[发明专利]选择性除去无机及/或有机含硫化合物的方法

说明书

本发明涉及一种使用以物理方式起作用的洗涤剂洗涤含有H₂、N₂、Ar、CO₂、CO及脂肪烃诸其它组分中至少一种组分的气体，从中有选择地除去诸如H₂S、COS、CS₂、硫醇之类无机及/或有机含硫化合物的方法。

为从含H₂S之外还可能含COS、CS₂、硫醇之类其它无机及/或有机含硫化合物的气体中选择性脱硫，既可采用物理洗涤方法，也可采用化学洗涤方法。

对于不同洗涤方法的阐述，在下列文献中可查到：A.L.Kohl，F.C.Riesenfeld所著《气体净化》(第四版，Gulf出版公司，得克萨斯州休斯顿市，1985年)；S.A.Newman所编《酸及酸性气体处理方法》(Gulf出版公司，得克萨斯州休斯顿市，1985年)；以及R.N.Maddox所著《气体调节及处理》(第IV卷，Campbell石油丛书，俄克拉何马州诺曼市，1982年)。

在用物理方法洗涤时，基于洗涤剂或洗涤剂分子在其整体结构组成中，各官能团之间发生不同的、特定的、物理上的分子间交互作用，个别气体组分被优先从气体混合物中吸收出来。特定的溶度比也因洗涤剂分子中相同官能团的不同排列而受影响，这是由于官能团相邻关系不同引起电子构型不同之故。在此种过程中，最重要的工艺步骤，即待洗除物质的吸收和洗涤剂的再生，由各个气体组分的特定物理溶度比所决定。

在已知方法中，以物理方式作用的洗涤剂除其它一些之外，还使用例如甲醇、N-甲基吡咯烷酮(NMP)和聚乙二醇二烷基醚(PGE)。

借助化学洗涤以脱除酸性气体，则根据一种完全不同的原理。所以，在分离酸性气体时，这种方法要利用各个溶剂组分和待分离酸性气体各组分之间所进行的特定化学反应或电解反应。所以在进行这种过程时，除物理平衡、化学平衡和电解平衡之外，动力学和传递过程占主导地位。

在进行选择性化学洗涤时，已知的选择性脱硫方法优先使用在水溶液中的叔胺，例如甲基二乙醇胺(MDEA)，其中水含量通常大于40％(重量)。

还已知，既用物理作用洗涤，又用化学作用洗涤，即所谓的混合洗涤来脱硫。此种洗涤类型既利用了化学洗涤的优点，也利用了物理洗涤的优点。因此，譬如在单纯起物理作用的洗涤剂组分存在下，也能将有机硫化合物洗去，这在用单纯化学洗涤时仅在某种条件下才有可能。

为提高CO₂与H₂S之间的选择性，在用这些方法及其他方法时，要利用如下事实：在水溶液中，CO₂的电解反应和化学反应在动力学上部分受阻，而进行得比H₂S的反应要慢得多。但由于须将H₂S洗到残余含量为几个ppm，所以会有20—30％原始气体中所含的CO₂被一起洗除。

在用已知的物理洗涤剂时，根本的缺点在于，除了H₂S和较难挥发的含硫组分(例如硫醇、CS₂等)之外，还有相当多一部分CO₂和高级烃也一起被洗除。大多数情况下，需要将随同洗出的物质，起码部分地同含硫组分加以分离，以便获得富硫馏分，用这种富硫馏分就可以毫无困难地进行转化反应，生成元素硫。在许多情况下，这样做会使洗涤过程复杂化，而且也会使消耗费用和投资费用提高。由于洗涤剂的蒸气压，纯化后的产物气体和含硫组分馏分中都含有不希望有的洗涤剂成分，这些洗涤剂成分一方面使设备器材需要量增加，另一方面可能使产物气体中存在干扰性杂质。

化学洗涤最主要的缺点在于，H₂S和CO₂之间的选择性很小，再生已污染洗涤剂的能耗相当高。此外，化学洗涤时，洗涤剂的吸收浓度取决于化学平衡。由于化学平衡仅在很小程度上同压力相关，所以化学洗涤主要在压力低的情况下采用。

对于CO₂含量较高、于压力下存在的含硫合成气体来说，如果其中CO₂可以或者应当保留在净化后的气体中，而且含硫组分应当脱除到很少几个ppm，则使用物理洗涤要比化学洗涤优越得多。

因此，本发明的目的是，为气体的选择性脱硫提供一种洗涤剂，该洗涤剂一方面具有良好的H₂S与CO₂间的选择性，另一方面也能分离COS和有机含硫化合物，此外，该洗涤剂蒸气压低，故而可在接近环境温度下进行。