活性炭對MDEA溶液發泡的影響

　　活性(xing)炭(tan)對(dui)MDEA在石(shi)油和天然(ran)氣工(gong)業中(zhong)(zhong)(zhong)，活性(xing)炭(tan)被用作(zuo)吸附劑和化(hua)學試劑的(de)載體介質。胺單元是(shi)*常見的(de)用途(tu)之一。胺單元發(fa)泡可能(neng)是(shi)*常見的(de)操作(zuo)損失問題。活性(xing)炭(tan)具有從(cong)胺溶(rong)劑中(zhong)(zhong)(zhong)去除可溶(rong)性(xing)污染(ran)物的(de)功(gong)能(neng)，從(cong)而減(jian)少(shao)發(fa)泡傾向。然(ran)而，對(dui)活性(xing)炭(tan)吸附對(dui)胺溶(rong)液中(zhong)(zhong)(zhong)發(fa)泡還原的(de)相對(dui)影響(xiang)沒有系統研究。

　　本文的研究重點是甲(jia)基二(er)乙醇(chun)胺溶(rong)(rong)液與活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)接觸的時(shi)間和數量(liang)，以及對(dui)泡(pao)(pao)沫穩定性(xing)和泡(pao)(pao)沫減少(shao)（破裂）動力(li)學(xue)的影(ying)響。本研究采用煉(lian)油廠污染的甲(jia)基二(er)乙醇(chun)胺溶(rong)(rong)液樣品進行(xing)。結果表(biao)明，適當的泡(pao)(pao)沫減少(shao)和溶(rong)(rong)劑清洗至少(shao)需要15分鐘的接觸時(shi)間。還發現，增加活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)的比(bi)例會減少(shao)泡(pao)(pao)沫的產(chan)生，幾乎線性(xing)相關性(xing)高(gao)達50wt%。表(biao)面張(zhang)力(li)試(shi)驗還證(zheng)實，受污染的甲(jia)基二(er)乙醇(chun)胺溶(rong)(rong)液樣品可以在活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)處理后(hou)純化(hua)到(dao)幾乎沒有(you)泡(pao)(pao)沫的狀(zhuang)態。

　　氣體(ti)處(chu)理及胺單位

　　胺裝置(zhi)用(yong)于(yu)天然氣(qi)(qi)加(jia)工(gong)廠(chang)(chang)和(he)(he)(he)石油(you)精煉(lian)廠(chang)(chang)，用(yong)于(yu)氣(qi)(qi)流和(he)(he)(he)液(ye)化(hua)石油(you)氣(qi)(qi)(LPG)，去除煉(lian)油(you)廠(chang)(chang)廢氣(qi)(qi)中的(de)(de)酸(suan)性氣(qi)(qi)體(H 2 S和(he)(he)(he)CO 2)。也用(yong)于(yu)胺單元(yuan)CO 2.隔(ge)離、金屬(shu)生(sheng)產和(he)(he)(he)合成(cheng)氣(qi)(qi)生(sheng)產。胺單元(yuan)通常(chang)由熱交換器(qi)(qi)、過濾(lv)系統、泵、閥門和(he)(he)(he)儀器(qi)(qi)等(deng)吸收(shou)器(qi)(qi)或接觸器(qi)(qi)塔、再生(sheng)塔和(he)(he)(he)輔助設備組成(cheng)。胺單元(yuan)是(shi)一種(zhong)高(gao)(gao)效的(de)(de)系統，在嚴格(ge)的(de)(de)規(gui)格(ge)下(xia)運行(xing)(xing)，任(ren)何性能(neng)下(xia)降都(dou)會(hui)導致產品超標、溶劑損(sun)失和(he)(he)(he)高(gao)(gao)運行(xing)(xing)成(cheng)本(ben)。胺單元(yuan)中的(de)(de)污(wu)染(ran)對工(gong)廠(chang)(chang)的(de)(de)運行(xing)(xing)非常(chang)不(bu)利(li)。為了使加(jia)工(gong)廠(chang)(chang)以(yi)*小的(de)(de)不(bu)穩定性、增(zeng)加(jia)的(de)(de)容量和(he)(he)(he)高(gao)(gao)可靠(kao)性運行(xing)(xing)，有必要使用(yong)適當的(de)(de)污(wu)染(ran)控制方法來調整(zheng)工(gong)藝流。

　　對原(yuan)料氣和(he)胺(an)(an)處理(li)系(xi)統的(de)正(zheng)確是設(she)(she)備(bei)設(she)(she)計(ji)和(he)操作(zuo)的(de)重要組成部分。進(jin)入胺(an)(an)吸收器(qi)前(qian)，應對進(jin)料氣體進(jin)行調(diao)整，以(yi)去除固體和(he)液(ye)體污染物，并采用正(zheng)確的(de)過濾和(he)聚合技術再循環(huan)胺(an)(an)流(liu)(liu)(liu)。特(te)別是在重新進(jin)入胺(an)(an)吸收器(qi)之(zhi)前(qian)，必須通(tong)過過濾和(he)活(huo)性炭(tan)吸附來調(diao)節(jie)貧胺(an)(an)流(liu)(liu)(liu)，以(yi)防止起泡、結垢和(he)許多其他問題。交流(liu)(liu)(liu)吸附可(ke)以(yi)去除胺(an)(an)流(liu)(liu)(liu)中溶解的(de)污染物，是一個關鍵但經(jing)常被忽(hu)視的(de)系(xi)統，可(ke)以(yi)實現高效可(ke)靠的(de)胺(an)(an)單(dan)元性能。

　　交流吸附

　　活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)是(shi)一種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)惰性(xing)(xing)固(gu)體(ti)吸附(fu)劑材(cai)料，通(tong)常(chang)用(yong)于從水(shui)中去(qu)(qu)除(chu)(chu)大(da)(da)量溶解污染(ran)(ran)物(wu)，處(chu)理流體(ti)流。活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)是(shi)一種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)吸附(fu)效果好、性(xing)(xing)價比高(gao)的多孔(kong)(kong)吸附(fu)劑，能為污染(ran)(ran)物(wu)吸附(fu)提供較大(da)(da)的表面(mian)積。它(ta)是(shi)一種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)非(fei)常(chang)有(you)效的溶解污染(ran)(ran)物(wu)去(qu)(qu)除(chu)(chu)材(cai)料。通(tong)過(guo)吸附(fu)現象去(qu)(qu)除(chu)(chu)污染(ran)(ran)物(wu)與活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)顆粒表面(mian)的相互作用(yong)。這種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)弱(ruo)可(ke)逆范(fan)德(de)華力和偶極力發生(sheng)這種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)相互作用(yong)。因此(ci)，分(fen)離通(tong)常(chang)對有(you)機(ji)組分(fen)有(you)效。活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)的性(xing)(xing)質與活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)的來源及(ji)其(qi)配置有(you)關。幾種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)不同(tong)的活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)來源具有(you)固(gu)有(you)的性(xing)(xing)質，如孔(kong)(kong)結構和尺寸分(fen)布(bu)，以(yi)及(ji)不同(tong)的尺寸和生(sheng)產方法。

　　不同類型活性炭顯示(shi)相關孔結構的一般示(shi)意圖。

　　活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)可(ke)由椰子殼、褐煤、煤、瀝(li)青(qing)(qing)和(he)木(mu)材制成。可(ke)吸(xi)附污(wu)染物的吸(xi)附容量和(he)尺寸(cun)分(fen)布將(jiang)由源決定。就配置而言，活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)可(ke)以是(shi)粉末或顆粒狀的。活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)過濾(lv)系統通常用于去除(chu)雜(za)質(zhi)，使胺(an)溶液能(neng)夠(gou)有效(xiao)地(di)去除(chu)污(wu)染物。如(ru)果雜(za)質(zhi)沒有從(cong)胺(an)溶液中(zhong)(zhong)(zhong)適(shi)當(dang)去除(chu)，工廠可(ke)能(neng)會出現起泡、腐蝕等(deng)問題，導致相當(dang)大(da)的負面技(ji)術和(he)經濟效(xiao)果。由于其在碳(tan)晶粒中(zhong)(zhong)(zhong)小，中(zhong)(zhong)(zhong)和(he)大(da)孔的平衡(heng)，一(yi)般(ban)選用瀝(li)青(qing)(qing)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)作為胺(an)單元。這種(zhong)分(fen)布通常*適(shi)合分(fen)子污(wu)染物分(fen)布廣(guang)泛的胺(an)流。典(dian)型的活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)過濾(lv)系統如(ru)圖(tu)2所示(shi)。

　　典型的貧胺活(huo)性炭(tan)吸附系(xi)統，具有(you)預(yu)過濾和(he)后(hou)過濾系(xi)統。

　　測試方法和結果

　　為(wei)了(le)更(geng)好(hao)地了(le)解活性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)(de)功能，進(jin)行了(le)一(yi)系列測量(liang)活性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)去除(chu)胺(an)溶液泡(pao)(pao)沫(mo)(mo)雜質的(de)(de)(de)有效性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)實驗(yan)。穩定泡(pao)(pao)沫(mo)(mo)形(xing)成的(de)(de)(de)污染MDEA樣(yang)品(pin)用(yong)于實驗(yan)。使用(yong)10個(ge)20mL小(xiao)(xiao)玻璃瓶(ping)(ping)(ping)接觸(chu)污染的(de)(de)(de)貧(pin)胺(an)和(he)(he)活性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)。其(qi)中8個(ge)小(xiao)(xiao)瓶(ping)(ping)(ping)含(han)(han)1個(ge).5克活性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)，另外兩(liang)瓶(ping)(ping)(ping)不含(han)(han)活性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)。然(ran)后將有活性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)(de)八瓶(ping)(ping)(ping)和(he)(he)15瓶(ping)(ping)(ping)mL的(de)(de)(de)MDEA混合胺(an)溶液。每(mei)個(ge)小(xiao)(xiao)瓶(ping)(ping)(ping)MDEA與(yu)活性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)接觸(chu)的(de)(de)(de)時(shi)(shi)間增(zeng)加(5分(fen)(fen)鐘(zhong)(zhong)、10分(fen)(fen)鐘(zhong)(zhong)、15分(fen)(fen)鐘(zhong)(zhong)、30分(fen)(fen)鐘(zhong)(zhong)、1小(xiao)(xiao)時(shi)(shi)、2小(xiao)(xiao)時(shi)(shi)、4小(xiao)(xiao)時(shi)(shi)和(he)(he)8小(xiao)(xiao)時(shi)(shi))。然(ran)后將胺(an)過濾到干凈的(de)(de)(de)小(xiao)(xiao)瓶(ping)(ping)(ping)中，從胺(an)中完全去除(chu)活性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)。第(di)九(jiu)個(ge)小(xiao)(xiao)瓶(ping)(ping)(ping)被污染了(le)15毫升MDEA不含(han)(han)活性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)，第(di)十個(ge)小(xiao)(xiao)瓶(ping)(ping)(ping)含(han)(han)有50%蒸餾(liu)水(shui)MDEA。然(ran)后在振動架(jia)上(shang)排列10個(ge)小(xiao)(xiao)瓶(ping)(ping)(ping)(圖(tu)3)。機架(jia)以(yi)一(yi)致的(de)(de)(de)方(fang)式搖(yao)動齒條(tiao)90秒，使泡(pao)(pao)沫(mo)(mo)形(xing)成能量(liang)。停止搖(yao)晃后10秒、30秒、1分(fen)(fen)鐘(zhong)(zhong)、2分(fen)(fen)鐘(zhong)(zhong)、5分(fen)(fen)鐘(zhong)(zhong)、10分(fen)(fen)鐘(zhong)(zhong)、30分(fen)(fen)鐘(zhong)(zhong)、1小(xiao)(xiao)時(shi)(shi)拍照。試驗(yan)還包括未處理的(de)(de)(de)試驗(yan)MDEA溶液和(he)(he)純MDEA對比(bi)水(shui)(50%)溶液中的(de)(de)(de)樣(yang)品(pin)，分(fen)(fen)析(xi)其(qi)界面張力并進(jin)行比(bi)較。

　　在攪拌之前設置搖動架(jia)。

　　含(han)活(huo)性(xing)(xing)炭8小(xiao)時的顯(xian)示和顯(xian)示MDEA與無(wu)活(huo)性(xing)(xing)炭污染的小(xiao)瓶相比，MDEA的顯(xian)著顏色(se)變化。這很可能(neng)是因為活(huo)性(xing)(xing)炭吸附了雜質并澄清了MDEA溶液。還觀察(cha)粘度變化但未測(ce)量。

　　左小(xiao)瓶(ping)經活(huo)性(xing)炭過濾。右小(xiao)瓶(ping)未經活(huo)性(xing)炭泡沫穩(wen)定4小(xiao)時。

　　數據(ju)還顯(xian)示(shi)(shi)，胺(an)溶液(ye)與(yu)活性(xing)炭接(jie)觸時(shi)間(jian)增(zeng)加之間(jian)的泡(pao)沫(mo)(mo)減少了(le)相關性(xing)。隨著(zhu)接(jie)觸時(shi)間(jian)的增(zeng)加，污染MDEA溶液(ye)顯(xian)示(shi)(shi)出較(jiao)小(xiao)的發泡(pao)趨勢。15分鐘（*小(xiao)）的接(jie)觸時(shi)間(jian)有效地降低了(le)可接(jie)受的速度。泡(pao)沫(mo)(mo)在(zai)(zai)實驗過(guo)程中從未完(wan)全去除，但泡(pao)沫(mo)(mo)破裂時(shi)間(jian)存(cun)在(zai)(zai)顯(xian)著(zhu)差(cha)異。

　　也觀(guan)察到活(huo)性(xing)炭(tan)的重量與泡沫減少動力學之(zhi)間的相關性(xing)。與無活(huo)性(xing)炭(tan)污染(ran)的胺溶液(ye)(ye)相比，使用大量活(huo)性(xing)炭(tan)的貧困MDEA溶液(ye)(ye)顯示(shi)出明顯的發(fa)泡傾向降低。它還會增加溶液(ye)(ye)表面的張力。

　　結果(guo)表明，接觸活性(xing)(xing)炭≥接觸時間(jian)僅5分鐘后，25%的胺(an)(an)溶液幾(ji)乎完(wan)全減少了環境條件下的泡(pao)沫。更簡單(dan)地(di)說明，活性(xing)(xing)炭吸附(fu)在減少胺(an)(an)溶劑泡(pao)沫中起著重(zhong)要作用(yong)，并表明大(da)多數胺(an)(an)單(dan)元可以適(shi)當地(di)使(shi)用(yong)活性(xing)(xing)炭過濾(lv)來防止泡(pao)沫。