活性炭對MDEA溶液發泡的影響

　　活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)對(dui)(dui)MDEA在石(shi)油和天然氣(qi)工業中，活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)被用(yong)作(zuo)吸附劑和化學試劑的(de)(de)載體介質(zhi)。胺單(dan)元是(shi)(shi)*常(chang)見(jian)的(de)(de)用(yong)途之一。胺單(dan)元發(fa)泡(pao)可(ke)能是(shi)(shi)*常(chang)見(jian)的(de)(de)操作(zuo)損失問(wen)題(ti)。活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)具有從(cong)胺溶(rong)劑中去除可(ke)溶(rong)性(xing)(xing)污染物的(de)(de)功能，從(cong)而(er)減少發(fa)泡(pao)傾(qing)向。然而(er)，對(dui)(dui)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)吸附對(dui)(dui)胺溶(rong)液中發(fa)泡(pao)還(huan)原的(de)(de)相對(dui)(dui)影響沒(mei)有系(xi)統研究。

　　本文的(de)(de)(de)研(yan)究重點(dian)是甲(jia)基二(er)乙(yi)醇(chun)胺(an)(an)溶液與活性(xing)炭(tan)接觸的(de)(de)(de)時(shi)間(jian)和(he)數量，以(yi)及對(dui)泡(pao)沫穩定性(xing)和(he)泡(pao)沫減(jian)(jian)(jian)少(shao)（破裂）動(dong)力(li)學的(de)(de)(de)影(ying)響。本研(yan)究采(cai)用煉油廠污染的(de)(de)(de)甲(jia)基二(er)乙(yi)醇(chun)胺(an)(an)溶液樣品(pin)進行。結(jie)果表(biao)明，適(shi)當的(de)(de)(de)泡(pao)沫減(jian)(jian)(jian)少(shao)和(he)溶劑清(qing)洗至少(shao)需(xu)要15分鐘(zhong)的(de)(de)(de)接觸時(shi)間(jian)。還發(fa)現，增加活性(xing)炭(tan)的(de)(de)(de)比例會減(jian)(jian)(jian)少(shao)泡(pao)沫的(de)(de)(de)產生，幾(ji)乎線性(xing)相關(guan)性(xing)高達50wt%。表(biao)面張力(li)試(shi)驗還證實，受污染的(de)(de)(de)甲(jia)基二(er)乙(yi)醇(chun)胺(an)(an)溶液樣品(pin)可(ke)以(yi)在活性(xing)炭(tan)處理后純化到幾(ji)乎沒有泡(pao)沫的(de)(de)(de)狀態(tai)。

　　氣(qi)體(ti)處理(li)及胺單位(wei)

　　胺裝(zhuang)置(zhi)用于(yu)天然氣加工廠(chang)(chang)和(he)(he)石油(you)精煉(lian)廠(chang)(chang)，用于(yu)氣流和(he)(he)液化石油(you)氣(LPG)，去除煉(lian)油(you)廠(chang)(chang)廢氣中的(de)(de)酸性(xing)(xing)氣體(H 2 S和(he)(he)CO 2)。也用于(yu)胺單元CO 2.隔離、金屬生產(chan)和(he)(he)合成(cheng)氣生產(chan)。胺單元通常由(you)熱交換器、過濾系(xi)統、泵、閥門(men)和(he)(he)儀器等吸收器或接觸器塔(ta)、再生塔(ta)和(he)(he)輔助設備組(zu)成(cheng)。胺單元是一種(zhong)高(gao)效的(de)(de)系(xi)統，在(zai)嚴格的(de)(de)規格下(xia)運(yun)(yun)行(xing)，任何性(xing)(xing)能下(xia)降都會導致產(chan)品超(chao)標(biao)、溶劑損失和(he)(he)高(gao)運(yun)(yun)行(xing)成(cheng)本(ben)。胺單元中的(de)(de)污(wu)染對工廠(chang)(chang)的(de)(de)運(yun)(yun)行(xing)非常不(bu)利(li)。為了使加工廠(chang)(chang)以(yi)*小的(de)(de)不(bu)穩定性(xing)(xing)、增加的(de)(de)容量和(he)(he)高(gao)可(ke)靠性(xing)(xing)運(yun)(yun)行(xing)，有(you)必要使用適(shi)當的(de)(de)污(wu)染控制方(fang)法來調(diao)整工藝(yi)流。

　　對原料(liao)氣和(he)胺(an)處理系(xi)統(tong)的(de)(de)正確是(shi)設備設計和(he)操作的(de)(de)重要(yao)組成部分。進入胺(an)吸(xi)收(shou)器前，應對進料(liao)氣體(ti)進行(xing)調整，以(yi)去(qu)除固(gu)體(ti)和(he)液體(ti)污染物，并采(cai)用正確的(de)(de)過濾(lv)(lv)和(he)聚合技術再循(xun)環胺(an)流。特別(bie)是(shi)在重新進入胺(an)吸(xi)收(shou)器之前，必(bi)須通(tong)過過濾(lv)(lv)和(he)活性(xing)炭吸(xi)附來調節貧(pin)胺(an)流，以(yi)防止(zhi)起泡、結垢和(he)許多其他問題。交流吸(xi)附可以(yi)去(qu)除胺(an)流中溶解(jie)的(de)(de)污染物，是(shi)一(yi)個關鍵(jian)但經常被忽視的(de)(de)系(xi)統(tong)，可以(yi)實現高效可靠的(de)(de)胺(an)單元性(xing)能。

　　交流吸附

　　活(huo)性(xing)(xing)炭是一種(zhong)(zhong)惰性(xing)(xing)固體吸(xi)(xi)附劑材(cai)料，通常用(yong)(yong)于(yu)從水中去除(chu)(chu)大量溶解(jie)污(wu)染(ran)物(wu)，處(chu)理(li)流體流。活(huo)性(xing)(xing)炭是一種(zhong)(zhong)吸(xi)(xi)附效(xiao)果好、性(xing)(xing)價比高的(de)多孔吸(xi)(xi)附劑，能(neng)為(wei)污(wu)染(ran)物(wu)吸(xi)(xi)附提供較大的(de)表(biao)面積。它(ta)是一種(zhong)(zhong)非(fei)常有效(xiao)的(de)溶解(jie)污(wu)染(ran)物(wu)去除(chu)(chu)材(cai)料。通過吸(xi)(xi)附現象去除(chu)(chu)污(wu)染(ran)物(wu)與活(huo)性(xing)(xing)炭顆粒表(biao)面的(de)相(xiang)(xiang)互作用(yong)(yong)。這種(zhong)(zhong)弱(ruo)可逆范德華力(li)和偶極(ji)力(li)發生(sheng)(sheng)這種(zhong)(zhong)相(xiang)(xiang)互作用(yong)(yong)。因(yin)此，分(fen)離通常對有機組分(fen)有效(xiao)。活(huo)性(xing)(xing)炭的(de)性(xing)(xing)質與活(huo)性(xing)(xing)炭的(de)來源及其配置有關。幾種(zhong)(zhong)不同的(de)活(huo)性(xing)(xing)炭來源具有固有的(de)性(xing)(xing)質，如(ru)孔結構和尺(chi)寸(cun)分(fen)布(bu)，以及不同的(de)尺(chi)寸(cun)和生(sheng)(sheng)產方法。

　　不(bu)同類型(xing)活性(xing)炭顯示(shi)(shi)相關孔(kong)結構的一般示(shi)(shi)意(yi)圖。

　　活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)可由(you)椰子殼、褐煤(mei)(mei)、煤(mei)(mei)、瀝青和(he)(he)木材制成。可吸附污染(ran)(ran)(ran)物(wu)的(de)(de)吸附容(rong)量和(he)(he)尺寸(cun)分布將由(you)源決定(ding)。就配置而言(yan)，活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)可以是粉(fen)末或(huo)顆粒狀(zhuang)的(de)(de)。活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)過(guo)濾系(xi)統(tong)通(tong)常(chang)用(yong)于去(qu)除(chu)雜質(zhi)，使胺(an)溶(rong)液能夠(gou)有效(xiao)地去(qu)除(chu)污染(ran)(ran)(ran)物(wu)。如果雜質(zhi)沒有從胺(an)溶(rong)液中適當去(qu)除(chu)，工廠可能會(hui)出現(xian)起泡、腐蝕等問題(ti)，導(dao)致相當大的(de)(de)負(fu)面技術(shu)和(he)(he)經濟(ji)效(xiao)果。由(you)于其在碳晶粒中小，中和(he)(he)大孔的(de)(de)平衡，一般選用(yong)瀝青活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)作為胺(an)單元。這種分布通(tong)常(chang)*適合分子污染(ran)(ran)(ran)物(wu)分布廣(guang)泛(fan)的(de)(de)胺(an)流(liu)。典(dian)型的(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)過(guo)濾系(xi)統(tong)如圖2所示。

　　典型的(de)貧胺(an)活性炭(tan)吸附(fu)系統(tong)，具有預過濾和后過濾系統(tong)。

　　測試方法和結果

　　為了更好(hao)地了解活(huo)性(xing)炭(tan)的(de)功能，進(jin)行(xing)了一系列(lie)測量活(huo)性(xing)炭(tan)去除胺(an)(an)溶液泡(pao)沫(mo)雜質(zhi)的(de)有效性(xing)的(de)實驗(yan)。穩定泡(pao)沫(mo)形(xing)成的(de)污(wu)(wu)染(ran)MDEA樣品用于(yu)實驗(yan)。使(shi)用10個(ge)20mL小(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)玻璃瓶(ping)(ping)接觸(chu)(chu)污(wu)(wu)染(ran)的(de)貧胺(an)(an)和(he)活(huo)性(xing)炭(tan)。其中(zhong)(zhong)8個(ge)小(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)瓶(ping)(ping)含(han)1個(ge).5克活(huo)性(xing)炭(tan)，另外兩瓶(ping)(ping)不含(han)活(huo)性(xing)炭(tan)。然(ran)后(hou)將(jiang)有活(huo)性(xing)炭(tan)的(de)八瓶(ping)(ping)和(he)15瓶(ping)(ping)mL的(de)MDEA混(hun)合胺(an)(an)溶液。每個(ge)小(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)瓶(ping)(ping)MDEA與活(huo)性(xing)炭(tan)接觸(chu)(chu)的(de)時間增(zeng)加(jia)(5分(fen)鐘(zhong)、10分(fen)鐘(zhong)、15分(fen)鐘(zhong)、30分(fen)鐘(zhong)、1小(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)時、2小(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)時、4小(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)時和(he)8小(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)時)。然(ran)后(hou)將(jiang)胺(an)(an)過濾(lv)到干(gan)凈的(de)小(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)瓶(ping)(ping)中(zhong)(zhong)，從胺(an)(an)中(zhong)(zhong)完全去除活(huo)性(xing)炭(tan)。第(di)九個(ge)小(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)瓶(ping)(ping)被污(wu)(wu)染(ran)了15毫升(sheng)MDEA不含(han)活(huo)性(xing)炭(tan)，第(di)十個(ge)小(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)瓶(ping)(ping)含(han)有50%蒸餾水MDEA。然(ran)后(hou)在振動架上排列(lie)10個(ge)小(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)瓶(ping)(ping)(圖3)。機架以(yi)一致的(de)方(fang)式搖動齒條90秒，使(shi)泡(pao)沫(mo)形(xing)成能量。停止搖晃后(hou)10秒、30秒、1分(fen)鐘(zhong)、2分(fen)鐘(zhong)、5分(fen)鐘(zhong)、10分(fen)鐘(zhong)、30分(fen)鐘(zhong)、1小(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)時拍照。試驗(yan)還包括未(wei)處理的(de)試驗(yan)MDEA溶液和(he)純MDEA對比(bi)水(50%)溶液中(zhong)(zhong)的(de)樣品，分(fen)析(xi)其界面張力并進(jin)行(xing)比(bi)較。

　　在攪拌(ban)之前設置搖動架(jia)。

　　含活性(xing)(xing)炭8小時的(de)顯(xian)示(shi)和顯(xian)示(shi)MDEA與(yu)無活性(xing)(xing)炭污染的(de)小瓶(ping)相比，MDEA的(de)顯(xian)著顏色變化(hua)。這很(hen)可能(neng)是因為(wei)活性(xing)(xing)炭吸附了雜質并澄清了MDEA溶(rong)液。還觀(guan)察粘度變化(hua)但(dan)未測量。

　　左(zuo)小瓶(ping)經(jing)活性(xing)炭(tan)過(guo)濾。右小瓶(ping)未(wei)經(jing)活性(xing)炭(tan)泡沫穩(wen)定4小時。

　　數據還(huan)顯(xian)示(shi)，胺溶液與活性炭接(jie)觸時(shi)(shi)(shi)間增(zeng)加之間的泡沫減少(shao)了相關性。隨著接(jie)觸時(shi)(shi)(shi)間的增(zeng)加，污染MDEA溶液顯(xian)示(shi)出較小的發(fa)泡趨勢。15分鐘（*小）的接(jie)觸時(shi)(shi)(shi)間有效地降低了可接(jie)受的速度。泡沫在實驗過程中從(cong)未完全去(qu)除(chu)，但泡沫破裂(lie)時(shi)(shi)(shi)間存在顯(xian)著差異(yi)。

　　也觀察到活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)的重(zhong)量(liang)(liang)與(yu)泡沫減少動力(li)學之間的相關性(xing)(xing)。與(yu)無活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)污(wu)染的胺溶(rong)(rong)液相比，使用大量(liang)(liang)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)的貧困MDEA溶(rong)(rong)液顯示出明顯的發泡傾向降低。它還會增加溶(rong)(rong)液表面的張力(li)。

　　結果表明，接(jie)(jie)觸活性炭(tan)(tan)≥接(jie)(jie)觸時間僅5分鐘(zhong)后(hou)，25%的(de)胺溶液幾乎完全減少了環(huan)境條件下的(de)泡(pao)(pao)沫(mo)。更簡單地(di)說明，活性炭(tan)(tan)吸(xi)附在減少胺溶劑泡(pao)(pao)沫(mo)中起著(zhu)重要作用(yong)，并表明大多數胺單元可以適當地(di)使(shi)用(yong)活性炭(tan)(tan)過濾來防(fang)止泡(pao)(pao)沫(mo)。