[发明专利]用于选择性移除硫化氢的环状胺

说明书

本发明涉及式(I)的胺的用途，其中R¹‑R⁵基团各自如说明书中所定义，以及一种由流体料流中移除酸性气体，尤其是用于相对于二氧化碳选择性移除硫化氢的吸收剂和方法。本发明还涉及适用于选择性移除硫化氢的特定胺。基于式(I)的胺的吸收剂具有高选择性、高负载容量和良好的再生能力。

本发明涉及环状胺在由流体料流移除酸性气体中，尤其是在选择性移除硫化氢中的用途，并涉及一种用于由流体料流移除酸性气体，尤其是用于相对于二氧化碳选择性移除硫化氢的吸收剂和方法。本发明还涉及适用于选择性移除硫化氢的特殊胺，其为新物质。

由于各种原因，由流体料流如天然气、炼油厂气或合成气中移除酸气体如CO₂、H₂S、SO₂、CS₂、HCN、COS或硫醇是重要的。由于硫化合物在天然气通常夹带的水中形成具有腐蚀作用的酸，因此天然气中的硫化合物含量必须通过合适处理措施直接在天然气源处降低。因此，对于天然气在管道中的运输或在天然气液化厂(LNG＝液化天然气)中的进一步加工，必须遵守给定的含硫杂质限值。此外，即使在低浓度下，许多硫化合物也具有恶臭味和毒性。

除了其他物质，必须将二氧化碳从天然气中移除，因为在用作管道气或销售气体的情况下高浓度的CO₂会降低气体的热值。此外，与水分一起通常夹带在流体料流中的CO₂可能导致管道和阀门的腐蚀。相反，过低的CO₂浓度同样是不希望的，因为气体的热值可能因此太高。通常，管道气或销售气体的CO₂浓度为1.5-3.5体积％。

通过使用用无机或有机碱的水溶液的洗涤操作来移除酸气体。当酸气体溶解在吸收剂中时，与碱形成离子。吸收剂可以通过减压至较低压力和/或通过汽提而再生，在该情况下，离子物质又反应并形成酸气体和/或借助蒸汽汽提出来。再生过程后，吸收剂可以重复使用。

其中所有酸气体，尤其是CO₂和H₂S几乎基本上移除的方法称为“全部吸收”。相反，在特定情况下，可能需要相对于CO₂优先吸收H₂S，例如为了获得下游Claus设备的热值优化的CO₂/H₂S之比。在这种情况下，提及“选择性洗涤”。不利的CO₂/H₂S之比可能会由于COS/CS₂的形成和Claus催化剂的焦化或由于过低热值而降低Claus设备的性能和效率。

在具有低酸气体分压的流体料流的情况下(例如在尾气中)，或者在酸气体富集(AGE)的情况下(例如对于Claus工艺之前的H₂S富集)，通常采用硫化氢的选择性移除。

在用于管道气的天然气处理的情况下，也可能需要相对于CO₂选择性移除H₂S。在许多情况下，天然气处理的目标是同时移除H₂S和CO₂，其中必须遵守给定的H₂S限值，但不必完全移除CO₂。管道气的典型规格要求酸气体移除至1.5-3.5体积％的CO₂和小于4ppmv的H₂S。在这些情况下，最高的H₂S选择性是不希望的。

高空间位阻的仲胺如2-(2-叔丁基氨基乙氧基)乙醇(TBAEE)和叔胺如甲基二乙醇胺(MDEA)显示出相对于CO₂的H₂S的动力学选择性。这些胺不直接与CO₂反应；而是CO₂与胺以及与水以慢速反应反应而生成碳酸氢盐-相反，H₂S立即在胺水溶液中反应。该类胺因此尤其适用于由包含CO₂和H₂S的气体混合物中选择性移除H₂S。