法。

背景技术

天然气是优质的燃料，与煤炭、石油相比具有燃烧效率高、清洁以及无污染的特点，近年来，我国天然气储量、产量和消费量持续增长，天然气进入高速发展时期。天然气的主要成分为甲烷，其次为乙烷、丙烷、丁烷等，除此以外，还含有二氧化碳等组分，二氧化碳的存在不仅在开采、处理和储运过程中会造成设备和管道腐蚀，而且用作燃料时还会降低热值，同时排出的烟气二氧化碳含量高对环境有一定影响，因此在天然气处理过程中，必须采用合适的方法将二氧化碳脱除至允许值以内。二氧化碳是现代工业重要的基础原料，同时又是未来重要的基础原料，主要用于化学合成、啤酒饮料灌装、消防灭火、石油开采、医药卫生等领域，因此二氧化碳的回收利用也是非常重要的。

自从BASF公司在上世纪七十年代开发出哌嗪活化MDEA脱碳技术后，由于其具有再生能耗低、气体净化度高、溶液不降解和对碳钢不腐蚀等优点，活化MDEA脱碳技术在世界范围内得到广泛应用。迄今已成为世界上广泛应用的低能耗化学法脱碳技术。所谓活化MDEA溶液，就是在一定的MDEA水溶液中加入少量的活化剂，提高MDEA溶液吸收和解吸二氧化碳的速率，同时保持较低的再生能耗。MDEA水溶液的活化剂及配方组成是该技术的研究重点，所以始终是各研究者的关注焦点。

国外公司在上世纪七十年代开发出哌嗪活化MDEA脱碳技术后，由于其具有再生能耗低、气体净化度高、溶液降解损耗少和对碳钢腐蚀弱等优点，活化MDEA脱碳技术在世界范围内得到广泛应用。迄今已成为世界上广泛应用的低能耗化学法脱碳技术。所谓活化MDEA脱碳技术，就是在一定的MDEA水溶液中加入少量的活化剂，提高MDEA水溶液吸收和解吸二氧化碳的速率，同时保持较低的再生能耗。但不同的活化剂都存在一些问题，比如使用哌嗪作为活化剂，则溶液易起泡，使用二乙醇胺作为活化剂，则吸收负荷偏低、再生能耗高。因此MDEA溶液的活化剂及配方组成是该技术的研究重点，始终是各研究者的关注焦点。

目前，国内针对天然气脱二氧化碳专用配方技术研究较少，而且对于MDEA脱碳技术的研究工作主要集中在活化剂的优选及MDEA与活化剂的配比上，尤其对MDEA脱碳技术中的其它添加剂的全面研究尚属于空白(如缓蚀剂和稳定剂等)。现有的各种MDEA脱碳溶液虽有各自的优点，但仍然存在吸收负荷较低、溶液循环量大、溶液易起泡等问题。而在实际生产中，很多天然气脱碳装置都或多或少的存在着设备腐蚀、溶液氧化降解及溶液发泡等问题，国内脱碳溶液尚不能完全满足天然气脱碳生产工艺要求，MDEA脱碳溶液的配方还需要进一步的研究优化。

为此，国内天然气脱碳装置使用的MDEA脱碳溶液大部分为进口产品，受进口关税和专利使用费等影响，脱碳溶液价格昂贵，同时还存在采购手续繁琐，供货周期长等问题；而某些使用国产MDEA脱碳溶液的天然气脱碳装置，则存在着装置运行不稳定、设备腐蚀和溶液循环量大等问题。因此，克服现有产品的上述缺点，需要研究一种高效的、具有自主知识产权的MDEA脱碳溶液，性能上超过国外进口产品，实现高含二氧化碳天然气田的高效开发，正是本发明研究开发的主要目的。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有产品存在的上述缺点，而提供一种脱除天然气中二氧化碳的复合脱碳溶液及其制备方法，其复合脱碳溶液具有对二氧化碳吸收负荷高、腐蚀性低、热稳定性高、降解损耗少和再生能耗低的特点，在天然气处理过程中使用，能够获得符合要求的净化天然气和高纯度的二氧化碳；制备过程中全程采用氮气保护，能够避免氧气与溶液接触，降低了溶液降解和稳定剂失效的风险，同时也降低了脱碳装置中氧的含量，减少了对脱碳装置的腐蚀。

本发明的目的是由以下技术方案实现的。

本发明脱除天然气中二氧化碳的复合脱碳溶液，其特征在于，该复合脱碳溶液的组成和重量百分比为：N-甲基二乙醇胺(MDEA)为28.0至55.0％；活化剂为4.0至12.0％；缓蚀剂为0.1至2.0％；稳定剂为0.02至0.2％；消泡剂为0.01至0.1％；其余为水。

前述的脱除天然气中二氧化碳的复合脱碳溶液，其中活化剂为多乙烯多胺和二异丙醇胺(DIPA)的混合物，该混合物的重量百分比是多乙烯多胺为50.0至75.0％，二异丙醇胺为25.0至50.0％；该多乙烯多胺为二乙烯三胺(DETA)、三乙烯四胺(TETA)或者四乙烯五胺(DEPA)。

前述的脱除天然气中二氧化碳的复合脱碳溶液，其中缓蚀剂为咪唑啉基硫脲衍生物，其结构式为：