专利名称：一种改进的物理吸收脱碳或脱硫法的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种从气体混合物中脱除二氧化碳(脱碳)或硫化氢(脱硫)的物理吸收方法。
工业上已成功地采用有机溶剂作为物理吸收剂吸收分离混合气体中的二氧化碳(脱碳)或硫化氢(脱硫)。碳酸丙烯酯作为物理吸收剂，与水作为吸收剂相比，具有吸收系数较大，动力消耗较低，技术上又比较成熟的特点，故得到了较大的发展。但是该法存在一个严重缺点，即系统内含水量较高时，会导致设备材质的严重腐蚀，如在碳酸丙烯酯中含水量大于4%(重量比)时，在酸性气体存在下对碳钢材质的腐蚀速率比无水时增加10倍，当处在稀溶液时(碳酸丙烯酯重量浓度仅为10%时)，其腐蚀速率可增加至180倍以上。严重腐蚀的日积月累，不仅造成设备腐蚀穿孔，而且腐蚀产物滞留在系统中，造成系统操作状态的恶化。
本发明的目的在于在保持碳酸丙烯酯作为物理吸收剂全部优点的前提下，克服它在生产过程中不可避免地由于水份的掺入而引起的严重腐蚀的缺点。为此，发明人设想在碳酸丙稀酯中加入一类添加剂，它既具有良好的缓蚀作用，又可大幅度地增加碳酸丙烯酯(工业上习惯地简称“丙碳”，为行文方便，下面拟采用“丙碳”代表碳酸丙烯酯)对CO2或H2S的吸收速率和吸收容量，但不影响它的解吸速率，从而可充分发挥“丙碳”作为物理吸收剂的工业应用的价值。
本发明的构思是这样的在基本保持原有“丙碳”吸收工艺的基础上，加入一种以上具有缓蚀作用和提高吸收容量与吸收速率双重功效的添加刘，从而优化“丙碳”吸收CO2或H2S的生产工艺。
本发明针对“丙碳”系统在含水酸性气氛的条件下会加速对碳钢设备材质严重腐蚀的弊端，要求所加的添加剂具有如下特性
(1)具有弱碱性，以抑制酸性介质(“丙碳”吸收含水的CO2、H2S后形成酸性介质)对材质的侵蚀，由于添加剂的引入，尽可能使物系pH值处于中性态(或接近中性态)，从而起到良好的缓蚀效果。
(2)具有良好的稳定性，即要求加入系统内的添加剂对“丙碳”吸收剂来说是稳定的，不促使“丙碳”水解。
(3)具有较好的吸收协同效应，在添加剂与“丙碳”的联合作用下，可加快吸收速率和增加吸收容量，而且不影响溶解气体的解吸特性。
以上各点为本发明所用添加剂的优选原则，只有兼顾上述各点，才能园满地达到本发明的目的。
本发明亦是这样实现的在上述构思的指导下，通过大量的实验验证，证明加入一种以上添加剂，如叔醇胺类、叔胺类、含氮杂环类化合物以及它们的混合物，均可满足缓蚀和提高吸收容量与吸收速率的要求。
所说的叔醇胺类化合物可以是N-甲基二乙醇胺[CH3-N(C2H4OH)2]、三乙醇胺[(C2H4OH)3N]、二甲基乙醇胺[(CH3)2NC2H4OH]、二甲基丙醇胺[(CH3N3CH6OH]或它们的混合物。
所说的叔胺类化合物可以是三正丁基胺[(C4H9)3N]、三乙撑二胺[(CH2)6N2]、三丙胺[(C3H7)3N]以及它们的混合物。
所说的含氮杂环类化合物可以是2-甲基吡啶(C6H7N)、3-甲基吡啶(C6H7N)、4-甲基吡啶(C6H7N)、2，4二甲基吡啶(C7H9N)，1，4二甲基哌嗪(C6H14N2)以及它们的混合物。
上述试剂均为市售的化学纯试剂。如考虑原料的来源及经济性，那么以三乙醇胺最为适宜。
添加剂的用量为0.5-6%(重量比)，在室温下操作时，以1.0-4%为宜。
下面将采用对比的方法进一步阐明本发明的内容1、系统内加入添加剂后的缓蚀效果，可用相对缓蚀率η来表示，其定义如下
η= (Koe)/(Ke)其中K0e为不加添加剂时的腐蚀速率(mm/y)。
Ke为加入添加剂后的腐蚀速率(mm/y)。
材料腐蚀速率的测定方法可按公知的常规失重法测定(具体方法从略)。
(1)表1为系统中含水量达4%(重量比，下同)的工况下，用“丙碳”吸收CO2时，加入添加剂后的缓蚀效果。
表 1“丙碳”% 水% 添加剂% K0e或Keηa196.0 4.0 0 1.3×10-21.0b195.5 4.0 0.5 4.3-5.3×10-33.0-2.5c195.0 4.0 1.0 2.4-2.9×10-35.4-4.5d194.0 4.0 2.0 1.6-2.0×10-38.1-6.5表1中a1为不加添加剂时对比腐蚀速率K0eb1为加入0.5%添加剂时的腐蚀速率Ke，所说的添加剂分别为N-甲基二乙醇胺、三乙醇胺、二甲基乙醇胺、二甲基丙醇胺、三正丁基胺、三乙撑二胺、三丙胺、2-甲基吡啶、3-甲基吡啶、4-甲基吡啶、2，4-二甲基吡啶、1，4二甲基哌嗪以及上述任何二种以上化合物组成的混合物(如由三乙醇胺+N-甲基二乙醇组成的混合物、2-甲基吡啶+3-甲基吡啶+4-二甲基吡啶组成混合物、三乙醇胺+2-甲基吡啶、二甲基丙醇胺+1，4-二甲基哌嗪等等)。
c1为加入1%添加剂时的腐蚀速率Ke，所说的添加剂同相b1。
d1为加入2%添加剂时的腐蚀速率Ke，所说的添加剂同b1。
(2)表2为系统中含水量达6%的工况下吸收CO2时，加入添加剂后的缓蚀效果。
表 2“丙碳”% 水% 添加剂% K0e或Keηa294 6 0 3.1×10-21.0b293.25 6 0.75 7.6-8.5×10-34.1-3.6c292.5 6 1.5 7.3-8.2×10-34.2-3.8d291 6 3.0 1.5-1.8×10-320.7-17.2表2中a2为不加添加剂时的对比腐蚀速率K0e。
b2为加入0.75%添加剂时的腐蚀速率Ke，所说的添加剂同表1所作的说明。
c2为加入1.5%添加剂时的腐蚀速率Ke，所说的添加剂同表1所作的说明。
d2为加入3%添加剂时的腐蚀速率Ke，所说的添加剂同表1所作的说明。
(由于实验所用添加剂均同表1所作的说明，故下面叙述从略)。
由于不同的添加剂其腐蚀速率是不一样的，故在表1(b1、c1、d1)和表2(b2、c2、d2)中分别给出了它们的腐蚀速率的范围下同。
(3)表3为系统中含水量达8%的工况下吸收CO2时，加入添加剂后的缓蚀效果。
表 3“丙碳”% 水% 添加剂% K0e或Keηa392 8 0 7.7×10-21b391 8 1 4.2-4.7×10-318.3-16.4c390 8 2 3.0-3.4×10-325.7-22.6d388 8 4 2.7-2.9×10-328.5-26.6表3中a3为不加添加剂时的对比腐蚀速率K0e。
b3为加入1%添加剂后的腐蚀速率Ke。
c3为加2%添加剂后的腐蚀速率Ke。
d3为加入4%添加剂后的腐蚀Ke。
(4)表4为系统中含水量达90%(重量比)的工况下吸收CO2时，加入添加剂后的缓蚀效果。
表 4“丙碳”% 水% 添加剂% K0e或Keηa410 90 0 2.1×10-11b410 89 1 2.3-3.1×10-29.1-6.8表4中a4为不加添加剂时的对比腐蚀速率K0e。
b4为的1%添加剂的腐蚀速率Ke。
由表1-表4可见，加入少量添加剂可有效地抑制CO2酸性物系对碳钢材质的腐蚀，其缓蚀效果是显著的，特别是在稀相(指含水量达～90%时，由于不加添加剂时CO2酸性物系对材质的腐蚀十分严重，而加入1%添加剂后则有效地起到了缓蚀作用)物系中，添加剂的缓蚀功效更为突出。增加添加剂的用量可以进一步降低腐蚀速率，但从材料耐蚀角度来看已没有这种必要，因少量的添加剂已达到缓蚀的要求(腐蚀速率≤0.05mm/y)。
(5)表5为系统含水量达8%(重量比)的工况下吸收H2S时，加入添加剂后的缓蚀效果。
表 5“丙碳”% 水% 添加剂% K0e或Keηa592 8 0 89.5×10-21b591 8 1 7.8-8.8×10-311.5-10.2c590 8 2 7.2-8.1×10-3124-110d588 8 4 6.8-7.0×10-3131-128其中a5为不加添加剂时的对比腐蚀速率K0e。
b5为加入1%添加剂后的腐蚀速率Ke。
c5为加入2%添加剂后的腐蚀速率Ke。
d5为加入4%添加剂后的腐蚀速率Ke。
由表5可见，当加入2%的添加剂后，已可使H2S酸性物系对碳钢材质的腐蚀速率由89.5×10-2mm/y(不耐蚀)下降至7.2-8.1×10-3mm/y(耐蚀)，其相对缓蚀率达124-110，已达到缓蚀的要求，增加添加剂的用量可进一步降低腐蚀速率。
(6)表6为系统中含水量达90%左右(重量比)的工况下吸收H2S时，加入少量添加剂的缓蚀效果。
表 6“丙碳”% 水% 添加剂% K0e或Keηa610 90 0 21.4×10-21b610 89 1 10.8-12.4×10-21.98-1.72c610 88 2 2.1-2.8×10-210.1-7.6其中a6为不加添加剂时的对比腐蚀速率K0e。
b6为加入1%添加剂后的腐蚀速率Ke。
c6为加入2%添加剂后的腐蚀速率Ke。
由表6可见加入少量添加剂，对稀相物系吸收H2S来说，亦有相当的缓蚀效果。由腐蚀速率比较，加入2%添加剂后，材质由不耐蚀(大于0.1mm/y)转为耐蚀(小于0.05mm/y)。
2、系统内加入本发明所说的添加剂后，对“丙碳”吸收剂的水解反应没有不良的促进作用。
通常“丙碳”吸收剂，在一定的温度下，与水会发生少量水解，如在45℃恒温下，92%的“丙碳”吸收剂与8%水，经15天连续运转，证明有少量“丙碳”按下述方程被水解C3H6CO3+2H2O ()/() C3H6(OH)2+H2CO3，其水解产物丙二醇[C3H6(OH)2]含量达2.8%(重量比)左右。水解产物丙二醇的含量可用102G气相色谱仪分析测定，其吸附载体为白色硅藻土，固定液为SE-30，柱温为150℃。
将不同含水量“丙碳”和添加剂混合，按照上述同样条件(在温度45℃下，连续运转15天)进行水解，然后测定水解产物中的丙二醇的含量，结果如表7所示。
表 7“丙碳” H2O 添加剂丙二醇水解后物% % % % 系的pH值a7-192 8 0 2.8 6.0b7-191 8 1 2.7-2.9 6.0-6.5c7-190 8 2 2.8-3.0 6.5-7.0d7-188 8 4 3.1-3.5 7.0-7.5a7-294 6 0 2.6 6.2b7-293.25 6 0.75 2.5-2.7 6.8-7.0c7-292.5 6 1.50 2.6-2.7 6.5-7.0d7-291.0 6 3 1.4-1.8 7.0-7.3a7-396 4 0 2.6 6.2b7-395.5 4 0.5 2.5-2.7 6.5-7.0c7-395 4 1 2.2-2.6 6.6-7.0d7-394 4 2 2.0-2.3 7.0-7.5由表7可见，在“丙碳”中加入本发明所说的添加剂，并无不利的影响，完全附合添加剂应具有良好稳定性的要求。
3、添加剂对“丙碳”吸收系统具有良好的助吸收作用，它不仅可以加快吸收速率，增大吸收容量，而且不影响“丙碳”的解吸特性。通常使用“丙碳”，在定温定压下，在反应器中进行封闭吸收CO2时，其CO2的吸收速率可由公知的皂膜流量计测出，每间隔一定时间测定一次瞬时吸收速率，即测出一定时间内的皂膜下降的毫升数。CO2的解吸可采用公知的氮气吹出法，在再生器中进行。以氮气作惰性气源，经减压稳压后进入再生器中连续吹氮以解吸吸收溶剂“丙碳”(简称再生液)中的CO2，每间隔一定时间测定一次再生液中的CO2浓度，直至再生液中CO2浓度达到定值为止。再生液中CO2的含量分析可采用酸释法将定量的样品以6NH2SO4在分析瓶中酸化，使CO2解吸释放，然后用量气管读得CO2的体积，据此求出再生液中CO2的浓度。
(1)“丙碳”中加入添加剂后，其吸收速率和吸收容量可见表8所示。
由表8可见，在含5%H2O的“丙碳”中加入不同量的添加剂，均能提高对CO2的瞬时吸收速率，同时可增加“丙碳”吸收剂对CO2的吸收容量，即a)如以含1%添加剂的“丙碳”吸收剂与不含添加剂的“丙碳”吸收剂比较其平均吸收速率可提高9-22%，其吸收容量可增加10-27%。
表 8“丙碳” H2O 添加剂吸收速率吸收时间吸收容量% % % ml/l·s s ml/l95 5 0 2.695 5 0 1.8 300 66095 5 0 1.20 600 111095 5 0 0.40 1200 159095 5 0 0.15 1800 175595 5 0 0.05 2400 181595 5 0 0.05 3000 184594 5 1 2.8-3.094 5 1 1.9-2.1 300 705-76594 5 1 1.25-1.45 600 1178-129794 5 1 0.5-0.65 1200 1703-192794 5 1 0.18-0.21 1800 1907-218594 5 1 0.09-0.11 2400 1988-228194 5 1 0.09-0.11 3000 2042-234792 5 3 3.3-3.6
续表 8“丙碳” H2O 添加剂吸收速率吸收时间吸收容量% % % ml/l·s s ml/l92 5 3 2.4-2.6 300 855-93092 5 3 1.6-1.8 600 1455-159092 5 3 0.7-0.85 1200 2145-238592 5 3 0.3-0.40 1800 2445-276092 5 3 0.2-0.25 2400 2595-295592 5 3 0.11-0.14 3000 2688-307289 5 6 3.8-4.289 5 6 2.6-3.0 300 960-108089 5 6 1.8-2.0 600 1620-183089 5 6 0.8-1.0 1200 2400-273089 5 6 0.4-0.6 1800 2760-321089 5 6 0.2-0.3 2400 2940-348089 5 6 0.11-0.15 3000 3033-3615表8中的添加剂均同表1-表3中所作的说明。
b)如以含3%添加剂的“丙碳”吸收剂与不含添加剂的“丙碳”吸收剂比较其平均吸收速率可提高38-54%，其吸收容量可增加45-66%。
c)如以含6%添加剂的“丙碳”吸收剂与不含添加剂的“丙碳”吸收剂比较其平均吸收速率提高55-78%，其吸收容量可增加64-96%。
由上比较可见如单从提高“丙碳”体系对CO2的吸收功效来看，宜选用含较多添加剂的“丙碳”体系，如可选用含6%的添加剂“丙碳”体系。显然只要添加剂在“丙碳”体系中有足够的溶解度，那么可以选择溶解度内的添加剂的含量，亦是可行的，所以这里的6%添加剂的量，并不是限制权利要求的保护范围。对“丙碳”吸收体系来说，上述的各种添加剂，在40℃下，从它们与“丙碳”-水体系的互溶区可知，添加剂的溶解度可达10%(重量比)以上，但应充分考虑工程的经济性，宜作适当选择。
(2)“丙碳”中加入3%添加剂与不加添加剂，分别吸收CO2达到饱和后，再进行解吸时的解吸速率，可见表9。
由表9可见含有3%添加剂的“丙碳”吸收剂，其解吸速率较不加添加剂的“丙碳”吸收剂的解吸速率为快，经16分钟(960s)后，其中CO2的残留量已与未加添加剂的“丙碳”吸收剂中的CO2残留量持平。
总之，由表8、表9可见，添加剂与“丙碳”吸收剂具有良好的吸收协同效应。由于添加剂的加入既可大大加速吸收速率和增加吸收容量，而且不影响“丙碳”中的CO2解吸特性。
表 9丙碳 H2O 添加剂吸收剂中CO2的解吸时间% % % 残留量ml/l s95 5 0 184595 5 0 1400 12095 5 0 900 24095 5 0 600 36095 5 0 400 48095 5 0 300 60095 5 0 200 72095 5 0 110 84095 5 0 60 96092 5 3 297992 5 3 1500-1700 12092 5 3 950-1050 24092 5 3 650-750 36092 5 3 450-500 48092 5 3 320-360 60092 5 3 210-230 72092 5 3 110-120 84092 5 3 60-70 960表9中的添加剂均同表1-表3中所作的说明综上所述，本发明所优选的添加剂，通过多方面的实验对比，证明它们均能满足优化“丙碳”吸收工艺的要求，其效果十分显著。
权利要求
1.一种改进的物理吸收脱碳或脱硫法，由碳酸丙烯酯作为物理吸剂从气体混合物中脱除二氧化碳或硫化氢，其特征在于在物理吸收剂碳酸丙烯酯中加入一种以上的叔醇胺类、叔胺类、含氮杂环类化合物以及它们的混合物添加剂，所加添加剂的重量比为0.5-6%。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所说的添加剂是N-甲基二乙醇胺、三乙醇胺、二甲基乙醇胺、二甲基丙醇胺、三正丁基胺、三乙撑二胺、三丙胺、2-甲基吡啶、3-甲基吡啶、4-甲基吡啶、2，4二甲基吡啶、1，4二甲基哌嗪以及由上述任二种以上化合物组成的混合物。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于碳酸丙烯酯中添加剂的含量为1-4%(重量比)。
全文摘要
本发明公开了一种改进的物理吸收脱碳或脱硫法，在物理吸收剂“丙碳”中加入0.5-6％(重量比)的添加剂后，不仅可使“丙碳”物系具有良好的缓蚀效果，而且可大大加快其吸收速率和增加其吸收容量，同时又不影响它的解吸特性。所说的添加剂为叔醇胺类、叔胺类、含氮杂环类化合物以及它们的混合物。
文档编号B01D53/14GK1056440SQ9110743
公开日1991年11月27日 申请日期1991年6月29日 优先权日1991年6月29日
发明者张成芳, 刘时贤, 钦淑均, 陈美芳, 陈玲君 申请人:华东化工学院