空间位阻胺对天然气中酸气吸收的研究

迟明浩

中国海洋大学

摘要：

天然气作为一种燃烧时CO2等污染物排放较少、能量利用率高和热值较高的清洁能源，越来越受世界各国的重视。天然气中酸性成分H2S、有机硫与CO2不仅会造成环境污染，还会带来催化剂中毒、金属设备的腐蚀以及影响天然气的热值等问题。因而在天然气的运输与利用之前，必须将H2S、有机硫与CO2从天然气中脱除。　　醇胺法是天然气工业中最为常用的脱硫脱碳方法。其中MDEA由于对H2S吸收的选择性高，再生能耗低，化学稳定性好，腐蚀性低，溶液不易发泡降解等优点，成为应用最为广泛的脱硫脱碳剂。空间位阻胺CB作为一种Taft系数较高的仲胺，具有比MDEA更高的对H2S吸收的选择性和更大的碳容量，以及较低的再生能耗，因而在未来可以在天然气脱硫脱碳领域推广应用。　　本论文研究了空间位阻胺CB在天然气脱硫脱碳领域的优良特性，包括较大的碳硫容、较高的对H2S吸收的选择性以及较低的再生能耗。主要研究内容为首先考察了静态实验下的最佳反应条件，结果表明反应温度40℃、胺液体积分数为35％～45％为最佳配比;然后进行了最佳反应条件下MDEA溶液与CB溶液脱硫脱碳效果对比，研究结果显示CB溶液不仅在脱硫脱碳效果上，在对H2S吸收的选择性上也优于MDEA溶液。　　将CB与MDEA溶液按不同比例复配制成复合溶液，保持总胺含量一定，结果显示复合溶液碳硫容和对H2S吸收的选择性随CB含量增加而增加。再生实验中考察了相同再生条件下复合溶液与MDEA溶液贫液酸气含量，显示在相同的再生条件下，复合溶液能够解析出更多地酸气，且一次再生后脱硫脱碳效果优于MDEA溶液，表明CB再生能耗较低。　　考察了气液接触时间与原料气中不同酸气组成对复合溶液与MDEA溶液脱硫脱碳效果的影响。气液接触时间延长，复合溶液与MDEA溶液碳硫容减小，对H2S吸收的选择性增大。在任何气液接触时间下，复合溶液的碳硫容与对H2S的选择性都大于MDEA溶液。保持原料气中总酸气含量为8％（φ），原料气中H2S含量为1％～6％时，原料气中H2S含量增加，复合溶液硫容相应按比例均匀增加;而原料气中CO2含量增至5％时复合溶液对CO2的吸收就会达到饱和。　　腐蚀实验与发泡实验结果显示复合溶液富液与MDEA溶液富液腐蚀速率大于贫液腐蚀速率，复合溶液吸收较多的酸气其富液腐蚀速率却较低。添加咪唑啉类缓蚀剂可以有效缓解富液的腐蚀性，5‰（φ）为最佳添加量。CB溶液的泡沫高度以及消泡时间均大于MDEA溶液，复合溶液发泡倾向大于CB溶液与MDEA溶液，MDEA与CB的混合比例基本不影响复合溶液的泡沫高度以及消泡时间。FeS的添加会加强复合溶液的发泡情况，FeS含量为3g/L时发泡达到最大，继续添加FeS发泡情况并不会继续加强。添加3‰（φ）的CW-3型消泡剂可以使FeS含量为3g/L的复合溶液泡沫高度h＜5cm，消泡时间t＜10s，符合国家石油行业标准。

关键词：天然气;空间位阻胺;酸气吸收;脱硫效果;脱碳效果

授予单位：中国海洋大学

授予学位：硕士

学科专业：化学工艺

导师姓名：李春虎

学位年度：2015

语种：中文

分类号：TE644

页数：83

在线出版日期：2016-01-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）