从包含酸性气体的气体混合物中去除酸性气体
阅读说明：本技术 从包含酸性气体的气体混合物中去除酸性气体 (Removal of acid gases from gas mixtures containing acid gases ) 是由 朱塞佩·贝鲁西 阿尔贝托·雷纳托·德·安吉利斯 于 2019-09-09 设计创作，主要内容包括：一种可用于从气体混合物中去除酸性气体的吸收剂混合物,其包含：-至少一种有机碱,其pK-b(在水中)小于或等于3.2；-至少一种具有通式R(OH)-n的醇溶剂,其在环境压力下的沸腾温度高于或等于100℃,其中R是具有2至20之间的碳原子数的直链或支链饱和烷基,并且n是1至20之间的整数；-非质子极性溶剂,其25℃下的介电常数ε大于或等于30,25℃下的粘度p小于或等于14cP,优选小于或等于12cP,并且常压下的沸腾温度等于或高于130℃,以及一种用于使用所述吸收剂混合物去除酸性气体的方法。(An absorbent mixture useful for removing acid gases from a gas mixture comprising: at least one organic base, the pK of which b Less than or equal to 3.2 (in water); at least one compound of the formula R (OH) n An alcoholic solvent having a boiling temperature at ambient pressure higher than or equal to 100 ℃, wherein R is a linear or branched saturated alkyl group having a number of carbon atoms between 2 and 20, and n is an integer between 1 and 20; -an aprotic polar solvent having a dielectric constant epsilon at 25 ℃ of greater than or equal to 30, a viscosity p at 25 ℃ of less than or equal to 14cP, preferably less than or equal to 12cP, and a boiling temperature at atmospheric pressure of equal to or higher than 130 ℃, and a process for removing acid gases using said absorbent mixture.)
技术领域
本发明涉及一种用于从包含酸性气体的气体混合物中去除酸气体(或“酸性气体”，最常用的术语)的方法。
特别地，本发明涉及一种用于去除存在于天然气、空气和燃烧气体中的酸性气体的方法。
背景技术
酸性气体(诸如例如CO2、H2S、COS或其混合物)包含在自然环境(空气)中存在的或工业产生的多种气体或气体混合物中。酸性气体的存在或排放是不利的，因为这些气体会造成许多有害或破坏性现象，例如腐蚀、酸雨、中毒、肺部疾病、温室效应等。就安全性和应对气候变化而言，控制和/或消除它们比以往任何时候都成为时事问题。
例如，天然气通常包含酸性气体，出于去除有毒物质(H2S、COS)，提高热值(CO2去除)，减少腐蚀问题(H2S)以及去除难闻的物质(H2S和硫醇)的目的，要适当地消除该酸性气体。
如G.Hammer等人在Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry的第17卷中的“Natural gas”一文中报道的，天然气通常包含甲烷作为其主要组分，并伴有脂族和较少程度上芳族的其他烃。甲烷的其他非烃组分是：氮气、二氧化碳、H2S、硫醇和氦气。例如，可以注意到，存在着其中H2S含量低于阈值限(按体积计1ppm)的气体(Groningen,Netherlands)，而在另一些气田中，例如挪威的埃科菲斯克(Ekofisk)，H2S含量为按体积计100ppm，在德国的奥尔登堡(Oldenburg)气田中升至按体积计8％，在俄罗斯的田吉兹(Tenguiz)气田中升至按体积计16％，并且在加拿大的Bearberry气田中升至按体积计90％。按照惯例，“超酸性”天然气定义为H2S含量大于按体积计30％。
在工业工艺和燃烧中，诸如例如在柴油或奥托循环(汽油)发动机、水泥厂、钢铁工业和热电厂，会产生大量的CO2并且其被释放到环境中，导致生物圈的热量增加。
近年来，选择性吸收H2S和/或CO2成为越来越多的研究和调查项目以及工业应用的主题，尤其是在天然气净化和减排领域以及在非烃类气体(例如煤气化工艺产生的气体和克劳斯(Claus)设备的尾气)的净化中。
过去已经提出了许多酸性气体洗涤的方法和循环，其效率可以使净化气流中的残留酸性气体含量达到ppm的量级，并且在某些情况下达到ppb的量级。
最广泛使用的用于清洗气体混合物以去除其中存在的酸性气体的系统由以下组成：用胺的水溶液(其组成取决于CO2和/或H2S的相对含量)进行处理，然后是去除硫醇的可能的处理，特别是对于天然气，这取决于其中它们的存在量(例如在筛上吸收或用强碱性溶液处理，然后用钴配合物氧化)。例如，使用甲基二乙醇胺(MDEA)的水溶液，该水溶液对热和化学降解二者具有抗性，无腐蚀性，并且与H2S和CO2的反应热低。另外，由于不存在与氮结合的氢原子，MDEA不能很好地与烃混合并且不形成氨基甲酸盐，例如伯胺和仲胺。因此，由于降低的运行能量需求、高生产率和优异的稳定性，使用MDEA溶液进行清洗对于净化具有高浓度酸性化合物的气体非常重要。其主要缺点是吸收二氧化碳的倾向较低。在需要去除高百分比二氧化碳时，可以添加一种或两种更高反应性的伯胺或仲胺(MEA(甲基乙胺)或DEA(二乙胺))，其可以极大改善溶液的总反应速率而不会影响MDEA的有利性能；在这种情况下，工艺成本和与MDEA相比热稳定性较差的伯胺的降解明显增加。
作为用于吸收CO2的链烷醇胺水溶液的替代方案，已经提出了许多基于其他溶剂的液体吸收剂体系。在多种出版物中，链烷醇胺和胺已与醇、二醇和环状碳酸酯组合，形成了“混合溶剂”，其反应机理和动力学已在文献中进行了研究，诸如例如在Alvarez-Fuster,等人,Chem.Ing.Sci.1981,36,1513；Ali,等人,Separation and PurificationTechnology 2000,18,163；Usubharatana,等人,Energy Procedia 2009,1,95；以及15-11-2017 2Park,等人,set.Sci.Technol.2005,40,1885。
离子液体是目前处于开发阶段的另一种非水性溶剂。其通常由离子对构成，在不存在其他溶剂的情况下在接近环境温度下处于液体状态。尽管其具有低再生要求(温度、能量)，但是就性能而言其并未优于胺的水溶液，这是因为诸如较低压力下低的CO2负载能力和高粘度，以及高成本等因素，这迄今为止已经阻碍了这种用途的工业发展。
使用非水性液体溶剂从包含水蒸气的气体混合物中分离CO2会导致H2O以单相和双相溶液二者在液体溶液中积累，这取决于工艺条件(例如压力、温度、H2O浓度)，以及非水性溶剂对H2O的亲和力。H2O的积聚不利于CO2分离和净化工艺，这是因为由于需要不断从溶剂中去除水，因此溶剂再生需要更多的能量。
为解决许多影响从含CO2的气体混合物中分离CO2的问题而提出的另一组非水性液体是可切换至室温的离子液体。这些是脒或胍的氮化碱与醇的等摩尔混合物，其本身在室温下构成非离子液体，但通过在室温下与CO2反应形成离子液体。通常，当添加CO2时，可切换离子液体的电导率增加一或两个数量级。
重要的是要强调，这些溶剂比一些水性胺允许更高的CO2负载量，并且可以在较温和的条件下再生。
根据以下反应机理，通过形成烷基碳酸盐来捕获CO2：
对于通式XO2的分子，其中X与先前一样是C，或X＝S或N，先前反应中指示的机理是可能的。
专利申请US2012/060686描述了一种系统，其用于使用强氮化碱(例如DBU或胍)和碱性较低的烷基胺(例如苯胺或哌啶)的组合并且可能在有机溶剂(例如甲苯、四氢呋喃或二甲基亚砜(DMSO))的存在下从燃烧的气体混合物中吸收CO2。文中提到在CO2的吸收期间形成氨基甲酸盐。
相反，对于天然气中存在的其他酸分子(例如H2S)，不可能形成碳酸盐或氨基甲酸盐，考虑到用于形成离子液体的技术中使用的一些化合物的高碱性，其在任何情况下都可以通过成盐作用捕获，但是数量通常不令人满意，尤其是在高浓度的H2S和/或要求获得低残留H2S浓度(例如小于1000ppm)的情况下。
当吸收的CO2或其他酸性气体的浓度非常高时，离子液体还具有其粘度显著增加的缺点，因此就其处理所需的压力和能量而言，使分离工艺更加繁重。
因此，有利的是制定一种新的方法，其能够有效去除酸性气体，允许甚至更高的吸收效率，在吸收期间流体的粘度增加更低，并且随后容易分离气体，例如在相对低的温度下，以允许在工业工艺中容易地再生和回收清洗溶液。
发明内容
因此，申请人设定的目标是在单一步骤中获得从气流中去除所有酸性气体以及可能还有其他不需要的物质(例如硫醇)，同时简化了设备布局，避免了强碱性物质(腐蚀性的和具有高的环境影响)，此外，需要较低的能耗用于再生吸收剂溶液。
申请人现已出人意料地发现，通过使用特定的非水性三元组合物可以容易地克服上述问题和缺点。
因此，本发明的主题是可用于从包含酸性气体的气体混合物中去除酸性气体的吸收剂混合物，其包含：
(A)至少一种具有通式R(OH)n的醇，其标准沸点等于或高于100℃，其中R是具有2至20之间的碳原子数的可能取代的直链或支链烷基或烷基芳族基团，并且n是1至20之间的可变整数，
(B)至少一种有机碱，其pKb(在水中)小于或等于3.2；
(C)非质子极性溶剂，其25℃下的介电常数ε大于或等于30，25℃下的粘度μ小于或等于14cP(厘泊)，优选小于或等于12cP，并且标准沸点等于或高于130℃。
本发明的第二个主题也是一种从包含酸性气体的气体混合物中去除酸性气体的方法，其包括按顺序的以下步骤：
(a)在0℃至70℃之间的温度下和优选地在50kPa至15MPa之间的压力下，使所述气体混合物与包含根据本发明的吸收剂混合物的溶剂体系接触，以获得净化的气体混合物和包含至少一部分的所述酸性气体的液体溶液；
(b)使净化的气体混合物与所述液体溶液分离；
(c)再生可用于步骤(a)的溶剂体系并且形成包含所述酸性气体的气体混合物。
在一个优选的实施方案中，用本发明的方法处理的气体混合物由天然气构成。
在本发明方法的第二个实施方案中，所述气体混合物是燃烧工艺的废气。
具体实施方式
本专利申请的范围还应被认为包括所要求保护的发明的实施方案，其中，即使没有明确说明，术语“包括”也应解释为“基本上由……组成”或“由……组成”。
除非另有说明，否则包含多于一个单一元素的任何组分或化合物的定义范围也应视为包含在两个或多个所述元素之间以任何方式获得的混合物。
在本说明书和权利要求书中，术语“标准沸点”是指液体在0.1013MPa(1atm)的压力下的沸腾温度。
除非另有说明，否则无论如何定义，数值范围的端值都被认为在包含在该范围的范围内。
根据本发明，组分A)、组分B)和组分C)优选以以下重量比例包含在所述吸收剂混合物中：
-B/A为0.1至1.5之间，优选0.3至1之间；
-C/A为0.1至2之间，优选0.5至1.5之间。
根据本发明的吸收剂混合物的所述有机碱B)通常可以选自具有低挥发性的强有机碱，即标准沸点通常至少高于100℃，优选高于130℃，更优选为130℃至300℃之间。
优选地，所述有机碱B)的pKb为0.3至3之间，更优选为0.5至2之间，其中根据化学中的已知定义，pKb应理解为是指所述有机碱B)在水中的离解常数的反对数。
优选地，所述有机碱B)是包含5至25个、优选5至20个C原子和1至10个、优选2至6个N原子的低挥发性的氮化的有机化合物。
根据本发明的有机碱B)的优选组是在其式中不包含任何羟基–OH的有机碱。
有利地，所述有机碱B)具有以下通式(I)：
其中：
R1是直链或支链C1-C5烷基；或者其是具有6至10个碳原子的芳基，任选地被直链或支链C1-C5烷基取代；或者其与X一起形成5至9个成员的饱和或不饱和环；
R3是直链或支链C1-C5烷基；或者其是具有6至10个碳原子的芳基，任选地被直链或支链C1-C5烷基取代；或者其与R2一起形成5至7个成员的环；
X是基团-NR4R5，或者直链或支链C1-C5烷基，或者X可以代表式(II)的基团：
R2是氢、直链或支链C1-C5烷基；或者其与R3一起形成包含至少两个氮原子的5至7个成员的环；或者其是具有6至10个碳原子的芳基，任选地被至少一个直链或支链C1-C5烷基取代；或者其是C7-C12烷基芳基，诸如例如苄基；
或者R2可以代表式(III)的基团：
其中：
图形符号代表式(I)中X或R2所结合的基团；
R4是直链或支链C1-C5烷基；
R5是直链或支链C1-C5烷基；
R6是氢或直链或支链C1-C5烷基；
及其混合物。
芳基应理解为是指苯基或萘基。
在本发明的优选方面，R1、R3、R4、R5和R6对应于甲基，并且R2是氢或甲基。
式(I)的有机碱有利地选自例如1,5-二氮杂双环(5.4.0)十一碳-5-烯(DBU)[pKb1,1]、1,5-二氮杂双环[4.3.0]壬-5-烯(DBN)[pKb 0.5]、1,1,3,3-四甲基胍(TMG)[pKb0.4]、双胍衍生物(1-(二氨基亚甲基)胍)，例如N”-[(二甲基氨基)(甲基亚氨基)甲基]-N,N,N',N'-四甲基胍、1,8-双-(四甲基胍基)萘、磷腈型(phosphazene-type)化合物，例如N-[双(二甲基氨基)-[甲基亚氨基-双[[三(二甲基氨基)-λ5-亚膦酰基]氨基]-λ5-膦酰基]亚氨基-λ5-膦酰基]-N-甲基甲胺(N-[bis(dimethylamino)-[methylimino-bis[[tris(dimethylamino)-λ5-phosphanylidene]amino]-λ5-phosphanyl]imino-λ5-phosphanyl]-N-methylmethanamine)(也称为N”,N””',N””””-亚氨次膦基三[N,N,N',N'-四甲基胍](N”,N””',N””””-phosphinimylidinetris[N,N,N',N'-tetramethylguanidine]))或其混合物，如下所示：
N”-[(二甲基氨基)(甲基亚氨基)甲基]-N,N,N',N'-四甲基胍
1,8-双(四甲基胍基)萘
N”,N””',N””””-亚氨次膦基三[N,N,N',N'-四甲基胍]
适合于本发明的其他有机碱B)是例如奎宁环(1-氮杂双环[2.2.2]辛烷)和1,8-双(四甲基氨基)萘(N,N,N',N'-四甲基-1,8-二氨基萘)。
特别优选的有机碱B)是pKb为0.3至3之间的环脒，如所述DBU、DBN、奎宁环等。
可能的有机碱的许多实例可以在T.Ishikawa编辑，出版商Wiley and sons，2009年的书目参考"Superbase for organic synthesis"中找到。
根据本发明，具有式R(OH)n的醇A)的标准沸点等于或高于100℃，优选为110℃至250℃之间。
具有式R(OH)n的醇A)中的所述基团R优选为具有2至20个、更优选2至12个碳原子的烷基基团，或具有7至20个、更优选7至15个碳原子的烷基芳族基团。所述基团R可任选地被1至5个卤素原子，优选Cl或F，更优选F取代。
根据本发明的一个优选方面，所述基团R不包含氮原子。
所述指数n表示在本发明的吸收剂混合物中，在具有式R(OH)n的醇的任何位置上与碳原子结合的-OH基团的数目。“n”优选为1至5之间。
有利地可用作本发明的吸收剂混合物的组分A)的醇的类别为：
-具有仅一个-OH基团(n＝1)和4至20个、优选5至15个碳原子的可能氟化的直链或支链脂族醇；
-具有2至10个、优选2至5个-OH基团(n为2至10、优选2至5)和2至20个、优选2至10个碳原子的脂族多元醇；
-具有1至3个脂族-OH基团(n为1至3)和7至15个碳原子的包含至少一个芳基的烷基芳族醇。
用于形成根据本发明的吸收剂混合物的优选的醇A)是一元醇中的丁醇、己醇、庚醇和辛醇，二醇中的己二醇、乙二醇和丙二醇，三醇中的甘油，烷基芳族化合物中的苄醇，氟化醇中的2,2,3,3-四氟丙醇。
在本发明的吸收剂混合物中，反应混合物中醇A)的OH基团的摩尔数与碱B)的摩尔数之比优选为10/1至1/1之间，更优选为10/1和2/1之间。
根据本发明的吸收剂混合物中所包含的非质子极性溶剂C)是有机或无机化合物，优选有机化合物，优选在15℃的温度下为液体，并且具有以下基本特性：
-25℃下的介电常数ε大于或等于30，优选为35至60之间；
-25℃下的粘度μ小于或等于14cP，优选为2至12cP之间；以及
-常压下的沸腾温度等于或高于130℃，优选高于150℃。
适合于形成本发明的吸收剂混合物的非质子极性溶剂C)可以由本领域技术人员从具有上述特性并且对待处理以去除酸性气体的气体混合物中存在的组分之一没有反应性的液体(在15℃下)中选择。例如，如果与水接触，其必须不能发生水解反应。
亚砜、砜和硝基芳族化合物是优选的化合物类别。
在非质子极性溶剂中，二甲基亚砜(DMSO)、环丁砜(SO)和硝基苯(NB)对于本发明特别优选，其特性示于下表1中。
表1
根据本发明，最优选的吸收剂混合物不包含大量(小于1重量％)的包含酰胺基团的溶剂C)，特别是二甲基甲酰胺(DMF)。包含具有酰胺基团的溶剂的组合物已显示出诸如介电常数和沸点的特征的次佳组合。
根据本发明的吸收剂混合物可用于进行从包含酸性气体的气体混合物中去除酸性气体的方法，其也是本发明的主题，包括按顺序的以下阶段：
(a)在0℃至70℃之间的温度下和优选地在50kPa至15MPa之间的压力下，使所述气体混合物与包含根据本发明的吸收剂混合物的溶剂体系接触，以获得净化的气体混合物和包含至少一部分的所述酸性气体的液体溶液；
(b)使所述净化的气体混合物与阶段(a)中获得的所述液体溶液分离；
(c)再生可用于阶段(a)中的所述溶剂体系并且形成包含所述酸性气体的分离的气体混合物，优选地通过加热阶段(b)中分离的所述液体溶液进行。
上述酸性气体去除方法可以根据已知的处理技术在连续或不连续的反应器中进行。吸收阶段(a)可以在常规用于该目的的任何装置(例如吸收塔、高压釜或其他装置)中进行。本领域技术人员可以基于用于这种类型的单元操作的现有知识和本发明中使用的溶剂体系的特性(粘度、饱和吸收容量等)来容易地确定该装置的尺寸。
作为本发明主题的方法允许在单个步骤中去除所有不需要的物质，简化了设备布局，并且需要较低的能耗用于再生吸收剂混合物。
通过在包含本发明的吸收剂混合物的溶剂体系中吸收来去除不希望的酸性气体的方法在步骤(a)中进行，其通过在0℃至70℃之间、优选10℃至60℃之间的温度下和在50kPa至15MPa之间、优选100kPa至5MPa之间的压力下用所述溶剂体系处理起始气体混合物来进行。气体混合物被通过去除不需要的物质来净化(也称为“软化”)，然后可以以期望的方式使用。在连续、全面运行的工业应用中，除了补充部分(如果有的话)外，阶段(a)中进料的溶剂体系优选地主要由在本方法的阶段(c)中再生的溶剂体系形成。除了根据本发明的吸收剂混合物外，所述溶剂体系还可包含在步骤(c)中未分离的酸性气体残留物。除了非质子极性溶剂外，阶段(a)中使用的溶剂体系还可能包含按体积计至多20％的惰性稀释剂，以便进一步改善混合物的低粘度特性。适当地，该稀释剂选自可与本发明的吸收剂混合物混溶的沸腾温度高于120℃，优选高于或等于150℃的脂族或芳族有机液体。
因此，根据本发明的方法可以包括任选的附加步骤(d)，其中将在步骤(c)中再生的所述溶剂体系再循环至所述步骤(a)。
在步骤(a)中，根据用于这种类型的提取和吸收工艺的已知方法之一，有利地使溶剂体系和包含酸性气体的气体混合物以并流(equicurrent，或称为等流)或逆流接触，使气体混合物分散在液体中以使两相之间的接触最大化，例如通过搅拌和气体在液体中的分散，或通过滴入和液体在气体中的雾化进行。两相的接触时间可以由本领域技术人员基于吸收动力学的已知参数或通过简单的初步测量来选择，并且通常为1至100分钟之间，优选2至30分钟之间。
在步骤(a)中吸收的酸性气体的量可以在宽极限内变化，这取决于溶剂体系的特性、压力和进料气体混合物中酸性气体的浓度，以及体系温度和接触时间。通常，采取措施使溶剂体系在选定的操作条件下接近饱和度，并且方式为使得在净化的气体混合物存在尽可能少量的残留酸性气体，优选低于规格允许的最大值。
在阶段(a)中，如果存在，H2S必须被从净化的气体混合物中去除至非常低的最终值，在许多情况下，不超过10ppm。
在根据本发明的方法的步骤(b)中，进行将净化的气体混合物与通过在溶剂体系中吸收酸性气体形成的液体溶液的分离。阶段b)的这种分离也可以与吸收反应a)在单个专门设计的反应器中前后联系地进行，其中例如，包含酸性气体的气体混合物从下方进料，并且与在反应器顶部进料并且通过重力向下流动的吸收剂混合物连续逆流接触。在本发明的第二个非限制性实施方案中，可以在与吸收室不同的室中分离通过将气体混合物与溶剂体系混合而形成的双相混合物，任选地在离心系统的支持下。
在根据本发明的方法的阶段(c)中，对在阶段(b)或前后联系的阶段(a)+(b)中获得的液体溶液进行处理，方式为使得再生可用于阶段(a)中的溶剂体系以及形成包含酸性气体的分离的气体混合物。
根据一个优选的实施方案，在阶段(c)中，将来自阶段(b)的液体溶液加热至足以去除期望量的酸性气体的温度，优选70℃至180℃之间，更优选80℃至150℃之间，并且甚至更优选90℃至130℃之间。
如此再生的包含吸收剂混合物的溶剂体系可以再循环至吸收步骤(a)。任选地，本领域技术人员还可以在步骤(c)中使用惰性气体流，例如氮气或甲烷，以促进从液体溶液中去除酸性气体。
阶段(c)可以有利地在低于阶段(a)的压力下进行，以促进去除吸收的气体。在某些情况下，本领域技术人员也可以在基本上等于阶段(a)或稍高的温度下进行阶段(c)，但在低于阶段(a)的压力下操作，甚至施加低于大气压的压力(真空)。根据一个优选的实施方案，阶段(c)可以包括通过在绝热或半绝热条件下快速降低压力来快速蒸发(更好地称为“闪蒸”)包含在液体溶液中的酸性气体。使液体混合物冷却，产生热量以分离酸性气体。当阶段(b)中分离的液体混合物处于相对较高的温度，优选40℃至70℃之间时，该实施方案是特别有利的。为此目的，本方法可任选地包括在阶段(b)和阶段(c)之间将液体溶液预热至70℃至150℃之间的温度的步骤。
本领域技术人员有利地根据所使用的溶剂体系的特性选择步骤(a)的吸收温度和步骤(c)的解吸温度，优选使得吸收温度低于解吸温度，更优选相差至少20℃。
步骤(c)有利地以这样的方式进行：去除和分离在(b)中分离的液体溶液中所包含的全部或大部分酸性气体。通常，在步骤(c)中分离出所述液体溶液中超过90％，优选超过95％的气体。
例如，在步骤(c)中，有利地，不是从再生的吸收剂混合物中去除所有的CO2；相反，少量，通常从痕量至相对于再生溶剂体系的重量的1.9重量％可仍然吸收在溶剂体系中，以便不必使用极端的解吸条件并使该方法在经济上不那么有利。
如先前所述，作为本发明主题的方法允许将气体混合物中酸性气体的含量降低至低于1000ppm，优选低于500ppm，更优选低于100ppm的值，该量是按体积计算的，并且假设气体混合物具有理想的性质。在酸性气体是或包含H2S的情况下，本发明的方法允许有利地实现天然气以及排放或燃烧气体的规格值，同时降低能耗。实际上，出人意料地发现，对于等体积的吸收剂混合物，步骤a)中吸收的酸性气体的量远大于基于各个组分的相加规则所预期的。换句话说，如以下实施例中的实践中更好地说明的，例如由一升的重量比例为50/100/100的DBU、1-己醇、DMSO混合物构成的体积比一升DMSO或一升比例为50/100的DBU/1-己醇混合物吸收了多得多的酸性气体。
甚至更出人意料地，发现与现有技术的离子液体混合物如DBU/1-己醇相比，吸收剂混合物的粘度在吸收期间的增加少得多。
根据本发明的方法还可用于将天然气中存在的其他不希望的化合物(诸如例如硫醇)去除至低于30ppm，优选低于15ppm，更优选低于5ppm的值。
本发明方法的另一个优点是，用于吸收酸性(酸)气体的溶液可以在比常规用于胺溶液再生的温度低的温度下再生，节省了大量的能量。
例如，由添加了己醇和DMSO的DBN构成的溶液在80℃可能已经完全再生，而用于MDEA溶液再生的最佳温度为120℃至130℃之间。相对于通过使用水中的链烷醇胺构成的现有技术的该方法的另一个优点在于吸收剂混合物的成分的低挥发性，以便在比工业工艺低的温度下发生的再生步骤中，没有输出气体中挥发性产物的损失。
提供以下示例性实施方案仅是为了说明本发明，并且并不在某种意义上理解为限制由所附权利要求书限定的保护范围。
实施例
溶剂和试剂
二甲基亚砜(DMSO；>99％；Sigma-Aldrich)
1,5-二氮杂双环(5.4.0)十一碳-5-烯(DBU；>99％；Sigma-Aldrich)
1,5-二氮杂双环[4.3.0]壬-5-烯(DBN；>99％；Sigma-Aldrich)
1,1,3,3-四甲基胍(TMG；>99％；Sigma-Aldrich)
单乙醇胺(MEA；>99％；Sigma-Aldrich)
甲基二乙醇胺(MDEA；>99％；Sigma-Aldrich)
1-己醇(>99％；Sigma-Aldrich)
二氧化碳(CO2；纯净气体；SIAD)。
实施例1：用DBU-己醇-DMSO吸收酸性气体(CO2)
将50g(0.328摩尔)的DBU、100g(0.846摩尔)的己醇和100g的二甲基亚砜(0.978摩尔)装入500cc容量的高压釜中。搅拌混合物，关闭高压釜，并在室温下施加真空，然后将混合物加热至40℃。然后在40巴的压力下用CO2填充高压釜的自由体积(约250cc)，并注意到气体的快速吸收。在40巴下向高压釜中再充入CO2，直到不再有CO2的任何吸收并且压力保持恒定为止。测量吸收的CO2量，并且发现其等于200g/l。
在吸收CO2后，体系在40℃下的粘度从3cP增加到6cP。
实施例2(对比)：用DBU-己醇吸收酸性气体(CO2)
将83g(0.547摩尔)的DBU和167g(1.635摩尔)的己醇装入500cc容量的高压釜中。搅拌混合物并关闭高压釜，然后在室温下施加真空，然后将混合物加热至40℃。然后在40巴的压力下用CO2填充高压釜的自由体积(约250cc)，并注意到气体的快速吸收。在40巴的压力下，向高压釜中再装入CO2，直到不再有CO2的任何吸收并且压力保持恒定为止。测量吸收的CO2量，并且发现其等于110g/l。
在吸收CO2后，体系在40℃下的粘度从9cP增加到82cP。
实施例3(对比)：用DMSO吸收酸性气体(CO2)
将250g(1.642摩尔)的DMSO装入500cc容量的高压釜中。将其加热至40℃，关闭高压釜，然后施加真空。
然后在40巴的压力下用CO2填充高压釜的自由体积(约250cc)，并注意到气体的快速吸收。在40巴下向高压釜中再充入CO2，直到不再有CO2的任何吸收并且压力保持恒定为止。测量吸收的CO2量，并且发现其等于147g/l。
实施例4(对比)：用MEA-20％吸收酸性气体(CO2)
将250g的20重量％的甲醇胺水溶液(用于吸收CO2的工业溶液)装入500cc容量的高压釜中。加热进行至40℃并关闭高压釜。
然后在40巴的压力下用CO2填充高压釜的自由体积(约250cc)，并注意到气体的快速吸收。在40巴下向高压釜中再充入CO2，直到不再有CO2的任何吸收并且压力保持恒定为止。测量吸收的CO2量，并且发现其等于56g/l。
实施例5：用DBU-己醇-SO吸收酸性气体(CO2)
将50g(0.328摩尔)的DBU和100g(0.846摩尔)的己醇和100g(0.832摩尔)的环丁砜装入500cc容量的高压釜中。搅拌混合物并关闭高压釜，然后在环境温度下施加真空，然后将混合物加热至40℃。然后在40巴的压力下用CO2填充高压釜的自由体积(约250cc)，并注意到气体的快速吸收。在40巴下向高压釜中再充入CO2，直到不再有CO2的任何吸收并且压力保持恒定为止。测量吸收的CO2量，并且发现其等于170g/l。
在吸收CO2后，体系在40℃下的粘度从4.5cP增加到8.2cP。
实施例6(解吸)
将如以上实施例5所述获得的溶解有酸组分的液体溶液送入在110℃的温度下操作的再生塔，在其中可以通过氮气进料进行汽提。在该塔中，从液体溶液中再生溶剂体系，以便酸组分(CO2)解吸并且在再生塔顶部处的氮气流中去除，所述氮气流被送入下一个处理部分，诸如例如CO2的压缩和液化以随后再注入地下地层，或根据已知的工业工艺用于有机化合物诸如甲醇或甲烷的合成。
剩余的再生吸收剂混合物可再次用于净化包含酸性气体的气体混合物。
最后，应当理解，可以对本文所述和所示的方法和组合物进行进一步的修改和变化，其尽管在本文中没有特别提及，然而被认为作为本发明的明显变体包含在所附权利要求的范围内。
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