本發明屬于石油化工,材料技術領域,具體涉及一種羧酸酯類化合物在捕集分離H2S中的應用。
背景技術:
硫化氫是一種高度刺激的氣體,在天然氣、煉廠氣、合成氣等工業氣體中硫化氫(H2S)的存在會導致下游過程的催化劑中毒、管道腐蝕;另外含有H2S的尾氣如果直接排放會危害人體健康,帶來很多環境問題。因此無論從工業需求,環境治理還是保護人身安全等角度考慮,硫化氫的凈化脫除都具有重要的意義。
目前捕集分離H2S的方法有干法脫硫,濕法脫硫兩大類,干法脫硫具有流程簡單、操作方便、酸性氣體凈化度高等優點,適合處理較低硫含量的氣體,缺點是在實際工業過程中,干法成本較高,能耗較大,難以滿足大規模工業化運行需求。濕法脫硫包括吸收氧化法和液體吸收法。吸收氧化法主要有砷基脫硫工藝和釩基脫硫工藝,存在的主要問題是化學藥品耗量增大,硫單質質量差,可能造成二次污染等。液體吸收法是一種比較成熟,實用且應用廣泛的方法之一,可分為化學吸收和物理吸收。化學溶劑吸收法中比較普遍的是醇胺類溶劑,比如美國專利US4537753A,US4405583A以及中國專利CN01127259.7等報道這類溶劑可以脫除硫化氫。雖然一些具有空間位阻的醇胺溶劑較單乙醇胺(MEA)有所改進,但此類脫H2S溶劑仍存在溶劑損失和降解,以及對設備腐蝕的問題。物理吸收法采用高壓吸收,低壓解吸,在能耗方面具有較好的經濟性。英國專利GB1151575公布了物理性溶劑碳酸丙烯酯可以吸收H2S,但此溶劑吸收H2S能力較小,溶劑有損耗,對設備也有腐蝕問題。美國專利US2014275691A1報道了聚乙二醇二甲醚可以吸收硫化氫,但此類溶劑粘度太大,低溫時不利于吸收。因此開發粘度較小同時對H2S吸收能力強且價格經濟的H2S物理性吸收溶劑具有重要意義。
技術實現要素:
本發明旨在提供一類對H2S吸收能力大,吸收速度快,而且容易解吸的H2S捕集分離溶劑。
一種羧酸酯類化合物在捕集分離H2S中的應用,所述羧酸酯類化合物為液體,其結構式如下:
R(CH2)n(COO)(CH2)mR’或R(CH2)n(COO)(CH2)m(COO)R’,其中,R或R’分別為H或CH3或CH2CH3或芳環,n=0~10,m=1-10。
進一步,所述羧酸酯類化合物是乙酸正丁酯,乙酸正丙酯,乙酸正戊酯,碳酸二甲酯,碳酸二乙酯,琥珀酸二丁酯,乙酸乙酯,丙二酸二乙酯,丙二酸二甲酯,鄰苯二甲酸二甲酯,鄰苯二乙酸二乙酯中的一種或幾種。
進一步,所述羧酸酯類化合物的應用條件是溫度10~60℃,壓力0.1~2.0Mpa。
進一步,所述羧酸酯類化合物與含有H2S的原料氣接觸,硫化氫被吸收到溶劑中,形成富液。
進一步,所述羧酸酯類化合物從吸收有硫化氫的回收劑中分離硫化氫,產生硫化氫產品以及貧液,硫化氫作為別用,貧液進行循環處理混合氣體。
進一步,所述羧酸酯類化合物捕集或吸收分離各種含有H2S的混合氣,所述混合氣包括煙道氣、合成氣、變換氣、天然氣、等工業氣體。
本發明具有如下顯著特點:經濟性高,粘度低,捕集分離H2S能力大,解吸能耗低,能在較高溫度,較大壓力的條件下捕集分離H2S,降低了捕集分離溶劑對設備的腐蝕程度,同時在一定程度上降低了捕集分離溶劑的損耗。
具體實施方式
下面對本發明進一步詳細說明。
一種羧酸酯類化合物在捕集分離H2S中的應用,所述羧酸酯類化合物為液體,其結構式如下:
R(CH2)n(COO)(CH2)mR’或R(CH2)n(COO)(CH2)m(COO)R’,其中,R或R’分別為H或CH3或CH2CH3或芳環,n=0~10,m=1-10。
進一步,所述羧酸酯類化合物是乙酸正丁酯,乙酸正丙酯,乙酸正戊酯,碳酸二甲酯,碳酸二乙酯,琥珀酸二丁酯,乙酸乙酯,丙二酸二乙酯,丙二酸二甲酯,鄰苯二甲酸二甲酯,鄰苯二乙酸二乙酯中的一種或幾種。
進一步,所述羧酸酯類化合物的應用條件是溫度10~60℃,壓力0.1~2.0Mpa。
進一步,所述羧酸酯類化合物與含有H2S的原料氣接觸,硫化氫被吸收到溶劑中,形成富液。
進一步,所述羧酸酯類化合物從吸收有硫化氫的回收劑中分離硫化氫,產生硫化氫產品以及貧液,硫化氫作為別用,貧液進行循環處理混合氣體。
進一步,所述羧酸酯類化合物捕集或吸收分離各種含有H2S的混合氣,所述混合氣包括煙道氣、合成氣、變換氣、天然氣、等工業氣體。
具體實施方式:
下面結合實施例對本發明作詳細描述,需要指出的是以下實施例不能限制本發明的保護范圍。
實施例1
選擇碳酸二甲酯,在溫度為25-55℃,操作壓力0-1MPa的反應釜內進行H2S吸收實驗,并與工業上用的碳酸丙烯酯做比較,結果見表1,表2。由表1和表2可看出:在相同壓力下,隨著溫度升高,碳酸二甲酯吸收H2S的能力減弱,在相同溫度下,隨著壓力升高,碳酸二甲酯吸收H2S的能力增強。在相同實驗條件下碳酸二甲酯吸收H2S的能力強于碳酸丙烯酯。在壓力接近1.0MPa,溫度在25℃,35℃,45℃,55℃的實驗條件下,碳酸二甲酯吸收H2S的能力較碳酸丙烯酯相應提高17.7%,16.0%,32.2%,28.6%。
表1H2S在碳酸酯中的不同溫度和壓力下的溶解度
溶解摩爾分數計算公式:
xi=ng/(ng+nl)
式中:xi為H2S氣體在溶劑中的摩爾分數;
nl為注入反應釜內中溶劑的物質量,mol;
ng為溶劑中所含H2S物質的量,mol。(下同)
表2H2S在碳酸二甲酯中的不同溫度和壓力下的溶解度
實施例2
選擇碳酸二乙酯,在溫度為25-55℃,操作壓力0-1MPa的反應釜內進行H2S吸收實驗,結果如表3。由表3可看出,隨著溫度升高,碳酸二乙酯吸收H2S的能力減弱,在相同溫度下,隨著壓力升高,碳酸二乙酯吸收H2S的能力增強。從表2和表3可看出:在相同實驗條件下,碳酸二乙酯吸收H2S的能力強于碳酸二甲酯。在壓力接近1.0MPa,溫度25℃,35℃,45℃,55℃的實驗條件下,碳酸二乙酯吸收H2S的能力較碳酸丙烯酯相應提高29.9%,43.5%,62.0%,70.9%。
表3H2S在碳酸二乙酯中的不同溫度和壓力下的溶解度
實施例3
選擇琥珀酸二乙酯,在溫度為25-55℃,操作壓力0-1MPa的反應釜內進行H2S吸收實驗,結果如表4。由表4可看出:隨著溫度升高,琥珀酸二乙酯吸收H2S的能力減弱,在相同溫度下,隨著壓力升高,琥珀酸二乙酯吸收H2S的能力增強。從表3和表4可看出:琥珀酸二乙酯吸收H2S的能力強于碳酸二乙酯。在壓力接近1.0MPa,溫度25℃,35℃,45℃,55℃的實驗條件下,琥珀酸二乙酯吸收H2S的能力較碳酸丙烯酯相應提高43.2%,64.2%,87.3%,91.3%。
表4H2S在琥珀酸二乙酯中的不同溫度和壓力下的溶解度
如上所述,對本發明進行了詳細說明。顯然,只要實質上沒有脫離本發明的發明點及效果、對本領域的技術人員來說是顯而易見的變形,也均包含在本發明的保護范圍之內。