Технология переработки природного газа и конденсата - Афанасьев А.И.
ISBN 5-8365-0107-6
Скачать (прямая ссылка):
Процессы аминовой сероочистки газов растворами ДЭА, МДЭА и их смесями применены на крупнейших в отечественной газовой отрасли Оренбургском и Астраханском ГПЗ. Поэтому этим абсорбентам в дальнейшем уделяется повышенное внимание.
і і
і 4.2.1. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
ЭТАНОЛАМИНОВ И ИХ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ
Алканоламины (аминоспирты, оксиамины) можно рассматривать как производные аммиака, в котором один или несколько атомов водорода замещены на спиртовой радикал или спиртовой и углеводородный:
NH3 -» N- R3, аммиак R2 алканоламин
где R1 - спиртовой радикал, например C2H4OH; R2, R3 - либо спиртовой, либо углеводородный радикал, либо H+.
По степени замещения центрального атома азота алкиль-ными радикалами амины делятся на первичные, вторичные и третичные.
Первичные амины т
H
\
N-CH2 — CH2- ОН Моноэтаноламин (МЭА);
/ H
254
H
4N-CH2-CH2-O-CH2—CH2-OH ДигликолЬаМин (ДГА).
/ <
H , г . / ,, - ,
Вторичные амины >fl, \
OH-CH2-CH2-N-CH2-CH2 —Off- ййтдноламщг (ДЭА)^
H
ОН — CH — CH2—N—CH2 — CH — ОН Диизопропаноламин I I (ДИПА).
CH3 CH3
Третичные амины
OH-Ch2-CH2-N-CH-CH2-OH Триэтаноламин (ТЭА); I
CH2CH2OH
OH-CH2-CH2-N-CH2-Ch2-OH Метилдиэтанол амин I (МДЭА).
CH3
Амины содержат по крайней мере одну гидроксильную группу (—ОН) и одну аминогруппу ^N-. Присутствие гидро-
ксильной группы снижает давление насыщенных паров и повышает растворимость амина в воде, а аминогруппа придает водным растворам щелочность, необходимую для взаимодействия с H2S и CO2, которые в водной среде диссоциируют с образованием слабых кислот
Этаноламины - это бесцветные, вязкие, гигроскопические жидкости, смешивающиеся с водой и низшими спиртами во всех отношениях, они почти нерастворимы в неполярных растворителях.
Физико-химические свойства безводных этаноламинов приведены в табл. 4.32.
Хемосорбенты применяют, как правило, в виде водных растворов. Концентрация амина в растворе может изменяться в широких пределах, ее выбирают на основании опыта работы и по соображениям борьбы с коррозией (см. далее). Массовая концентрация алканоламинов в воде составляет 10-60 %.
Чистые амины - вязкие жидкости с высокой температурой
255
Таблица 4.32
Физико-химические свойства алкаиоламинов (массовое содержание основного вещества не менее 99 %)
Показатели
МЭА
ДГА
ДЭА
ДИПА
ТЭА
МДЭА
Молекулярная масса
Плотность, г/см3 (при Т, 0C) Температура (при атмосферном давлении), °С
кипения
застывания Давление паров при 60 °С, Па Динамическая вязкость, X103 Па с (при Т, °С) Удельная теплоемкость, кДж/(кг°С) (при Т, °С) Теплота реакции, кДж / кг
с H2S
с СО,
61,1
1,015 (20)
170,3 10,3 860
18,9 (25)
2,72 (30)
1511 1909
105,1
1,085 (20)
221
-9,5 33
26
(25)
3,4 (80)
1566 1976
105,1
1,011 (25)
268,4 27,5 4,7
352 (30)
2,47 (30)
1147 1511
133,2
0,992 (40)
248,7 32,4 4,0
870 (30)
2,51 (30)
1218 1628
149,2
1,119 (25)
338,8 20,4 0,1
590 (25)
2,34 (30)
930 1465
Примечание Удельная теплоемкость воды при 30 4,18 кДж/(кг-°С)
119,2
1,030 (20)
231 -21,0 27
101 (20)
1,71 (30)
1047 1340
равна
замерзания (за исключением ДГА и МДЭА). Однако водные растворы этаноламинов менее вязкие и замерзают при низких температурах (ниже минус 10 °С), что делает возможным их применение в промышленности.
Основные физико-химические свойства водных растворов приведены на рис 4.2-4.16.
Молярное отношение кислый газ/амин 4 - ТЭА
256
Рис. 4.3. Кривые температур замерзания водных растворов аминов:
/ - МЭА, 2 - МДЭА; 3 - ДЭА
W
20 40 60 80 Массовая доля амина, %
100
Рис. 4.4. Кривые давления паров аминов (содержание основного вещества не менее 99 %):
1 - МЭА, 2 - МДЭА, 3 - ДИПА, 4 -ДЭА; 5 - ТЭА
60 100 140 180 220 Температура, °С
17-2364
JQ 3 |_|_I_I_I_I_I_I_I_i I
20 40 60 80 100 120 140 160 180 Температура, °С
Рис. 4.5. Зависимость давления паров водных растворов ДЭА от температуры при различной массовой доле ДЭА, %:
1-0, 2 - 40, 3- 60
130
20 40 60 80 Массовая доля амина, %
100
Рис. 4.6. График температуры кипения водных растворов аминов при давлении 101,333 кПа:
/ - ДЭА, 2 - МДЭА , і
1110
930 I-1-1-1-1-1-1
О 20 40 60 80 100 120 Температура, 0C
Рис. 4.7. Зависимость плотности р водного раствора ДЭА от температуры:
1~4 - экспериментальные данные, 5-8 - расчетные данные соответственно Дія массовой доти ДЭА 0, 30, 60, 100 % (р = 998 - 0,00403 tl + С (3,4 -_ 0,00025 f145) - С1 ''', где t - температура, °С, С - массовая доля ДЭА, %)
17*
ioA і—і—і—і—і—і—і—L-
30 40 50 60 70 80 90 100 Температура, °С
Рис. 4.8. Зависимость вязкости ц водного раствора ДЭА от температуры In ц = = (0,067666С - 6,820867)/(1 - 0.004395С) - (г (0,014066 + 0,000105C)/ /(1 — 0,004965C)) (условные обозначения см. рис. 4.7)
i 5,0
0 4,5
о
%4,0
•с*
s 3,5 1
1 3,0
*" 2,5 2,0
0 20 40 60 80 100 120 Температура, °С
Рис. 4.9. Зависимость теплоемкости Ср водного раствора ДЭА от температуры (Ср= 4,176 + 0,00046г - t - 0.018337С + 0,000054C ¦ г) (условные обозначения см. рис. 4.7)
