新型CO2和H2S吸收剂

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1、新型CO2和H2S吸收剂摘要在研究CO2和H2S吸收过程中，发现一种新型吸收剂，即添加了TEA的碳酸丙二酯。在新吸收剂的条件下得到有关CO2和H2S溶解度以及气体吸收速率的数据，且一系列的参数设定与检测更多的是基于商业应用。CO2和H2S的溶解度与气体分压，温度，TEA浓度有关；扩散系数与温度和TEA浓度有关。由此解释两种气体在TEA—碳酸丙二酯中的吸收机理。CO2在该新型吸收剂中的吸收过程已经经过工厂检测，不久将会应用于商业生产。1.简介吸收法在酸性工业气体的净化中应用最为广泛，其中CO2和H2S的去除尤其重要。目

2、前存在大量的吸收净化方法主要分为两类，气体的纯物理吸收和化学反应吸收。由于净化气体的成本通常较高，所以CO2和H2S的吸收研究一直是研究致力于改良吸收过程使其更科学，高效，经济。目前的物理吸收工艺方法是利用高性能的有机溶剂有选择的吸收酸性气体并且对其他气体组分的溶解能力较低。碳酸丙烯就是其中一种。此种工艺已被波兰某氮肥厂“”采用净化其合成气。深入研究意在将物理吸收和化学反应的各自优势相结合，方法有两种。其一，有机溶剂添加化学活性组分组成混合物或化学吸附剂。其二，改良主要溶剂，在维持原有物理性能的同时增加其气体溶解度。

3、改良后溶剂吸收能力提高，气体净化效果更好。本文对第二种方法进行探讨，研究新型CO2和H2S吸收剂。例如，对碳酸丙烯进行改良，使其更适宜工业气体的净化。碳酸丙烯的改良剂要经过慎重筛选，以保证新型溶剂维持原有溶剂的优点如化学稳定性，非腐蚀性，不挥发，不易燃等。同时还要有以下特点：18可以降低酸性气体的平衡分压；可以使新溶剂的性能提高经济成本下降；再生过程无需加热。新溶剂主要是通过有机基团的化合物改良，比如胺。经过多次分析研究，最终选择叔胺TEA作为改良剂，主要是因为叔胺与碳酸丙烯良好混溶性，低蒸汽压，无腐蚀性，相对价廉。

4、新型溶剂应用于商业生产以前，有必要对吸收过程进行研究并确定影响该CO2,H2S-TEA/碳酸丙烯体系平衡和动力关系的大量因素。2.平衡调查与研究2.1仪器与步骤本文选择静态研究法，其本质是在密封的反应器中，在已知的严格定义的可控的条件下，使气液相达到平衡。然后对气液相分析来确定适宜组成。静态法的平衡分析简单可行，结果明确。图一是该实验的实验装置图。测量过程如下：18将1.0l的测试液注入容积1.8l的反应器中，打开恒温器。当系统达到一个恒定的温度，注入气体与容器中的液体猛烈混合。系统稳定后，在不影响体系平衡的情况下每

5、一相各取3至5个样进行分析。用微型注射器取2.0μl液体，特殊的气体注射器取2.0ml气体，然后使用气象色谱仪在以下条件下对两样本进行分析：18l玻璃柱：直径3毫米，长度1.2米l包装：Porapak的Q（60-80目）l载气：氢气l接驳温度：190℃-200℃l柱温：50℃l探测器温度：190℃-200℃相应体积的纯CO2和H2S的测定条件将作为标准使用。2.2实验参数范围实验条件如表一。将CO2和H2S的混合气与氩气混合，使其各自分压低于1bar。从商业应用的角度筛选出反应参数如下，CO2分压1.7bar,H2S

6、分压1.1bar温度范围10-40℃。而且在此条件下可以精确收集和分析样品，尤其是液体。2.3平衡调查结果CO2和H2S在碳酸丙烯中的溶解度是其物理性质，系统遵循亨利定律。在TEA-碳酸丙烯的溶解度大于纯溶剂中的溶解度。18图二在10℃下CO2在纯碳酸丙烯和TEA-碳酸丙烯溶剂中的溶解度。图三在40℃下CO2在纯碳酸丙烯和TEA-碳酸丙烯溶剂中的溶解度。18在CO2-TEA/PC系统中，CO2分压在设定的参数范围内呈现线性性质（图2和图3）。一个相关方程描述这个均衡系统具有以下形式：（1）图四在10℃下H2S在纯碳酸

7、丙烯和TEA-碳酸丙烯溶剂中的溶解度。18图五在40℃下H2S在纯碳酸丙烯和TEA-碳酸丙烯溶剂中的溶解度。在H2S-TEA/PC系统中，H2S分压在设定参数范围内并不是直线，出现了与亨利定律轻微的偏差（图4和图5）。18图六在10℃下CO2和H2S在纯碳酸丙烯和10%TEA-碳酸丙烯溶剂中的溶解度。一个相关方程描述这个均衡系统具有以下形式：方程一与方程二可以统一用亨利常数来描述：Ci=Hp*i（3）通过以下关系：（4）和亨利定律：（5）可以得到以下方程式：（6）在实验参数变化范围内，TEA的添加可增强溶剂的吸收能力

8、，温度不变时，CO2的溶解度增加25-36%，H2S的溶解度增加25-60%（图六）。CO2和H2S单独溶解于纯的碳酸丙烯溶液中[3]，也表明了的溶剂的是一种碳酸丙烯和TEA混合物时，在实验参数范围内同时出现的二氧化碳和硫化氢不会影响这些气体的溶解度。这也表明吸收过程是一个物理性质。在以上测试装置中已经给出CO2和H2S同时溶于TEA/PC溶液