[发明专利]用于硫化氢移除的离子液体和溶剂的混合物

说明书

早期国家申请的优选权要求

本申请要求2013年9月30日提交的美国申请No.14/042,647的优先 权。

发明背景

从气体混合物如天然气、烟道气、合成气和页岩气中分离硫化氢具有 工业重要性。必须移除硫化氢以改进天然气的燃料品质或使用合成气。出 于环境原因，它的移除是重要的，这是因为它是数量充足的有毒气体，还 因为在加热时，它反应并形成二氧化硫，二氧化硫也是一种环境有害物。 此外，硫化氢可对金属管道具有腐蚀性，这使得对于天然气的运输，必须 移除硫化氢。硫化氢为作为天然气污染物的酸气体。目前吸收溶剂如水性 胺，包括链烷醇胺和聚乙二醇的二甲基醚，能够吸收H₂S，但是具有一些 缺点。在H₂S存在下胺的再生和分解可能具有问题。希望与水性胺相比较 高的硫化氢容量和较温和的再生循环。使用物理吸收溶剂的常见问题为低 操作温度和高操作压力。此外，可能需要流出物洗涤以回收进料料流中损 失的溶剂。

离子液体能够增溶极性分子或与极性分子反应。离子液体包含阳离子和阴离子且在或低于工艺温度下为液体。离子液体典型地具有不燃性、不可分解、粘稠、热稳定性且具有低蒸气压。就当前硫化氢移除技术的问题的解决方案而言，这些特性中许多为优选的性能。尽管离子液体的许多特性是有益的，但是离子液体的高粘度对于其的用途而言可能具有挑战。现已发现可将离子液体以各种重量百分数加入吸收溶剂以减轻粘度问题，并实现比使用不含离子液体的溶剂更好的结果。将咪唑嗡和基离子液体以一系列浓度加入物理吸收溶剂，这影响离子液体的性能。发现通过使用这些离子液体和物理吸收溶剂的组合改进了硫化氢的移除。

发明概述

本发明涉及一种用于从气体料流中移除硫化氢的方法，包括使气体料流与离子液体和物理吸收溶剂的混合物接触。所述物理吸收溶剂可选自但不限于丙二醇的二甲基醚(DEPG)、N-甲基-2-吡咯烷酮、甲醇、碳酸亚丙酯、聚丙二醇二甲基醚(PPGDME)、聚丙二醇二乙酸酯(PPGDAc)、具有线性或支化C₄单体的聚丁二醇二乙酸酯(PBGDAc)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、全氟聚醚(PFPE)、甘油三乙酸酯(GTA)、丙酮、乙酸甲酯、1,4-二烷、2-甲氧基乙基乙酸酯、2-硝基丙烷、N,N-二甲基乙酰胺、乙酰丙酮、1-硝基丙烷、异辛烷、2-(2-丁氧基乙氧基)乙基乙酸酯、N-甲酰基吗啉、2-丁氧基乙基乙酸酯和N-叔丁基甲酰胺。

优选地，物理吸收溶剂选自丙二醇的二甲基醚、N-甲基-2-吡咯烷酮、 甲醇和碳酸亚丙酯。

离子液体包含选自铵、咪唑嗡、吡唑嗡(pyrazolium)、吡啶嗡(pyridinium)、吡咯烷嗡(pyrrolidinium)、锍、哌啶嗡(pipeidinium)、己内酰胺嗡(caprolactamium)、胍嗡(guanidinium)和吗啉嗡(morpholium)的阳离子。离子液体包含选自卤离子、羧酸根、磺酸根、硫酸根、甲苯磺酸根、碳酸根、磷酸根、膦酸根、硼酸根、氰酸根、二(三氟甲基磺酰基)氨基和非质子杂环阴离子的阴离子。优选地，阳离子为咪唑嗡或四烷基且阴离子为乙酸根。混合物可包含1-99vol％离子液体和1-99vol％物理吸收溶剂，5-95vol％离子液体和5-95vol％物理吸收溶剂，25-75vol％离子液体和25-75vol％物理吸收溶剂，或者40-60vol％离子液体和40-60vol％物理吸收溶剂。物理吸收溶剂可以为非质子性溶剂或质子性溶剂。该方法可进一步包括离子液体和物理吸收溶剂的混合物的再生。被吸收的硫化氢的再生可首先包括加入溶剂以从混合物中移除硫化氢。可对所得离子液体、物理吸收溶剂和再生溶剂的混合物施加热以移除挥发物。

其中物理吸收溶剂和离子液体化学吸收二氧化碳和硫化氢的溶剂和离 子液体的混合物的再生的另一实施方案包括首先将物理吸收溶剂和离子液 体的混合物输送至变压吸附床以移除二氧化碳，然后加入溶剂以移除硫化 氢，随后施加热以移除挥发物。

发明描述