聚乙二醇二甲醚與醇胺的復配探討

河南化工HENAN CHEMICAL INDUSTRY2009年第26卷聚乙二醇二甲醚與醇胺的復配探討李正西,秦旭東,宋洪強,錢(qián)明理(1.中石化金陵分公司煉油廠(chǎng),江蘇南京21003;2.江蘇天音化工有限公司,江蘇宜興214262)摘要:聚乙二醇二甲醚對酸性氣體而言,是個(gè)優(yōu)良的物理吸收溶劑;而醇胺對酸性氣體而言,則是個(gè)優(yōu)良的化學(xué)吸收溶劑。將二者組合在一起,則該溶劑既有物理吸收作用,又有化學(xué)吸收作用,是一個(gè)優(yōu)良的物理一化學(xué)吸收溶劑。本文介紹了聚乙二醇二甲醚與醇胺復配的相關(guān)問(wèn)題。關(guān)鍵詞:聚乙二醇二甲醚;醇胺;復配;脫碳;氣體凈化中圖分類(lèi)號:X701.3文獻標識碼:B文章編號:1003-3467(2009)02-0044-041聚乙二醇二甲醚與二異丙醇胺(DPA)混乙二醇二甲醚溶劑中的溶解度會(huì )有所增加。當然,隨著(zhù)壓力的逐漸升高,這種壓力增加的影響程度還在國內用砜胺法(國外叫薩菲諾法)進(jìn)行天然是要小于酸性氣體與DPA反應后DPA含量變化氣的脫硫、脫碳中,用價(jià)格便宜的聚乙二醇二甲醚對吸收的影響。重要的是隨著(zhù)壓力的升高溶解在(cH1O(CH2CH2O),CH1)來(lái)代替價(jià)格昂貴的環(huán)丁砜溶劑中的酸性氣的量隨之增加,那么在吸收同樣數量的酸性氣的情況下,相應的溶液循環(huán)量就會(huì )減少seod-A溶劑(即聚乙二醇二甲醚與二異內醇胺考慮到這些因素只要確定了一個(gè)最小壓力條件就配伍組成)與廣泛應用的薩菲諾法中的砜胺溶劑很可以通過(guò)控制壓力來(lái)提高整個(gè)過(guò)程的經(jīng)濟性。對于接近。此種溶劑能將天然氣中的酸性氣體含量降到聚乙二醇二甲醚一DPA溶液來(lái)說(shuō)所需最低壓力是非常低的水平。1.055MPa。雖然在某些特殊的情況下可能低于這聚乙二醇二甲醚和DPA的混合溶液,常用的個(gè)壓力但理想的情況是應使壓力維持在1-10.5質(zhì)量比例是前者占總質(zhì)量的35%~90%,后者占總HPa的范圍內。質(zhì)量的10%~60%。但更合理的取值范圍應該是研究發(fā)現",氣態(tài)混合物的酸性組分的分壓應前者在50%~75%之間,后者在25%-50%之該有上限較高的分壓會(huì )明顯增加溶液對酸性氣的溶解度。當溫度從40℃升溫到70℃時(shí),可以維持1.1混合溶液吸收酸性氣體的機理液相均一狀態(tài)的CO的最大分壓對應地從0.24MPa混合脫硫液吸收大然氣中的酸性組分是同時(shí)通升到1.79MPa過(guò)兩種機理來(lái)實(shí)現的,也就是在聚乙二醇二甲醚1.3溫度對吸收過(guò)程的影響(以下簡(jiǎn)稱(chēng)乙二醇醚)中對酸性氣的物理吸收和在隨溫度的降低,氣態(tài)混合物中的酸性氣很大程醇胺中對酸性氣體的化學(xué)吸收。最初對酸性氣的吸度上是溶解在乙二醇醚溶液中,因此降低溫度可以收是通過(guò)乙二醇醚物理吸收后再轉移到醉胺中進(jìn)行提高整個(gè)裝置的經(jīng)濟價(jià)值。值得注意的是,吸收溫化學(xué)吸收再加上很大一部分酸性氣體是保持在乙度必須保持在醇胺與醇醚的分離溫度以上。例如,二醇醚溶液中這就是說(shuō)對該混合溶液進(jìn)行再生所DPA質(zhì)量分數在25%-50%、聚乙二醇二甲醚質(zhì)需要的熱量比解吸全部通過(guò)化學(xué)方式與醇胺進(jìn)行結量分數在50%-75%的混合溶劑的吸收溫度應維合的酸性氣體所需的熱量要低。持在15~90℃之間1.2壓力對吸收過(guò)程的影響1.4吸收酸性氣體的過(guò)程在任何壓力條件下都可以使聚乙二醇二甲醚在合適的高壓下讓溶劑和混合氣體在吸收塔內收稿日期:2008-10-14作者簡(jiǎn)介:李正西(1938-),男,高級工程師,從事天然氣和煉廠(chǎng)氣的脫硫脫碳及硫黃問(wèn)收和尾氣處理等工作電話(huà):(025)8547348第2期李正西等聚乙二醇二甲醚與醇胺的復配探討接觸能有效地除去混合氣體中所含酸性氣體。然需要加熱,僅需將操作壓力從2.76MPa降到0.14后把含有酸性氣體的溶劑泵送到再生塔(再生塔的MPa,就可從溶劑解吸出至少60%所吸收的酸性氣壓力比吸收塔小)。溶劑在再生塔內經(jīng)過(guò)酸性氣體體。溶劑每吸收1kgCO2所產(chǎn)生的反應熱低于充分的解吸后返回吸收塔繼續吸收酸性氣體。溶劑1163kJ2在進(jìn)入再生塔之前先進(jìn)入閃蒸罐閃蒸,閃蒸罐的壓溶劑對CO2和CH4的溶解度至少應為100:1,力介于吸收塔和再生塔之間,這樣可以先分離出除在吸收溫度下溶劑的粘度應在15mPa·s以下,且了酸性氣體之外的其它少量氣體從而提高再生塔最好在1-10mPa·s之間。所應用的三烷基醇胺中酸性氣體的濃度,達到回收酸性氣的目的含有至少2個(gè)羥基和烷基的組合基團,并且以氮原通過(guò)對從再生塔頂部離開(kāi)的氣體中的蒸汽進(jìn)行子為中心。符合這種結構的化合物包括甲基二乙醇冷凝以及將冷凝水作為回流再打回再生塔中,水分胺(MDEA)、乙基二乙醇胺、三乙醇胺、甲基乙醇丙可以基本保持在再生塔內醇胺、乙基乙醇丙醇胺、甲基二丙醇胺。水分同時(shí)也是溶劑在吸收塔中循環(huán)的一部分該技術(shù)中的首選物理溶劑為聚乙二醇單甲醚的進(jìn)人吸收塔的溶劑中的水分的數量增多,則再生之同系物,通式為:后溶劑中留下的酸性氣體的數量就減少,但是水分R-0-(CH, CH,0)-H也會(huì )降低溶劑對酸性氣體的吸收能力。在這兩方面其中R1為含有1-4個(gè)碳原子的烷基基團,x中找到一個(gè)平衡點(diǎn),來(lái)決定溶劑在循環(huán)系統中的水取值為2-5。含量。以下組分也符合這種結構:三乙二醇單甲醚大體上進(jìn)入吸收裝置的溶劑水含量(質(zhì)量分(MTG)、四乙二醇單甲醚、三乙二醇單丁醚、三乙二數)應該在0~15%,最好在0.5%~10%之間。醇單乙醚、二乙二醇單甲醚和二乙二醇單丁醚。1.5應用很多結構通式符合上述三烷基醇胺和物理溶劑以上過(guò)程在一般的酸性氣體分離中都可以使的化合物都可用作商業(yè)脫硫脫碳溶劑,其它一些結用同時(shí)該方法也有助于在適當的操作環(huán)境下減少構類(lèi)似的化合物,也可以應用于該技術(shù)中。下頁(yè)表二氧化碳的含量到100mg/m3。這對分離混合氣體1-表5列出了其它溶劑的有效濃度的實(shí)驗數據。中的二氧化碳、硫化氫和羰基硫等非常有用。其它2.2溶液的處理能力的氣體也有可能和二氧化碳一起被去除,例如硫醇、混合溶劑的有效處理能力的定義是:進(jìn)料氣與二硫化碳、烴基硫、烴基二硫等。含有二氧化碳的氨溶劑平衡時(shí)溶劑中的酸性氣溶解度和在絕熱閃蒸罐氣混合氣和含有二氧化碳和硫化氫的天然氣混合氣中閃蒸氣與溶劑平衡時(shí)溶劑中的酸性氣溶解度之都可以用這個(gè)方法處理。差。通過(guò)該技術(shù)中溶劑的有效處理可降低所需的溶2三乙二醇單甲醚與甲基二乙醇胺混合的劑循環(huán)量,從而減少加熱溶劑至沸點(diǎn)所需的熱量。物理一化學(xué)吸收溶劑在該技術(shù)中,吸收酸性氣后的大部分溶劑通過(guò)降壓再生,僅少部分溶劑通過(guò)加熱再生。通過(guò)這種方法2.1技術(shù)概述可以節省更多的能源。目前沒(méi)有檢索到聚乙二醇二甲醚與甲基二乙醇下頁(yè)表12描述了該技術(shù)的有效處理能力。有胺(MDEA)混合用作脫、硫脫碳溶劑僅查到乙二醇效處理能力的高低意味著(zhù)僅通過(guò)壓力變化進(jìn)行再生醚類(lèi)與MDEA進(jìn)行復配的文獻資料,具體為三乙二的溶劑處理能力的高低。MTG和MDEA的混合物醇單甲醚(MG)與MDEA混合的物理一化學(xué)溶劑。在任何情況下都具有良好的有效處理能力。該技術(shù)為三烷基醇胺物理溶劑和水組成的一2.3溶液的反應熱或溶解熱種混合溶劑及與其相適應的工藝,用于脫除混合氣除了具有高效的處理能力,該技術(shù)的混合溶劑體中所含的CO2和H2S。在正常操作條件下該溶劑也具備低的酸性氣反應熱或者溶解熱。這一點(diǎn)非常保持均一液相狀態(tài)。正常的工藝或操作條件包括壓重要,因為當溶劑循環(huán)量降低后,出吸收塔的溶劑的力溫度以及溶劑中酸性氣的濃度。操作壓力一般溫度將直線(xiàn)上升,這會(huì )降低溶劑的吸收能力,因為溶為276-8.27MPa,溫度從20℃到該溶劑的沸點(diǎn),劑的有效處理能力是通過(guò)氣體溶解度曲線(xiàn)和吸收反酸性氣進(jìn)料濃度為總進(jìn)料氣物質(zhì)的量的2%應熱共同決定的。50%。氣液平衡曲線(xiàn)必須滿(mǎn)足:在30~70℃時(shí),不混合溶劑的反應熱或溶解熱取決于溶劑中所選河南化工HENAN CHEMICAL INDUSTRY2009年第26卷表1復合溶液的處理能力表4MTG同系物的粘度及亭利常數處理能力溶劑化合物名稱(chēng)結構式粘度(40℃)享利常數22% MDEA +58% MTG5.0HOCH, CH, OH 11.35% MDEA +35% MTG二乙二醇HO(CH2CH2O)2H18.00.4740% MDEA +40% MTG8HO(CH, CH, O)3H 223.0mo/LDPA+40%環(huán)丁砜3.0三乙二醇單甲醚CH2O(CH2CH2O)3H4.030.251.8mol/LDPA+68.7%聚乙二醇二甲醚2.5三乙二醇二甲醚CHo(CH2CH2O)3CH30.158%聚乙二醇二甲醚5.0mol/L單乙醇胺聚乙二醇二甲醚 3 O(CH, CH:0).c0.27注:溶劑一項中的百分數指質(zhì)量分數。處理能力指在聚乙二醇二甲醚CHO(CH2CH20),CH1240℃、CO2分壓0.03-0.7MPa的條件下溶劑的處理能力。平均x=4~64.00.20溶劑中其余為水,下同溶劑中的溶解度的決定因素,因此不應當用改變末擇的三烷棊醇胺,表22中列出了幾種三烷基醇胺端羥基的做法來(lái)控制二氧化碳的溶解度。與CO2的反應熱值。該技術(shù)中提出的物理溶劑對甲烷的溶解度僅稍表2三烷基醇胺與CO2的反應熱值高于傳統的胺溶劑。甲烷在由MDEA和MTG組成反應熱的混合溶劑中的溶解度(表現為亨利常數)與傳統k/kg CO,的混合溶劑間的對比見(jiàn)表52二乙基乙醇胺(DEEA)5在30℃時(shí)的甲烷的亨利常數二甲基乙醇胺(DMEA)甲基二乙醇胺(MDEA)I279甲烷的亨利常數三乙醇胺(TEA)116340% MDEA +40% MTG表2的數據顯示,取代中心氮原子的基團對吸3.0mo/LDPA+40%環(huán)丁砜收過(guò)程中的反應熱影響重大,在該混合溶劑中最好98%聚乙二醇二甲醚使用MDEA溶劑。5.0mo/L單乙醇胺62.06幾種胺與物理溶劑的混合溶劑與CO2的反應注:溶劑一項中的百分數指質(zhì)量分數。熱數據列于表3。在40℃時(shí),該技術(shù)在氣液平衡狀態(tài)下驗證了由表3混合溶劑與CO2的反應熱40%MDEA、40%MTC和20%水組成的混合溶劑反應熱對H2S的吸收能力。當硫化氫的氣相分壓為0.07k/kg COMPa時(shí)液相中含有3.5%的硫化氫。MDEA +58% MTG混合溶劑中各成分的合適配比為:1.5~5.040% MDEA +40% MTGmo/L(179%~60%)的MDEA,10%~40%的水,3.0mo/LDPA+40%環(huán)丁砜余下的為MTG。實(shí)際上最好的配比是:1.2~4.03.0 moV/L DIPA+50%聚乙二醇二甲醚245.0mol/L單乙醇胺mo/L(22%~48%)的MDEA,10%-30%的水,余98%聚乙二醇二甲醚下的為MTG注:溶劑一項中的百分數指質(zhì)量分數其它如消泡劑、抗氧化劑和緩蝕劑等均可運用如表3所示該技術(shù)中每吸收1kgCO2的反應在工業(yè)中,這些化合物具有各種各樣的結構和合理熱大約為768-837k。這是相當低的。濃度。通常這些化合物在溶劑中的總含量少于24溶劑對CO2、H2S的吸收能力的影響3%,且最好少于0.5%。為了找出哪些因素影響二氧化碳在類(lèi)似MTG該技術(shù)的首選工藝為:在吸收塔內使混合溶劑溶劑中的溶解度、粘度及亨利常數,國外研究了與含有酸性氣的氣流接觸混合溶劑循環(huán)使用吸收MrG的同系化合物等,結果如表42。從表4可以塔內用塔盤(pán)或者填料均可貧液溫度30-60℃。溶看出,乙二醇、二乙二醇、三乙二醇隨著(zhù)醚鍵的增加,劑采用降壓和(或)加熱的方式再生。羥基的減少,二氧化碳的溶解度(表現為粘度)也隨3具體應用舉例之增大,但是聚乙二醇甲醚系列中則不同。醚鍵和末端羥基的數量是影響二氧化碳在物理天然氣成分為:甲烷91.130%(體積分數,下第2期李正西等:聚乙二醇二甲醚與醇胺的復配探討47同),二氧化碳6.678%,硫化氫0.032%,羰基硫熱到100℃,然后流入解吸塔的頂部解吸塔內壓力0.005%,乙烷0.014%,丙烷0.010%,氦氣降到0.·014MPa,溶劑經(jīng)解吸塔內塔盤(pán)流下,而解吸0.030%,氮氣2.011%,其余0.09%。塔底部進(jìn)入的熱氣流使酸性氣體全部解吸。解吸塔含有以上組分的天然氣以27896kg/min的流重沸器的熱量由鍋爐提供的蒸汽供熱。速進(jìn)入裝有40層塔盤(pán)的吸收塔底部,氣體溫度為從解吸塔出來(lái)的氣體進(jìn)入冷凝器,同時(shí)水被冷20℃,吸收塔內的壓力為6.328MPa。氣體和溶劑凝返回解吸塔。解吸塔流出的溶劑溫度在120℃左逆向流動(dòng),氣體經(jīng)過(guò)40℃的溶劑到吸收塔頂部,吸右冷卻到40℃后又進(jìn)入吸收塔進(jìn)行下一輪的吸收塔最高溫度為70℃,溶劑以7604.93kg/min的收流速流入吸收塔。溶劑成分如下:二乙二醇二甲醚9%(質(zhì)量分數,以下均同),三乙二醇二甲醚20%,4建議四乙二醇二甲醚26%,五乙二醇二甲醚22%,六乙我國在天然氣凈化領(lǐng)域中,單獨應用聚乙二醇二醇二甲醚19%,七乙二醇二甲醚4%。該混合溶二甲醚物理溶劑脫硫脫碳和將(聚乙二醇二甲)醚劑包括3429·1kg的聚乙二醇二甲醚混合物、(醇)胺法應用在天然氣脫硫脫碳上仍是空白,如果34291kg的二異丙醇胺(DPA)和7466kg的水。在此方面得到突破將會(huì )對我國的天然氣凈化事業(yè)經(jīng)過(guò)40層塔盤(pán)的充分吸收出口氣體的二氧化碳和的技術(shù)更新帶來(lái)深遠的影響,并且一定會(huì )帶來(lái)相當硫化氫含量已經(jīng)減少到0.6%和0.00%。溶劑在大的社會(huì )效益環(huán)保效益和經(jīng)濟效益。吸收過(guò)程中一直保持均勻,單相,不分層。參考文獻:壓力為6328MPa以及溫度為70℃的溶劑出[1 McElroy P L J, Morristown n. Separation of acidic gas吸收塔后,經(jīng)過(guò)能量回收水力透平壓力降到0.352constituents from gaseous mixtures containing the sameMPa。在此條件下,在閃蒸塔內釋放出被吸收的以[P].UsP4044100,Aug23,1977甲烷為主的碳氫化合物閃蒸氣可以用作生產(chǎn)蒸汽2] Capobianco PL, Brooklyn, Kenneth F,eta. Mixed的燃料。system for treating acidic gas[ P]. US P 4 705 673從閃蒸塔流出的溶劑壓力為0352MPa,被加石化振興規劃將促進(jìn)氪堿行業(yè)的資源整合翹首企盼的石化產(chǎn)業(yè)振興題208年全國PVC產(chǎn)量為是在新建項目的問(wèn)題上應予以于規刻將于本月底公布,這將使8.7萬(wàn),.較207年92萬(wàn)!認真考慮項目的規模產(chǎn)品配耆石化各行業(yè)從中得出本行業(yè)未同比減少9.25%;燒堿2008額、地理位置等諸多因素。來(lái)的發(fā)展方向。氯堿行業(yè)在今年全年產(chǎn)量為1852.1萬(wàn)t,較在石化領(lǐng)域中,產(chǎn)能過(guò)?！旌蟮膸啄曛袑?shí)現資源整合、發(fā)2007年17593萬(wàn)t同比增長(cháng)的問(wèn)題不只氯堿行業(yè)存在,作展優(yōu)勢企業(yè)勢在必行。527%。但是,中國PNC燒堿為需要消耗大量能源的行業(yè),至氣堿化工行業(yè)在2008年的生產(chǎn)能力在208年分別為進(jìn)行結構調整并實(shí)現產(chǎn)業(yè)升級里真切的感受到金融危機對本1581萬(wàn)t和2412萬(wàn),校威為當前亟待解決的問(wèn)題。此領(lǐng)域的負面影響,同時(shí),存在多2007年的1448萬(wàn)1和2181次石化產(chǎn)業(yè)振興規劃必將產(chǎn)業(yè)年的行業(yè)隱患也在此期間凸顯萬(wàn)t增加9.2%和13.3%。由結構調整與節能減排、循環(huán)經(jīng)出來(lái)。全國氯堿產(chǎn)能過(guò)剩導致此可見(jiàn),中國氯堿行業(yè)在2008濟相互結合,以增強行業(yè)的發(fā)行業(yè)內普遍開(kāi)工率降低、PVC年的產(chǎn)能增長(cháng)的幅度遠大于產(chǎn)展后勁,加強抗風(fēng)險能力。在氵出口外銷(xiāo)受限、行業(yè)整體竟爭量的增長(cháng)幅度。未來(lái)的幾年中,能夠充分實(shí)現忝實(shí)力減弱,同時(shí)在資源、能源的200年,氯堿化工行業(yè)應資源的高效利用,產(chǎn)業(yè)鏈科學(xué)安排使用上也存在一定的問(wèn)借此時(shí)機調整生產(chǎn)結構,尤其的企業(yè)必將成為典范