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mdea 脱硫原理.doc

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1、MDEA 脱硫原理胺分子中至少有一个烃基团和一个氨基团。一般情况下,可以认为烃基团的作用是降低蒸汽压和提高水溶性,氨基团的作用是使水溶液达到必要的酸碱度,促使 H2S 的吸收。H2S 是弱酸性,MDEA 是弱碱,反应生成水溶性盐类,由于反应是可逆的,使 MDEA 得以再生,循环使用。甲基二乙醇胺的碱性随温度升高而降低,在低温时弱碱性的甲基二乙醇胺能与 H2S 结合生成胺盐,在高温下胺盐能分解成 H2S 和甲基二乙醇胺。在较低温度下(20℃~40℃)下,反应向左进行(吸收) ,在较高温度下(>105℃)下,反应向右进行(解吸) 。醇胺脱硫法是一种典型的吸收-再生反应过程,反应机理为:溶于水的 H2S 和 CO 2 具有微酸性,与胺(弱碱性)发生反应,生成在高温中会分解的盐类。以甲基二乙醇胺(MDEA)为例,其吸收 H2S 和 CO 2 发生的主要反应如下:2R3NH+ H2S→ (R3NH)2S(R3NH)2S+H2S → 2R3NH2HSR2NH + H2O + CO2→ (R3NH)2CO3(R3NH)2CO3+ H2O + CO2→ 2R3NHHCO3醇胺和 H2S 和 CO 2 的主要反应为可逆反应,在吸收塔中上述反应的平衡向右移动,原料气中的酸性气组分被脱除;在再生塔中则平衡向左移动,溶剂释放出酸性气组分。同所有其它吸收-再生反应过程一样,加压和低温利于吸收;减压和高温利于再生,但为了防止溶剂分解,再生温度通常低于 127℃。 ( 我装置再生塔底温度控制为123±2℃ ) 。MDEA 甲基二乙醇胺 CH3N-(CH2-CH2OH)2MDEA(N-Methyldiethanolamine) 即 N-甲基二乙醇胺,分子式为CH3-N(CH2CH2OH)2,分子量 119.2,沸点 246~248℃,闪点260℃,凝固点-21℃,汽化潜热 519.16KJ/Kg,能与水和醇混溶,微溶于醚。在一定条件下,对二氧化碳等酸性气体有很强的吸收能力,而且反应热小,解吸温度低,化学性质稳定,无毒不降解。 纯 MDEA 溶液与 CO2 不发生反应,但其水溶液与 CO2 可按下式反应: CO2 + H2O == H+ + HCO3- (1) H+ + R2NCH3 == R2NCH3H+ (2) 式(1)受液膜控制,反应速率极慢,式(2)则为瞬间可逆反应,因此式(1)为 MDEA 吸收 CO2 的控制步骤,为加快吸收速率,在 MDEA 溶液中加入 1~5%的活化剂 DEA(R2/NH)后,反应按下式进行: R2/NH + CO2 == R2/NCOOH (3) R2/NCOOH + R2NCH3 + H2O == R2/NH + R2CH3NH+HCO3-(4) (3)+(4): R2NCH3 + CO2 + H2O == R2CH3NH+HCO3- (5) 由式(3)~(5) 可知,活化剂吸收了 CO2,向液相传递 CO2,大大加快了反应速度,而 MDEA 又被再生。MDEA 分子含有一个叔胺基团,吸收 CO2 后生成碳酸氢盐,加热再生时远比伯仲胺生成的氨基甲酸盐所需的热量低得多。原理很简单,就是普通的酸碱中和反应。MDEA(N-甲基二乙醇胺)是一种有机碱,可以与酸性气体反应,如二氧化碳,硫化氢等。它的化学式是 CH3-N-(CH2OH)2,电离后带一个单位的正电荷,显碱性。MDEA(N-Methyldiethanolamine) 即 N-甲基二乙醇胺,分子式为CH3-N(CH2CH2OH)2,分子量 119.2,沸点 246~248℃,闪点 260℃,凝固点-21 ℃,汽化潜热 519.16KJ/Kg,能与水和醇混溶,微溶于醚。在一定条件下,对二氧化碳等酸性气体有很强的吸收能力,而且反应热小,解吸温度低,化学性质稳定,无毒不降解。 纯 MDEA 溶液与 CO2 不发生反应,但其水溶液与 CO2 可按下式反应: CO2 + H2O == H+ + HCO3- (1) H+ + R2NCH3 == R2NCH3H+ (2) 式(1)受液膜控制,反应速率极慢,式(2) 则为瞬间可逆反应,因此式(1)为 MDEA 吸收 CO2 的控制步骤,为加快吸收速率,在 MDEA 溶液中加入 1~5%的活化剂 DEA(R2/NH)后,反应按下式进行: R2/NH + CO2 == R2/NCOOH (3) R2/NCOOH + R2NCH3 + H2O == R2/NH + R2CH3NH+HCO3- (4) (
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