[发明专利]用于选择性H2S去除的混合溶剂调配物

说明书

技术领域

本发明大体上涉及适用于从油气井流提取酸性气体的溶剂。更确切地说，本发明 涉及提取硫化氢气体的溶剂调配物和方法。

背景技术

衍生自天然气储层、石油或煤的流体流通常含有大量杂质形式的酸性气体，例如 二氧化碳(CO₂)、硫化氢(H₂S)、二氧化硫(SO₂)、二硫化碳(CS₂)、氰化氢(HCN)、羰基硫(COS) 或硫醇。这些流体流可以是气体，来自页岩热解的烃气、合成气体等，或液体，如液化石油气 (LPG)和液化天然气(NGL)。

用于去除酸性气体的各种组合物和方法是已知的且描述在文献中。已众所周知用 胺水溶液处理气态混合物来去除这些酸性气体。通常，胺水溶液目前在吸收塔中在低温或 高压下反向接触包含酸性气体的气态混合物。胺水溶液通常含有烷醇胺，如三乙醇胺 (TEA)、甲基二乙醇胺(MDEA)、二乙醇胺(DEA)、单乙醇胺(MEA)、二异丙醇胺((DEPA)或2-(2- 氨基乙氧基)乙醇(有时称为二甘醇胺或DGA)。

在一些情况下，促进剂与链烷醇胺组合使用，例如如USP4,336,233；4,997,630； 和6,337,059中所公开的哌嗪和MDEA，所述专利全部以全文引用的方式并入本文中。或者， EP0134948公开混合酸与所选的碱性物质(如MDEA)以提供增强的酸性气体去除。

已显示如3-二甲基氨基-1，2-丙二醇(DMAPD)的叔胺在从气态混合物去除CO₂中有 效，参见USP5,736,115。另外，在特定方法，例如乙醇胺法(GirbotolProcess)中，已显示 叔胺在去除H₂S中有效，但显示高温下减少的容量，例如参见《有机胺-乙醇胺法(Organic Amines-GirbotalProcess)》，Bottoms，R.R.，石油科学(TheScienceofPetroleum)，第3 卷，OxfordUniversityPress，1938，第1810-1815页。

尤其重要的是从来自油气井的流体流去除包括硫化氢的硫基污染物(由于这些气 体的高度有毒的性质)。已作出选择性去除硫基化合物的某些尝试。

相比于CO₂，如MDEA的叔烷醇胺本质上对于硫化氢更具选择性。由于对硫化氢和二 氧化硫排放越来越严格的规格，需要能够相对于CO₂选择性地去除硫化氢以及将气体处理 到极低H₂S含量(即10ppmv)的水性烷醇胺调配物。

EP01,134,948公开使用低pKa酸添加剂(低于7)以增强硫化氢的选择性去除。所 述技术旨在更改烷醇胺溶剂的蒸气液体平衡特征以实现处理气体中的较低硫化氢量。US4, 892,674公开使用重度受阻烷醇胺盐作为MDEA气体处理溶剂的添加剂以相比于单独的MDEA 增强硫化氢相对于CO₂的选择性去除。此技术为使用重度位阻胺和基于MDEA的溶剂的低pKa 酸添加剂的组合。US2010/0288125公开使用膦酸添加剂以增强硫化氢选择性去除。本发明 的前提为膦酸添加剂优于已知硫酸和磷酸添加剂。

用叔烷醇胺水溶液(如水和MDEA混合物)实现的硫化氢选择率受到二氧化碳与水 的水解反应限制。因此需要用不具有针对CO₂的反应性的溶剂置换此类混合物中的一些或 全部水。此调整的前提为硫化氢选择率将通过使CO₂水解最小化而增加。

US4,545,965公开一种在基本上无水(＜2重量％水)溶液中使用叔胺与有机溶剂 以选择性去除硫化氢的方法。公开的混合物展示相比于烷醇胺水溶液改进的选择率。此方 法依赖于基本上低的水浓度(＜2重量％)、具有低介电常数的溶剂和具有低pKa的胺。

US4,085,192公开一种使用烷醇胺和环丁砜的水性混合物去除硫化氢的方法。优 选的胺为二异丙醇胺(DIPA)和甲基二乙醇胺。所述发明受DIPA对于H₂S的有限选择率(相对 于CO₂)困扰，因为DIPA为仲胺。然而，基于MDEA的混合调配物显示低酸性气体携带容量。