專利名稱：甲基二羥乙基胺水溶液的純化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種甲基二羥乙基胺水溶液的純化方法，所述水溶液用于從氣體中吸收分離硫化氫，所述氣體通過(guò)含碳物質(zhì)，特別是細(xì)顆粒煤至粉煤的汽化而制得。
上面所提及的那類氣體含有雜質(zhì)，尤其是氨(NH3)、氰化氫(HCN)、硫化氫(H2S)和氧硫化碳(COS)。由于這些雜質(zhì)妨礙了對(duì)氣體的進(jìn)一步利用或加工，人們必須預(yù)先采用適當(dāng)?shù)姆椒?，將其從氣體中分離掉。對(duì)此，已有各種不同的方法為人們所知。一般都是通過(guò)一種循環(huán)水洗滌裝置，將氣體中含有的氨幾乎全部分離出來(lái)，并將氰化氫、硫化氫部分地分離出來(lái)。接著將氨、氰化氫、硫化氫在分開設(shè)置的蒸餾器內(nèi)從循環(huán)水中分餾出來(lái)。對(duì)于還留在氣體中的硫化氫的分離，已證明利用甲基二羥乙基胺水溶液(以下簡(jiǎn)稱為MDEA溶液)尤為適宜。此時(shí)，硫化氫被以吸收方式固定于MDEA溶液中，接著可將其從該載荷液中分離出來(lái)。
在實(shí)際應(yīng)用這種操作方法時(shí)，事實(shí)已證明，由于氣體中還含有氰化氫，隨著時(shí)間的推移，MDEA溶液中會(huì)形成并富集甲酸鹽。此時(shí)，甲酸鹽由于氰化氫的水解作用而形成甲酸，接著與所述胺產(chǎn)生反應(yīng)。所述的甲酸鹽含量有害于MDEA溶液對(duì)硫化氫的吸收能力，因此，有必要用適當(dāng)?shù)姆椒◤腗DEA溶液中分離掉甲酸鹽。
因此，本發(fā)明的目的是，為此提供一種盡可能經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的方法，該方法盡可能合理地與氣體凈化過(guò)程相聯(lián)系，而且不需補(bǔ)充新鮮的MDEA溶液來(lái)維持MDEA的濃度。
根據(jù)本發(fā)明，為實(shí)現(xiàn)上述目的而提供的方法，以采用下列方法特征來(lái)表征a)測(cè)定在硫化氫洗滌段的吸收器和解吸器之間循環(huán)使用的甲基二羥乙基胺溶液中甲酸鹽含量，當(dāng)該值達(dá)到0.5-30g/l時(shí)，從該循環(huán)溶液中連續(xù)分出一股分流，b)將所分出的分流輸過(guò)一種離子交換劑，使甲酸鹽與該交換劑結(jié)合，c)接著使該分流返回溶液循環(huán)中，d)用去礦物質(zhì)水沖洗該離子交換劑，接著同樣將這些沖洗水輸入溶液循環(huán)中，及e)用一種堿金屬氫氧化物溶液來(lái)再生該離子交換劑，并將由此而產(chǎn)生的含甲酸鹽堿液引入氣體處理段的氨水蒸餾塔內(nèi)。
對(duì)實(shí)施本發(fā)明方法來(lái)說(shuō)，堿性陰離子交換劑，優(yōu)選是強(qiáng)堿性陰離子交換劑特別適用。
為能對(duì)連續(xù)從溶液循環(huán)中分出的分流進(jìn)行純化，配置交替工作和予以再生的兩個(gè)并聯(lián)離子交換柱是合適的。
所分出的分流量視待提純氣體中HCN的含量而定，并介于溶液所循環(huán)中用MDEA溶液的0.05%(體積)和5%(體積)之間。
在本發(fā)明中，由于在再生離子交換劑時(shí)產(chǎn)生的含甲酸鹽堿液被輸送到氣體處理段的氨水蒸餾塔內(nèi)，所以不必為其再進(jìn)行特殊的和費(fèi)用昂貴的銷毀處理。
因此，這種措施特別相宜，因?yàn)閷?duì)于從循環(huán)水洗滌段的廢水中蒸餾出氨來(lái)說(shuō)，原本就須向廢水中摻入堿液，優(yōu)選是碳酸氫鈉堿液。所形成的甲酸鹽，可以在對(duì)廢水進(jìn)行生物學(xué)終凈化時(shí)，毫不費(fèi)力地予以分解。
本發(fā)明方法與氣體提純方法相聯(lián)系，將在下面根據(jù)附圖
中的流程圖加以說(shuō)明。該流程圖在此作為一個(gè)實(shí)施例，涉及將凈化后的煤氣在發(fā)電廠燃?xì)鉁u輪機(jī)燃燒室內(nèi)進(jìn)行燃燒的應(yīng)用場(chǎng)合下，煤氣的凈化。
圖中，來(lái)自汽化設(shè)備的粗煤氣，經(jīng)由管道1送入循環(huán)水洗滌段2內(nèi)。洗滌段的壓力在15和25巴之間，溫度在110和150℃之間，粗煤氣在此被除塵，同時(shí)將該煤氣中含有的氨幾乎全部分離掉，并將該煤氣中含有的氰化氫和硫化氫部分地分離掉。
進(jìn)行循環(huán)水洗滌所需的壓力，通常是已經(jīng)具有的，因?yàn)榍爸玫臍饣^(guò)程是在壓力下進(jìn)行的。由于利用壓力，可以使處理氣體所需的裝置相當(dāng)小，所需溫度一般可以在氣化后對(duì)粗煤氣冷卻時(shí)加以調(diào)整。就實(shí)施循環(huán)水洗滌器2而言，氣體洗滌器可采用通?？裳b有填料的結(jié)構(gòu)。為使洗滌水同其所夾帶的、在循環(huán)水洗滌器2中從氣體中分離出來(lái)的粉塵分離開來(lái)，將此洗滌水經(jīng)由固定物分離裝置4進(jìn)行循環(huán)，這一過(guò)程在流程圖中用雙箭頭3代表。此時(shí)，采用眾所周知的方法，例如過(guò)濾法和/或沉降法在固體物分離裝置4中將所夾帶的粉塵從洗滌水中分離出去，接著，該洗滌水又流回循環(huán)水洗滌器2中。
為了防止洗滌水中所溶有害物質(zhì)的不希望的富集，同樣在固體物分離器4之后各分出一小股分流，并且通過(guò)管道5將其送入二級(jí)汽提器6中，通過(guò)管道5所分出分流的量，在此情況下與汽化用燃料中有害物質(zhì)含量有關(guān)，尤其與氯化物的含量有關(guān)。倘若需要，由循環(huán)中取走的洗滌水量用新鮮水來(lái)替代。二級(jí)汽提器6中串聯(lián)有一個(gè)在酸性環(huán)境下工作的蒸餾塔7和一個(gè)在堿性環(huán)境下工作的蒸餾塔8。道首先將洗滌水中的酸性成分在工作于酸性環(huán)境下的蒸餾器7中分離出來(lái)。這些成分通過(guò)添加酸來(lái)按下列反應(yīng)式變?yōu)榉肿有问?，接著通過(guò)提高溫度而被分離出來(lái)，為此所需的酸如鹽酸或硫酸，經(jīng)由管道9加到汽提器進(jìn)口處管道5內(nèi)的分流中。
接著將從蒸餾塔7流出的洗滌水送入蒸餾塔8。在此，通過(guò)添加堿液，使洗滌水中所含的銨離子按下列反應(yīng)式轉(zhuǎn)化成分子氨，
它同樣通過(guò)提高溫度從洗滌水中分離出來(lái)。為此，本發(fā)明將再生離子交換劑25時(shí)產(chǎn)生的含甲酸鹽堿液通過(guò)管道10送入蒸餾塔8內(nèi)。如果以這種方式輸入的堿液量還不夠，還可以再額外添加新鮮堿液，例如氫氧化鈉堿液。
在蒸餾塔8之后，可以將已適當(dāng)處理過(guò)的洗滌水回輸?shù)窖h(huán)水洗滌器2，或者從該方法流程中排出，并送入廢水生物處理設(shè)備中。這兩種可能性均未在流程圖中示出。二級(jí)汽提6在常規(guī)結(jié)構(gòu)的蒸餾塔中進(jìn)行，其中用水包循環(huán)鍋來(lái)使溫度升高，以將有害成分從洗滌水中分離出去。由洗滌水中分離出的有害物質(zhì)，即氰化氫、硫化氫和氨，將經(jīng)由管道11和12送入克勞斯裝置13。不同于流程圖中所示分開的輸入克勞斯裝置的方式，也可將從蒸餾塔7和8中分離出來(lái)的有害物質(zhì)流匯合在一起，并經(jīng)由一根共用管道送入克勞斯裝置13。
在此期間，從循環(huán)水洗滌器2分離的已除塵氣體，經(jīng)由管道14送至氧硫化碳分離器15。在這里，將氣體內(nèi)所含的很難用水或其它常用溶劑洗下來(lái)的氧硫化碳，通過(guò)催化水解轉(zhuǎn)化成硫化氫。此時(shí)，氣相中的氧硫化碳按下列反應(yīng)式與水蒸汽反應(yīng)。用于這種化學(xué)反應(yīng)的催化劑，含有作為活性成分的氧化鋁。接著，煤氣經(jīng)由管道16到達(dá)硫化氫洗滌器17，在該洗滌器中，用MDEA溶液將煤氣中含有的硫化氫以吸收方式洗下來(lái)。此時(shí)，可將煤氣中所含硫化氫消除到余量約為7ppm，而其余氣體成分的共吸收則很小。在硫化氫洗滌器17之后輸出的已處理氣體具有足夠的純度，因而可經(jīng)由管道18輸送到燃?xì)鉁u輪機(jī)燃燒室內(nèi)。
所述硫化氫洗滌器17由一個(gè)吸收塔和一個(gè)解吸塔組成。在解吸塔中，分離出所吸收的硫化氫，再生已飽和H2S的MDEA溶液。此時(shí)，產(chǎn)生一種具有高硫化氫濃度的氣流，該氣流經(jīng)由管道19送入克勞斯裝置113內(nèi)。在該裝置中，對(duì)來(lái)自管道11，12和19的氣流按已改進(jìn)的克勞斯法進(jìn)行進(jìn)一步處理，該法也允許將經(jīng)由管道11和12輸入的含氮化合物(NH3和HCN)進(jìn)行催化分解。
所得到的元素硫經(jīng)由管道20以流體形式從克勞斯裝置13中抽出，并可供其它應(yīng)用場(chǎng)合使用，在克勞斯裝置13中，總是產(chǎn)生一種所謂克勞斯剩余氣體，它除了含有未冷凝的元素硫外，還含有未反應(yīng)的二氧化硫。由于這種剩余氣體因含有害物質(zhì)而不能立即放空，故而必須對(duì)其進(jìn)行后處理。因此，這種由克勞斯裝置13中出來(lái)的克勞斯剩余氣體，經(jīng)由管道21送入后處理裝置22中。流程圖所示的本發(fā)明方法實(shí)施例中，所述后處理是借助催化水解作用來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
后處理中產(chǎn)生的含硫化氫氣體經(jīng)由管道23返回，并且在其進(jìn)入氧硫化碳分離器15之前，經(jīng)適當(dāng)壓縮后，使之與管道14中的氣流相混合。
根據(jù)本發(fā)明，經(jīng)由管道24從在硫化氫洗滌器17內(nèi)循環(huán)的MDEA-溶液中分出一股分流，并且其將輸經(jīng)離子交換劑25，以便從該溶液中分離出所形成的甲酸鹽。接著，將純化了的MDEA-溶液經(jīng)由管道26送回硫化氫洗滌器17內(nèi)的溶液循環(huán)中，為了避免MDEA溶液的損失，接著用去礦物質(zhì)水沖洗該離子交換劑25，所述去礦物質(zhì)水經(jīng)由管道27輸入，此沖洗水在通過(guò)離子交換劑25后，經(jīng)管道26同樣到達(dá)硫化氫洗滌器17中，在那里用來(lái)補(bǔ)償硫化氫解吸時(shí)損失的水。再生離子交換劑25所需的氫氧化鉀溶液經(jīng)由管道28供入，而再生時(shí)所生成的含甲酸鹽堿液，正象上面已描述的那樣，經(jīng)由管道10排出，并引入蒸餾塔8中。
權(quán)利要求
1.從將含碳物質(zhì)，特別是細(xì)顆粒煤到粉煤汽化而得的氣體中吸收分離硫化氫所用甲基二羥乙基胺水溶液的純化方法，其特征在于，具有下述方法特征a)測(cè)定在硫化氫洗滌段的吸收器和能吸器之間循環(huán)使用的甲基二羥乙基胺溶液中甲酸鹽含量，當(dāng)該值達(dá)到0.5-30g/l時(shí)，從該循環(huán)液流中連續(xù)地分出一股分流，b)將所分出的分流輸過(guò)一種離子交換劑，使甲酸鹽與該交換劑結(jié)合，c)接著使該分流返回溶液循環(huán)中，d)用去礦物質(zhì)水沖洗該離子交換劑，接著同樣將這些沖洗水輸入溶液循環(huán)中，及e)用一種堿金屬氫氧化物溶液來(lái)再生該離子交換劑，并將由此而產(chǎn)生的含甲酸鹽堿液引入氣體處理段的氨水蒸餾塔內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述離子交換劑可用一種堿性，優(yōu)選為強(qiáng)堿性的陰離子交換劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2的方法，其特征在于，設(shè)置兩個(gè)并聯(lián)的離子交換器，兩者各交替地工作和予以再生。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3的方法，其特征在于，將溶液循環(huán)中所用甲基二羥乙基胺溶液的0.05-5%(體積)作為分流引出。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4的方法，其特征在于，使用氫氧化鈉溶液來(lái)再生離子交換劑。
全文摘要
在這種純化甲基二羥乙基胺水溶液的方法中，測(cè)定在硫化氫洗出段的吸收器和解吸器之間循環(huán)的MDEA溶液中的甲酸鹽含量，當(dāng)其達(dá)到0.5—30g/l的限值時(shí)，從中分出一個(gè)MDEA溶液的分流，并且為了分離出甲酸鹽，使該分流流經(jīng)離子交換器，接著使處理后的分流返回溶液循環(huán)中，已飽和的離子交換劑的再生，用堿金屬氫氧化物溶液來(lái)進(jìn)行，之后該堿液被引入氨水蒸餾塔中。
文檔編號(hào)C07C213/10GK1099383SQ9410227
公開日1995年3月1日 申請(qǐng)日期1994年3月10日 優(yōu)先權(quán)日1993年4月22日
發(fā)明者沃納·保爾, 瓊納斯·曼茲勒 申請(qǐng)人:克魯普科普斯有限公司