專利名稱:洗滌氣體回收烴類的方法
本發(fā)明涉及一種使用物理洗滌劑從氣體混合物中洗滌出輕烴類產(chǎn)品的氣體吸收工藝方法。
通常采用“膨脹工藝”從氣體混合物中，例如，從天燃?xì)庵蟹蛛xC2+烴。預(yù)冷的氣體在冷凝液分離后，在一個(gè)膨脹渦輪機(jī)里進(jìn)行等熵性膨脹處理。在此階段，從氣體混合物冷凝分離C2+烴所需的冷，至少一部分是由氣體膨脹產(chǎn)生的冷來滿足的。
然而，如果發(fā)生不良的臨界狀態(tài)，例如，原生氣中的C2+烴濃度很低或同時(shí)CO2含量較高，此時(shí)，采用的另一個(gè)方法-物理洗滌工藝亦極適用于回收C2+餾分。用于此類洗滌操作的已知洗滌介質(zhì)是各種聚乙二醇二烴基醚(PGE)，N-甲基吡咯烷酮(NMP)，二甲基甲酰胺(DMF)，丙烯碳酸鹽或環(huán)丁砜。使用上述這些已知的洗滌介質(zhì)的缺點(diǎn)是，除烴類外，酸性氣體(例如CO2、H2S、COS)也比較容易地被溶解，這些氣體在多數(shù)情況下是存在于原生氣里的。同時(shí)，對(duì)C2+烴的溶解性非常低。在實(shí)際條件下，除C2+烴之外，存在于氣體中并占相當(dāng)比例的CO2也被洗滌出來，循環(huán)溶劑量要相應(yīng)變大。為了生產(chǎn)適用于進(jìn)一步加工的C2+烴餾分，二種不同的方法用于從負(fù)載溶劑回收這一餾分是可能的。第一種方法是蒸餾，通常用于油洗滌系統(tǒng)，用此方法，把溶劑做為底部產(chǎn)品，把吸收的氣體做為塔頂流出物進(jìn)行分離。此后，還必須把塔頂餾分分離成一種C2+餾分和一種含有CO2，CH4以及較輕的組分如H2N2和CO的氣體。第二種方法是膨脹工藝，把負(fù)載溶劑膨脹處理成低壓。閃蒸氣體被壓縮并送入精餾塔以進(jìn)一步回收和凈化C2+烴產(chǎn)品。在該精餾過程中，把解吸氣體分為甲烷做為塔頂產(chǎn)品，余留的C2+烴做為底部產(chǎn)品。然而，由于在CO2與乙烷之間存在形成一種共沸混合物的趨勢(shì)，這樣也還會(huì)發(fā)生問題。
本發(fā)明的目的之一是提供一種改進(jìn)的洗滌介質(zhì)，用于從氣體混合物中脫出輕質(zhì)烴類，特別是C2+或C2+烴。
通過對(duì)本發(fā)明的說明書，權(quán)利要求
書做進(jìn)一步研究，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)對(duì)本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)了解得更清楚。
為實(shí)現(xiàn)上述目的采用的洗滌介質(zhì)是一些含有一個(gè)或兩個(gè)分別由5至6個(gè)碳原子形成的環(huán)的環(huán)化合物。這些化合物含碳原子總數(shù)至少為9個(gè)，最多為17個(gè)，其環(huán)結(jié)構(gòu)可是飽和的，不飽和的或部分地飽和。因此，最佳的洗滌介質(zhì)是由含有5至6個(gè)碳原子的有機(jī)環(huán)狀化合物構(gòu)成，環(huán)上有5至6個(gè)碳原子，碳原子總數(shù)介于9至17之間，其環(huán)結(jié)構(gòu)可具有脂肪族，烯烴族或芳香族性質(zhì)。在這方面，可能有稠環(huán)。但是該化合物的融點(diǎn)最好低于0℃，沸點(diǎn)高于130℃，130℃至250℃更好。
本發(fā)明所采用的這些化合物，除穩(wěn)定性能外，還表現(xiàn)出其它優(yōu)越的性能，使得它們特別適合用作C2+或C3+烴的洗滌介質(zhì)。此類化合物在乙烷/丙烷與原生氣中的輕組分，如甲烷，氮，氫和一氮化碳之間具有高度的選擇性。不僅如此，乙烷/丙烷在該類化合物中的絕對(duì)溶解度是相當(dāng)高的。本發(fā)明所使用的這些化合物表現(xiàn)出一種對(duì)CO2而對(duì)C2+或C3+特別高的溶解性。由此原因，在洗滌之后的氣體中至少有部分CO2余留下來。除此之外，采用的這些化合物的蒸汽壓力如此之低以至于洗滌介質(zhì)的損失很小，同時(shí)可以使最終產(chǎn)品獲得令人滿意的純度。所有上述有關(guān)本發(fā)明所采用作洗滌劑的化合物的優(yōu)越性質(zhì)與在此之前建議使用的洗滌天燃?xì)饣蝾悮怏w的有機(jī)液體沒有聯(lián)系。
如果氣體混合物中還含有硫化物，如H2S、COS、硫醇，這些硫化物可與C3+烴同時(shí)被洗滌出來。這是因?yàn)楸景l(fā)明所采用的化合物顯示出對(duì)硫化物特別高，對(duì)CO低的溶解性。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)較好的實(shí)施例，用做洗滌介質(zhì)的化合物具有如下的結(jié)構(gòu)式I
其中位置1至6有一個(gè)或兩個(gè)取代基，可相同或不同，代表一個(gè)氫原子或一個(gè)具有1至5個(gè)碳原子的烷基。根據(jù)上述，適合用作洗滌介質(zhì)的化合物包括，但不限于9至10個(gè)碳原子的烷基化的環(huán)狀化合物。這些相對(duì)較重的環(huán)化合物表現(xiàn)出在乙烷/丙烷與甲烷之間具有極高的選擇性，而且具有對(duì)乙烷/丙烷較高的溶解性。
根據(jù)上述，下述化合物特別適合作為洗滌介質(zhì)結(jié)構(gòu)式IA同分異構(gòu)型的三甲基環(huán)己烷，丙基環(huán)已烷，丁基環(huán)己烷結(jié)構(gòu)式IB同分異構(gòu)型的三甲基環(huán)己烯，特別是四氫化，丁基環(huán)己烯，丙基環(huán)己烯結(jié)構(gòu)式IC同分異構(gòu)型的三甲基環(huán)己二烯，丁基環(huán)已二烯，丙基環(huán)己二烯結(jié)構(gòu)式ID同分異構(gòu)型的甲基乙基苯，三甲基苯，丁基苯，丙基苯，甲基丙基苯，二乙基苯，二甲基乙基苯，四甲基苯在此發(fā)明中，所有的同分異構(gòu)型的三甲基苯或丙基苯特別適合作為洗滌介質(zhì)。
同樣，本發(fā)明洗滌劑還包括，但不限于下述化合物及其特殊的種類。
用作洗滌介質(zhì)的化合物具有下述結(jié)構(gòu)式II
其中，位置1至5有一個(gè)或兩個(gè)取代基，可相同或不相同，代表一個(gè)氫原子或一個(gè)含有1至5個(gè)碳原子的烷基。
根據(jù)上述，以下化合物特別適合作為洗滌介質(zhì)。
結(jié)構(gòu)式IIA同分異構(gòu)型的二乙基環(huán)戊烷，四甲基環(huán)戊烷，丁基環(huán)戊烷結(jié)構(gòu)式IIB同分異構(gòu)型的戊基環(huán)戊烯結(jié)構(gòu)式IIC同分異構(gòu)型的甲基丙基環(huán)戊二烯被用作洗滌介質(zhì)的另外的化合物具有下述結(jié)構(gòu)式III
其中，位置1至8，9或10有一個(gè)或兩個(gè)取代基，可相同的或不同，代表一個(gè)氫原子或一個(gè)含有1至5個(gè)碳原子的烷基。
根據(jù)上述，以下化合物特別適合用作洗滌介質(zhì)結(jié)構(gòu)式IIIA十氫化萘(萘烷)結(jié)構(gòu)式IIIB同分異構(gòu)型的二環(huán)癸烯結(jié)構(gòu)式IIIC同分異構(gòu)型的二環(huán)癸二烯結(jié)構(gòu)式IIID
1，2，3，4-四氫化萘結(jié)構(gòu)式IIIE同分異構(gòu)型的二氫化萘結(jié)構(gòu)式IIIF1-甲基萘用作洗滌介質(zhì)的另外化合物具有下述結(jié)構(gòu)式IV
其中，位置1至7或9有一個(gè)或兩個(gè)取代基，可相同或不相同，代表一個(gè)氫原子或一個(gè)含有1至5個(gè)碳原子的烷基。
根據(jù)上述，以下化合物特別適合作為洗滌介質(zhì)結(jié)構(gòu)式IVA四氫化茚結(jié)構(gòu)式IVB同分異構(gòu)型的六氫化茚結(jié)構(gòu)式IVC同分異構(gòu)型的二環(huán)壬二烯結(jié)構(gòu)式IVD二氫化茚結(jié)構(gòu)式IVE同分異構(gòu)型的茚結(jié)構(gòu)式IVF同分異構(gòu)型的六氫化茚適合作為洗滌介質(zhì)的另外的化合物具有下述結(jié)構(gòu)式V
其中，位置1至9，10或11有一個(gè)或兩個(gè)取代基，可相同或不同，代表一個(gè)氫原子或一個(gè)含有1至5個(gè)碳原子的烷基。
根據(jù)上述，以下化合物特別適合作為洗滌介質(zhì)
結(jié)構(gòu)式VA環(huán)戊基苯結(jié)構(gòu)式VB同分異構(gòu)型的苯基環(huán)戊烯結(jié)構(gòu)式VC同分異構(gòu)型的環(huán)己基環(huán)戊烯適合作為洗滌介質(zhì)的其它化合物具有下述結(jié)構(gòu)式VI
其中，位置1到8或10有1或兩個(gè)取代基，可相同或不相同，代表一個(gè)氫原子或1至5個(gè)碳原子的烷基。
根據(jù)上述，以下化合物特別適合作為洗滌介質(zhì)結(jié)構(gòu)式VIA二環(huán)戊基結(jié)構(gòu)式VIB同分異構(gòu)型的環(huán)戊烯環(huán)戊基結(jié)構(gòu)式VIC同分異構(gòu)型的二環(huán)戊烯基結(jié)構(gòu)式VID亞環(huán)戊基—環(huán)戊二烯根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的進(jìn)一步發(fā)展，囟代化合物也可用洗滌介質(zhì)。特別是，該類化合物可以是氯代物，例如，1-氯萘。
本發(fā)明也探討了上述化合物，在對(duì)本發(fā)明基本的和新穎的內(nèi)容無實(shí)質(zhì)性影響的情況下，可通過其它原子的取代，增加或插入而加以變更。本發(fā)明包括了這些變化了的化合物。
本文中的化合物可以以其純一化合物的形式加以利用也可以是相互間的混合物。
除這些化合物之外，也可以把這些化合物與一些溶劑進(jìn)行混合做為洗滌劑使用，這些溶劑包括苯，甲苯或二甲苯，或極性的，有機(jī)的，水溶性的物理溶劑。特別值得一提的是，適用于本發(fā)明的加入溶劑是那些通常用于酸性氣體洗滌操作過程中的溶劑，例如乙醇，酮，醚，聚醚，酰胺，酯。典型的用于物理吸收方法中脫除酸性氣體的溶劑引證在A.L.Kohl，F(xiàn).C.Riesenfeld所著“氣體凈化”第三版，1979年，以及R.N.Maddox所著“氣體調(diào)節(jié)和工藝過程”第4卷，1982年，等相關(guān)參考文獻(xiàn)中。
通過添加甲苯或二甲苯，該洗滌介質(zhì)的粘度降低。不僅如此，還能加強(qiáng)該洗滌介質(zhì)的環(huán)特性，同時(shí)該類添加劑對(duì)乙烷/丙烷/硫化物較之CO2更有選擇性。
此類添加劑加到本發(fā)明之化合物的劑量應(yīng)該以不完全掩蓋本發(fā)明的益處為限，否則將反過來大大改變本發(fā)明的基本的和新穎的特征。因此，該洗滌劑最好基本上由上述本發(fā)明提到的環(huán)化合物所組成，這種環(huán)化合物含有9至17個(gè)碳原子，一個(gè)環(huán)中有5至6個(gè)碳原子。在任何情況下，所添加的溶劑最好是少量的。最大添加劑量為本發(fā)明化合物25％重量百分比，最適當(dāng)?shù)奶砑觿┝糠秶?至20％重量百分比。添加如此低劑量的酸性氣體溶劑后，該洗滌介質(zhì)的CO2解性稍有增加，但另一方面，水也會(huì)從原生氣體中洗滌到這樣一種程度，結(jié)果在某些情況下，水也能夠從原生氣中洗滌出去省去原生氣的脫水過程。
向所推薦的溶劑中添加溶解水的溶劑時(shí)最好選擇含低濃度C2+或C3+烴的原料氣。此時(shí)，富甲烷的氣體可以脫水，至少可達(dá)到一個(gè)水露點(diǎn)以適應(yīng)管線輸送(通常為7磅H2O/每百萬標(biāo)準(zhǔn)立方英尺)。必須在蒸餾塔中進(jìn)行脫水處理的只是被吸收氣體的一小部分。如果不添加溶解水的溶劑，那么，整個(gè)進(jìn)料氣體就必須靠吸收裝置或一種甘醇脫水處理工藝。人們知道，把溶解水的溶劑與特殊溶劑一同使用，例如，把甲醇做為添加劑加到甲苯中去以選擇性地脫硫，或是加入到N-甲基吡咯烷酮，以脫除C2H2。在回收較重的烴的特殊情況下，所用添加劑必須比甲醇具有更高的沸點(diǎn)。對(duì)此，最好添加物是聚乙二醇二烴基醚或類似的較高沸點(diǎn)汶度的化合物，例如N-甲基吡咯烷酮。
洗滌工藝過程的溫度最好在-20°到+40℃之間。洗滌過程的壓力并非十分重量，所以該混合氣體可以在原生氣本身壓力下進(jìn)行處理。
特別好的洗滌介質(zhì)的基本組成是三甲基苯，特別是1，2，4-三甲基苯(假枯烯)或1，3，5-三甲基苯()以及丙基苯，其中，特別是正丙基苯，四氫化萘或十氫化萘。
工藝中的負(fù)載洗滌介質(zhì)最好用一般的再生技術(shù)進(jìn)行再循環(huán)，例如，熱，減壓或汽提方法，最好是用減壓和閃蒸氣的壓縮技術(shù)。
本發(fā)明特別適用于處理的原料氣體包括，天然氣和各種有關(guān)的油氣，而且也適合處理煉廠氣，煤碳或其它有機(jī)原料氣化所產(chǎn)生的氣體。
下表1至4，分別展示幾種常規(guī)洗滌介質(zhì)(表1和表3)以及本發(fā)明的洗滌介質(zhì)(表2和表4)在20℃條件下對(duì)C2H6和C3H8的絕對(duì)溶劑性，以及它們?cè)贑2H6與C3H8對(duì)CH4、C2H6與C3H8對(duì)CO2的選擇性。在這里，“λ”表示技術(shù)溶解系數(shù)，單位是標(biāo)準(zhǔn)立方米/噸。(在給定的溫度內(nèi)，每噸洗滌介質(zhì)和每個(gè)氣體分壓標(biāo)準(zhǔn)條件下的立方米)。
表4a展示了本發(fā)明的洗滌介質(zhì)在20℃條件下，對(duì)CO2，H2S，COS和硫醇，如CH3SH的絕對(duì)溶解性。
表4b展示了本發(fā)明其它的洗滌介質(zhì)在20℃條件下，對(duì)乙烷，甲烷，丙烷，CO2，H2S，COS和硫醇，如CH2SH的絕對(duì)溶解性。
這里，λ也以標(biāo)準(zhǔn)立方米/噸表示技術(shù)溶解系數(shù)。
表1
洗滌介質(zhì) λC2H6λC2H6λCH4λC2H6λCO2
聚乙二醇二烴基醚 1.7 6.3 0.52N-甲基吡咯烷酮 1.2 5.2 0.30二甲基甲酰胺 1.3 4.6 0.26丙烯碳酸鹽 1.0 5.0 0.34
表2
洗滌介質(zhì) λC2H6λC2H6λCH4λC2H6λCO2
三甲基苯 4.1 6.3 1.7丙基苯 4.3 7.0 1.7丙基環(huán)己烷 5.1 6.9 2.2十氫化萘(萘烷) 3.9 8.0 3.1四氫化萘(萘滿) 2.7 8.4 1.9表3
洗滌介質(zhì) λC3H8λC3H8λC3H8λC3H8——— ———— ———λCH4λC2H6λCO2聚乙二醇二烴基醚 5.4 20.0 3.2 1.6N-甲基吡咯烷酮 3.8 16.5 3.2 0.94二甲基甲酰胺 5.3 18.9 4.0 1.1丙烯碳酸鹽 2.3 11.0 2.3 0.79
表4
λC3H8λC3G8λC3H8洗滌介質(zhì) λC3H8———— ————— ————λCH4λC2H6λCO2
三甲基苯 15.8 24.3 3.9 6.4丙基苯 16.2 26.6 3.8 6.3丙基環(huán)己烷 17.4 23.8 3.4 7.4十氫化萘 16.2 33.1 4.1 12.9四氫化萘 11.1 34.7 4.2 7.8表4a
洗滌介質(zhì) λCO2λH2S λCOS λCH3SH
三甲基苯 2.42 10.7 14.4 88丙基苯 2.24 11.1 14.2 64四氫化萘 1.42 10.0 12.9 64丙基環(huán)已烷 2.34 8.7 14.3 66十氫化萘 1.26 5.6 14.7 51
表4b
洗滌介質(zhì)λCH4λC2H6λC3H8λCO2λH2s λCOS λCH3SH
茚滿 0.54 4.42 15.2 1.86 8.4 13.8 103茚 0.50 3.45 12.0 1.93 11.6 14.5 711-甲基萘 0.43 2.12 9.3 1.60 9.1 12.2 92從這些表可以看出，本發(fā)明的化合物C2H6和C3H8的絕對(duì)溶解性以及選擇性比以前所提及的那些洗滌介質(zhì)更有利。
由于在一個(gè)物理洗滌操作過程中循環(huán)的洗滌介質(zhì)的用量同被洗滌氣體中的主要組分的溶解性成反比，而CH4和/或CO2以及更輕氣體的溶解量同洗滌介質(zhì)的用量成正比，也和CH4、CO2以及更輕氣體的溶解性成正比，可以看出，在這樣情況下，使用本發(fā)明的化合物時(shí)，例如，三甲基苯，無論在泵抽能耗方面還是在把洗滌塔內(nèi)溶解的甲烷和/或CO2以及較輕氣體壓縮能耗方面都比普通溶劑要低。
不用再做詳細(xì)的說明，可以相信本技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員借助于上述說明完全可以充分地應(yīng)用本發(fā)明。因此，下面所述特殊實(shí)施方案用于解釋不同溶劑的比較結(jié)果，在任何情況下，都不以任何方式限定本發(fā)明所揭示的其它內(nèi)容。
本發(fā)明的各種其它目的，特征以及附帶的優(yōu)點(diǎn)在聯(lián)系了附圖之后便會(huì)得以充分地賞識(shí)同時(shí)也會(huì)得以更好地理解。在附圖中，相同的參考標(biāo)記代表相同或相似的部件，其中圖1展示了一個(gè)用于回收C2+烴的簡(jiǎn)要流程圖；圖2展示了一個(gè)用于回收C3+烴的簡(jiǎn)要流程圖3展示了一個(gè)用于回收C3+烴以及硫化物的簡(jiǎn)要流程圖。
圖1.在壓力下，原料氣體通過管線1進(jìn)入洗滌塔2，在該塔內(nèi)用一種洗滌介質(zhì)進(jìn)行洗滌處理。這種洗滌介質(zhì)溶解C2+烴。含有甲烷和氮的洗滌過的氣體通過管線3從塔2引出。為了使塔2底部保持恒定的溫度，其吸收熱并不因溶劑溫度的增加而得到平衡，通過冷卻器的冷卻管4被去除。
負(fù)載洗滌介質(zhì)通過管線5從塔2的底部排出，在分離器6中進(jìn)行閃蒸。從分離器6出來的閃蒸氣經(jīng)過壓縮機(jī)7壓縮后，經(jīng)過管線8反回到原料氣中。從分離器6出來的部分閃蒸過的負(fù)載洗滌介質(zhì)進(jìn)入第二個(gè)分離器9進(jìn)行閃蒸，分離器9的底部殘留物被送入第三個(gè)分離器10進(jìn)行再次閃蒸。分離器10的底部殘留物通過泵11加壓，再通過管線12送入塔2。部分介質(zhì)經(jīng)過管線13分流由來，進(jìn)入熱交換器14加熱，然后送入溶劑汽提塔15。在該汽提塔15中，洗滌介質(zhì)用從管線16送入的一種洗滌氣體處理，汽提塔15的殘留物通過泵17加壓后，在熱交換器14中冷卻，然后經(jīng)過管線18和冷卻器19送入塔2。
溶劑汽提塔15的頂部餾分經(jīng)過管線20送入管線21與從分離器10出來的閃蒸氣體混合。這兩種氣流經(jīng)過壓縮機(jī)22加壓后，進(jìn)入冷卻器23進(jìn)行冷卻。然后它們與經(jīng)過管線24送來的分離器9的閃蒸氣體混合?；旌蠚怏w經(jīng)過壓縮機(jī)25進(jìn)行加壓，冷卻器26中冷卻，最后進(jìn)入脫甲烷塔27，該塔底部有一個(gè)加熱件28。脫甲烷塔27的塔底殘留物含有全部C2+烴餾分，經(jīng)過管線29導(dǎo)出，而含較輕的烴類及氮的頂部餾分經(jīng)過壓縮機(jī)30加壓后，送入冷卻器31進(jìn)行冷卻，然后經(jīng)過管線32反回到原料氣中。
圖2.在本發(fā)明的這一實(shí)施方案中，展示了一個(gè)與圖1相似的洗滌裝置。因此，相同或相似的部件采用與圖1相同的參考標(biāo)記。兩者的主要區(qū)別是，在此實(shí)施方案中，從含有CO2的原料氣體中洗滌出C3+烴，而C1和C2烴以及CO2通過管線3送離該裝置。不僅如此，溶劑汽提塔15的頂部餾分含有某些較重的烴類以及CO2經(jīng)過管線33導(dǎo)出，不再反回到閃蒸氣體中。最后，也是很重要的，塔27不做為脫甲烷塔，而是做為脫乙烷塔。因此，脫乙烷塔27的底部餾分含有C3+烴，經(jīng)過管線29導(dǎo)出，而塔27的頂部餾分不再反回到原料氣體中。該餾分經(jīng)過管線34到壓縮機(jī)30加壓，再經(jīng)過冷卻器31最后同管線3的產(chǎn)品氣體混合。
在下述的表5中列出了全部洗滌介質(zhì)的物理參數(shù)。其它的數(shù)據(jù)是經(jīng)過工藝計(jì)算得出的。
表5圖1流程圖部 溫度℃ 壓力 巴 溫度℃ 壓力巴件參考號(hào)
1 20 34.5 20 702(底) 20 34.5 10 706 18 259 3.1 910 1.034 1.2323(端) 20 3.1 45 1.026(端) 20 25.8 45 2627 25.1 20 2631(端) 20 34.5 20 70在下述表6中，列出了不同洗滌介質(zhì)在原料氣進(jìn)料為1000摩爾/秒時(shí)，回收C2+烴過程的工藝數(shù)據(jù)及能耗數(shù)據(jù)。進(jìn)料氣體組成如下N21.68摩爾％CH481.13摩爾％C2H68.71摩爾％
C3H84.79摩爾％C4H102.41摩爾％C5H120.97摩爾％C6H140.31摩爾％表6 丙基苯 萘烷 聚乙二醇二烴基醚(PGE)洗滌介質(zhì)的循環(huán) 627.6 592.8 649.4 1567.3量(噸/小時(shí))洗滌塔2的頂部 23.4 23.3 23.7 25.5溫度(℃)進(jìn)入脫甲烷塔的 270.5 261.3 249.4 271.0流量(摩爾/秒)能耗(千瓦)壓縮(氣體) 2625.8 2520.7 2394.0 2622.4泵送(液體) 898.2 872.7 955.1 1901.5分離冷卻 765.8 780.3 893.5 1631.2總量(千瓦) 4289.8 4173.7 4232.6 6155.1為了對(duì)不同的洗滌介質(zhì)進(jìn)行比較，以進(jìn)料氣體中C2H6含量為基礎(chǔ)，通過改變洗滌介質(zhì)用量，C2H6的恒定收率為85％。
表7列出了使用不同的洗滌介質(zhì)在原料氣進(jìn)料為1000摩爾/秒時(shí)回收C3+烴過程的工藝數(shù)據(jù)和能耗數(shù)據(jù)。其進(jìn)料氣體組成如下CO210摩爾％CH480.8摩爾％C2H65.5摩爾％
C3H82.2摩爾％C4H101.0摩爾％C5H120.3摩爾％C6H140.2摩爾％表7 丙基苯 萘烷 PGE NMP DMF洗滌介質(zhì)的循環(huán) 129.7 120.2 148.2 412.4 594.1 605.4量(噸/小時(shí))洗滌塔2的頂部 24.3 24.0 26.5 24.2 25.3 27.5溫度(℃)脫乙烷塔的流出 65.2 61.5 49.7 141.7 145.5 157.9流量(摩爾/秒)能耗(千瓦)壓縮(氣體) 1198.0 1131.4 983.1 2297.1 2475.3 2627.6泵送(液體) 386.5 360.3 454.1 1046.1 1483.9 1660.9分離冷卻 212.6 208.5 264.3 782.0 1059.4 1222.3總量 1797.1 1700.2 1701.5 4125.1 5018.6 5510.8(1)PG E-聚乙二醇二烴基醚(2)NM P-N-甲基吡咯烷酮(3)DM F-二甲基甲酰胺PGE、NMP和DMF是已知的酸性氣體洗滌介質(zhì)。
為了對(duì)不同的洗滌介質(zhì)進(jìn)行比較，以C2H8在進(jìn)料氣體中的量為基礎(chǔ)，通過改變洗滌介質(zhì)用量，C3H8的恒定收率為95％。
通過用本發(fā)明所述一般的或特定的溶劑替換上述實(shí)施方案使用的溶劑。在本發(fā)明所述操作條件下，上述實(shí)施方案能獲得同樣的成功。
圖3.本發(fā)明的這一實(shí)施方案給出了從富CO2的天然氣中同時(shí)分離并回收C3+烴類和H2S的實(shí)例。
天然氣經(jīng)處理，回收到最多含0.2％烴類的貧硫CO2餾分。被吸收的H2S將被變成元素硫，C3+烴類將以液態(tài)石油氣得以回收。
從預(yù)凈化的氣體中回收CO2是在深冷裝置，通過精餾以及隔膜技術(shù)或化學(xué)吸收最終凈化來進(jìn)行的。
在預(yù)吸收區(qū)，原料氣被洗滌，繼而在深冷裝置進(jìn)一步加工以回收液態(tài)CO2，必須的干燥處理可在洗滌工藝前進(jìn)行。這樣，洗滌操作也可不加入極性溶劑，在0℃以下進(jìn)行。
干燥過的進(jìn)料氣體組成如下N225摩爾％CH427摩爾％C2H63摩爾％C3+ 3摩爾％CO241摩爾％H2S 1摩爾％該進(jìn)料氣體以100千摩爾/小時(shí)通過管線41，在40巴壓力下進(jìn)入換熱器42，與洗滌過的氣體進(jìn)行熱交換，使溫度由30℃降至大約-3℃，洗滌過的氣體溫度升至-11°-+25℃。進(jìn)料經(jīng)換熱后進(jìn)入洗滌塔43，用四氫化萘進(jìn)行逆流洗滌，回氫化萘流量為200噸/小時(shí)。該溶劑，即四氫化萘，在進(jìn)入洗滌塔43使用之前，經(jīng)冷卻器45在管線44中冷至-15℃。溶劑的用量足以在洗滌塔43中把H2S和C3+烴洗滌出來，使其殘存的H2S含量達(dá)到所需的lppm。殘存的C3+烴含量最多為5ppm。
洗滌過的氣體在39巴壓力下經(jīng)管線46離開洗滌塔，經(jīng)換熱器42升溫。在本實(shí)施方案中，通過管線46作為產(chǎn)品氣體離開洗滌塔的量為95.445千摩爾/小時(shí)，其產(chǎn)品氣體組成如下N226.19摩爾％CH428.28摩爾％C2H63.09摩爾％C3+ 10ppmCO242.44摩爾％H2S 1ppm立即在深冷裝置中分離洗滌過的氣體，用進(jìn)料氣體使各分離的產(chǎn)品物流升溫，這也是可能的。
在洗滌塔內(nèi)，根據(jù)氣體分壓和溶劑的溶解性，除H2S和C3+烴以外，還溶解了一些其它組分。為回收濃縮的H2S/C3+餾分，負(fù)載溶劑經(jīng)管線47從洗滌塔43塔底排出，閃蒸為16巴的壓力進(jìn)入塔48，閃蒸出大部分不易溶解的輕組分。為達(dá)到凈化C3+烴的條件，塔48中的負(fù)載溶劑用再沸器49加溫。溶解的惰性氣體脫氣，主要部分的較重?zé)N類和H2S在塔48中再洗。由于溫度，壓力及液體組成，經(jīng)管線49從塔48頂部排出的氣態(tài)混合物仍然含有H2S和C3+等可吸收的組分，該氣態(tài)混合物經(jīng)壓縮機(jī)50壓縮為進(jìn)料氣壓力，由冷卻器51中間冷卻后，送回進(jìn)料氣中。
含H2S和C3+的溶劑從塔48底部由管線52排出，溫度為170℃，在換熱器與再生溶劑換熱升溫后，進(jìn)入精餾塔54，通過蒸餾，H2S和C3+作為塔頂產(chǎn)品，再生溶劑作為塔底流出物。塔54的壓力應(yīng)使其塔頂產(chǎn)品經(jīng)冷卻器56時(shí)至少在管線55中部分液化。冷卻后的產(chǎn)品物流進(jìn)入分離器57。部分回收的冷凝液經(jīng)管線58循環(huán)到塔54，經(jīng)管線59，4.555千摩爾/小時(shí)的H2S/C3+餾分在壓力為15巴，溫度為25℃下被排出，其組成如下CH40.11摩爾％C2H61.10摩爾％C3+ 65.86摩爾％
CO210.98摩爾％H2S 21.95摩爾％這種H2S/C3+餾分可在胺洗區(qū)進(jìn)一步處理，吸收H2S，經(jīng)再生工序釋放后，進(jìn)入克勞斯(Claus)裝置回收硫。
再生溶劑從塔54底部由管線60排出，壓力為15巴，溫度為305℃。再生溶劑仍含有少量的較重的烴(C5+)，在換熱器53中冷卻到180℃并經(jīng)進(jìn)一步冷卻后，經(jīng)管線44進(jìn)入塔43。
加熱溶劑以及蒸餾所需的熱量通過再沸器61由蒸汽或熱載體產(chǎn)生。
從上述說明中，普通的本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠容易地搞清本發(fā)明的基本特征所在，而且能夠根據(jù)本發(fā)明的精神及所述范圍對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種變更和改進(jìn)使之適用于不同的用途和條件。
權(quán)利要求
1.一種采用物理洗滌介質(zhì)進(jìn)行洗滌，從含有烴和/或惰性氣體H2、N2、CO以及可能含有酸性氣體如CO2、H2S、COS、硫醇的氣體混合物中回收C2+或C3+或C3+/硫化物的工藝方法，其特征在于所述的洗滌介質(zhì)包括一種具有一至兩個(gè)分別含5或6個(gè)碳原子的環(huán)結(jié)構(gòu)的環(huán)狀化合物，該化合物碳原子總數(shù)至少為9個(gè)，最多為17個(gè)，其環(huán)結(jié)構(gòu)是飽和的，不飽和的或部分飽和的。
2.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1所述的方法，其中所述的化合物屬于結(jié)構(gòu)式I
其中，位置1至6有一個(gè)或兩個(gè)取代基，可相同或不相同，代表一個(gè)氫原子或一個(gè)含有1至5個(gè)碳原子的烷基。
3.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1所述的方法，其中所述的化合物是一種總數(shù)為9或10個(gè)碳原子的烷基化單核環(huán)結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1所述的方法，其中所述的化合物是同分異構(gòu)型三甲基苯或丙基苯。
5.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1所述的方法，其中所述的化合物屬于結(jié)構(gòu)式II
其中，位置1-5中有一個(gè)或兩個(gè)取代基，可相同或不相同，代表一個(gè)氫原子或一個(gè)含有1-5個(gè)碳原子的烷基。
6.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1所述的方法，其中所述的化合物是三甲基環(huán)己烷，丙基環(huán)己烷，或丁基環(huán)己烷。
7.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1所述的方法，其中所述的化合物為丁基環(huán)戊烷。
8.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1所述的方法，其中所述的化合物屬于結(jié)構(gòu)式III
其中，位置1-8，9或10有一個(gè)或兩個(gè)取代基，可相同或不相同，代表一個(gè)氫原子或一個(gè)含有1至5個(gè)碳原子的烷基。
9.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1所述的方法，其中所述的化合物是十氫化萘、甲氫化萘，或1-甲基萘。
10.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1所述的方法，其中所述的化合物屬于結(jié)構(gòu)式IV
其中，位置1-7或9中有一個(gè)或兩個(gè)取代基，可相同或不相同，代表一個(gè)氫原子或一個(gè)含有1-5個(gè)碳原子的烷基。
11.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1所述的方法，其中所述的化合物是茚滿或茚。
12.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1所述的方法，其中所述的化合物屬于結(jié)構(gòu)式V
其中，位置1-9，10或11中有一個(gè)或兩個(gè)取代基，可相同或不相同，代表一個(gè)氫原子或一個(gè)含有1至5個(gè)碳原子的烷基。
13.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1所述的方法，其中所述的化合物屬于結(jié)構(gòu)式VI
其中，位置1-8或10中有一個(gè)或兩個(gè)取代基，可相同或不相同，代表一個(gè)氫原子或一個(gè)含有1-5個(gè)碳原子的烷基。
14.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1所述的方法，其中所述的化合物是囟代物。
15.根據(jù)權(quán)項(xiàng)14所述的方法，其中所述的化合物是氯代物。
16.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1所述的方法，其中所述的洗滌介質(zhì)包括一種至少由所述兩種化合物組成的混合物。
17.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1所述的方法，其中所述的洗滌介質(zhì)包括甲苯或二甲苯。
18.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1所述的方法，其中所述的洗滌介質(zhì)還包括少量的極性的，有機(jī)的，水溶性的物理溶劑。
19.根據(jù)權(quán)項(xiàng)17所述的方法，其中所述的洗滌介質(zhì)還包括很少量的極性的，有機(jī)的，水溶性的物理溶劑。
20.根據(jù)權(quán)項(xiàng)17所述的方法，其中所述的甲苯或二甲苯在所述的化合物中劑量可達(dá)其重量比的25％。
21.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1所述的方法，其特征是洗滌操作在-20℃至+40℃溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。
22.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1所述的方法，包括從一種氣體混合物中洗滌C2+或C3+烴，這種氣體混合物含有甲烷和C2+或C3+烴和/或較輕的組分，如H2，N2或CO，其特征是所說的洗滌介質(zhì)基本上是由至少一種具有9-10個(gè)碳原子的烷基化的環(huán)化合物所組成。
23.根據(jù)權(quán)項(xiàng)22所述的方法，其中所述的氣體混合物還含有CO2和/或硫化合物。
24.根據(jù)權(quán)項(xiàng)22所述的方法，其中所述的氣體混合物含有大量的甲烷。
25.根據(jù)權(quán)項(xiàng)23所述的方法，其中所述的氣體混合物含有大量的甲烷。
26.根據(jù)權(quán)項(xiàng)22所述的方法，其中所述的烷基化的環(huán)化合物混有甲苯或二甲苯。
27.根據(jù)權(quán)項(xiàng)22所述的方法，其中所述的烷基化的環(huán)化合物混有一種極性的、有機(jī)的、水溶性的物理溶劑以脫除氣體中的H2O。
28.根據(jù)權(quán)項(xiàng)22所述的方法，其中所述的烷基化的環(huán)化合物是三甲基苯、丙基苯、萘烷或萘滿。
專利摘要
從含有烴和/或惰性氣體如H
文檔編號(hào)C10G5/04GK86105297SQ86105297
公開日1987年2月11日 申請(qǐng)日期1986年8月12日
發(fā)明者海納·蘭迪克, 格哈德·朗克 申請(qǐng)人:林德股份公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan