空间位阻胺对天然气中酸气吸收的研究

【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C02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C02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C02含量增至5%时复合溶液对C02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h5cm,消泡时间t10s,符合国家石油行业标准。 【关键词】：天然气 空间位阻胺 脱硫脱碳 选择性
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TE644
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 文献综述12-24
• 1.1 我国能源结构与发展12
• 1.2 H_2S与CO_2危害12-13
• 1.3 天然气脱硫脱碳技术简介13-19
• 1.3.1 天然气干法脱硫技术13-14
• 1.3.2 天然气湿法脱硫脱碳技术14-18
• 1.3.3 膜分离法18-19
• 1.3.4 生物法19
• 1.4 醇胺法反应机理19-21
• 1.5 空间位阻胺简介21-22
• 1.6 选题依据、研究思路与研究内容22-24
• 1.6.1 选择依据与研究思路22
• 1.6.2 研究内容22-24
• 第二章 最佳反应条件确定24-36
• 2.1 实验装置及实验试剂24-25
• 2.1.1 实验装置及试剂24-25
• 2.1.2 反应流程25
• 2.2 反应条件控制与参数考察25-30
• 2.2.1 反应条件控制25-26
• 2.2.2 H_2S与CO_2气体检测与浓度校正曲线绘制26-29
• 2.2.3 参数考察29-30
• 2.3 最佳反应条件的确立30-36
• 2.3.1 引言30-31
• 2.3.2 最佳反应温度的确立31-33
• 2.3.3 最佳反应浓度(?)的确立33-35
• 2.3.4 小结35-36
• 第三章 CB/MDEA溶液同时脱硫脱碳实验36-47
• 3.1 引言36
• 3.2 CB/MDEA溶液同时脱硫脱碳实验36-42
• 3.2.1 实验条件36
• 3.2.2 CB与MDEA溶液同时脱硫脱碳效果比较36-39
• 3.2.3 复合溶液同时脱硫脱碳实验39-42
• 3.2.4 结论42
• 3.3 再生实验42-45
• 3.3.1 实验条件42-44
• 3.3.2 再生实验结果44-45
• 3.4 本章小结45-47
• 第四章 其它因素对复合溶液同时脱硫脱碳性能的影响47-60
• 4.1 引言47
• 4.2 实验条件控制47-48
• 4.3 实验结果48-58
• 4.3.1 不同气液接触时间t的影响48-52
• 4.3.2 不同原料气碳硫比对实验的影响52-58
• 4.4 本章小结58-60
• 第五章 腐蚀实验与发泡实验60-72
• 5.1 腐蚀性实验60-66
• 5.1.1 前言60-61
• 5.1.2 实验试剂及设备61-62
• 5.1.3 实验流程62
• 5.1.4 结果分析62-66
• 5.1.5 小结66
• 5.2 发泡实验66-72
• 5.2.1 前言66-67
• 5.2.2 实验流程67-68
• 5.2.3 不同醇胺溶液发泡实验结果68-70
• 5.2.4 FeS的添加量对发泡情况的影响70
• 5.2.5 消泡剂添加量对发泡情况的影响70-71
• 5.2.6 本节小结71-72
• 第六章 结论与建议72-74
• 6.1 结论72-73
• 6.2 建议73-74
• 參考文献74-82
• 致谢82-84
• 个人简历84
• 发表的学术论文84

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