- Hệ thống tạo mựi:
3.3.1.1Làm ngọt khớ bằng phương phỏp hấp thụ hoỏ học (dung mụi hoỏ học).
2. Thỏp hấp thụ; 5.Bồn chứa tỏch khớ; 7 Thiết bị tỏi sinh glycol; 8 Bồn chứa glycol.Khớ khụ
3.3.1.1Làm ngọt khớ bằng phương phỏp hấp thụ hoỏ học (dung mụi hoỏ học).
- Hấp thụ vật lý.
- Hấp thụ hoỏ lý.
Khi lựa chọn chất hấp thụ phải đảm bảo cỏc yờu cầu sau:
+ Cú tớnh hấp thụ chọn lọc (đõy là tớnh chất quan trọng nhất). + Độ nhớt cuả chất hấp thụ phải nhỏ.
+ Nhiệt dung riờng bộ. Tiờu tốn cho quỏ trỡnh tỏi sinh ớt.
+ Nhiệt độ sụi khỏc xa nhiệt độ sụi của cỏc cấu tử bị hấp thụ nhằm thuận tiện cho quỏ trỡnh tỏi sinh dung mụi nhờ phương phỏp chưng cất.
+ Nhiệt độ đúng rắn thấp (trỏnh tỡnh trạng đúng rắn ở điều kiện làm việc).
+ Khụng tạo kết tủa khi hấp thụ.
+ ớt bay hơi, mất mỏt trong quỏ trỡnh tuần hoàn chất hấp thụ.
+ Khụng độc, khụng gõy ụ nhiễm mụi trường, khụng ăn mũn thiết bị và dễ kiếm.
3.3.1.1 Làm ngọt khớ bằng phương phỏp hấp thụ hoỏ học (dung mụi hoỏ học). học).
Hấp thụ hoỏ học chớnh là dựng cỏc hợp chất cú tớnh bazơ phản ứng với H2S, CO2 và cỏc hợp chất của lưu huỳnh. Do đú cỏc chất bazơ phải là bazơ yếu, tan trong nước, cú độ nhớt lớn do đú người ta thường dựng chất hấp thụ hoỏ học ở dạng dung dịch nước.
Cỏc chất dựng làm dung mụi hoỏ học:
Để thoả món cỏc yờu cầu trờn người ta thường chọn alkylamin hoặc alkanolamin. Cỏc amin dựng để hấp phụ khớ axit:
Monoetanolamin (MEA): H2N - CH2 - CH2 - OH Dietanolamin (DEA): HN(CH2CH2OH)2 Trietanolamin (TEA): N(CH2CH2OH)3
Disopropannolamin (DIPA): HN(CH2 - CHOH - CH3)2 Metyldietanolamin (MDEA): H3C - N - (CH2CH2OH)2 Diglycolamin (DGA): H2N - (CH2)2 - O - (CH2)2 - OH
Cỏc tớnh chất hoỏ lý cơ bản của dung mụi alkanolamin được trỡnh bày ở dưới đõy:
Đại lượng đặc trưng MEA DEA DIPA DGA
Khối lượng phõn tử 61 105,1 133,2 105,1
Khối lượng riờng, kg/m3 1018 1090 989 1055 Nhiệt độ sụi, 0C ở ỏp suất (Pa)
110 660 1320 171 100 69 - 187 150 248,7 167 133 221 - -
Ap suất hơi bóo hoà ở 200C, Pa 48 1,33 1,33 1,33
Nhiệt độ đụng đặc, 0C 10,5 28 42 9,5 Độ nhớt tuyệt đối, Pa 0,241 (ở 200C) 0,38 (ở 300C) 0,198 (ở 450C) 0,026 (ở 240C)
Độ hoà tan trong nước ở 200C, %kl
Hoàn toàn
96,4 87 Hoàn
toàn Nhiệt hoỏ hơi ở 1.105 Pa, J/kg 1486,4 1205,9 722,5 917,4
- Ưu điểm và nhược điểm khi dựng MEA:
+ Ưu điểm: loại được triệt để H2S, CO2 ra khỏi khớ và đảm bảo ỏp suất riờng phần của khớ phải nằm trong khoảng rộng. MEA cú tớnh ổn định hoỏ học cao, dễ tỏi sinh, cú khả năng phản ứng. Cụng nghệ và thiết bị
đơn giản cú độ bền cao; dung dịch MEA tương đối khú hấp thụ hydrocacbon nờn cú khả năng làm tăng hiệu quả sản xuất lưu huỳnh. MEA là chất cú tớnh bazơ mạnh nhất, nhiệt toả ra trong phản ứng hấp thụ cao nhất nờn MEA cho phộp loại khớ axit triệt để nhất trong số cỏc amin nờn trờn. Nhờ cú khả năng hấp thụ tốt, phõn tử lượng bộ mà người ta dựng MEA cú nồng độ khụng cao so với việc dựng cỏc chất khỏc. + Nhược điểm: mức độ bóo hoà của dung dịch thấp, lưu lượng riờng chất
hấp thụ và chi phớ vận hành cao; một vài tạp chất (CO2, COS, CS2, HCN, SO2 và SO3) chứa trong khớ nguyờn liệu, khi tương tỏc với dung mụi tạo thành cỏc hợp chất khú hoặc khụng tỏi sinh được, làm mất hoạt tớnh của chất hấp phụ, tăng tớnh tạo bọt và tớnh ăn mũn của dung mụi; khi cú COS, CS2 thỡ khụng nờn dựng chất hấp thụ là MEA; mức thu hồi mercaptan và cỏc hợp chất hữu cơ chứa lưu huỳnh thấp; tăng khả năng tạo bọt khi cú hydrocacbon lỏng, sulfua sắt, thiosulfit và cỏc sản phẩm phõn huỷ MEA, cũng như cỏc tạp chất cơ học và một số dạng chất ức chế ăn mũn rơi vào hệ thống. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Ưu điểm và nhược điểm khi dựng DEA:
+ Ưu điểm: bảo đảm làm sạch triệt để khớ khỏi H2S, CO2 khi cú mặt COS và CS2 (vỡ DEA phản ứng với COS, CS2 tạo ra sản phẩm sẽ bị phõn huỷ trong quỏ trỡnh tỏi sinh chất hấp thụ); dung dịch DEA bền về mặt hoỏ học và dễ thu hồi; cú ỏp suất hơi bóo hoà thấp; cụng nghệ và thiết bị đơn giản; việc hấp thụ diễn ra ở nhiệt độ cao hơn so với khi dựng MEA nờn trỏnh được sự tạo bọt mónh liệt của dung dịch khi làm sạch khớ cú nồng độ cỏc hydrocacbon nặng cao (hoặc hydrocacbon lỏng trong khớ).
+ Nhược điểm: DEA cú khả năng hấp thụ thấp, lưu lượng riờng của chất hấp thụ cao và chi phớ vận hành lớn; một số tạp chất chứa trong nguyờn liệu: một phần CO2 hoặc toàn bộ HCN tương tỏc với DEA tạo thành một hợp
T. Thấp
T. Cao
chất khụng tỏi sinh được; khả năng hấp thụ cỏc mercaptan và cỏc hợp chất hữu cơ chứa lưu huỳnh khỏc thấp.
- Ưu điểm và nhược điểm khi dựng DIPA:
+ Ưu điểm: loại được triệt để H2S, CO2 khi cú COS và RSH trong khớ (vỡ lượng COS, RSH phản ứng với DIPA tạo thành hợp chất dễ tỏi sinh); chi phớ hơi cho tỏi sinh DIPA thấp hơn hơn khi dựng MEA; hyđrocacbon hoà tan trong DIPA khụng nhiều.
+ Nhược điểm: thiết bị hấp thụ dựng IPA là thộp cacbon nờn chi phớ đầu tư cao.
- Ưu điểm và nhược điểm của DGA:
+ Ưu điểm: loại được triệt để H2S ra khỏi khớ (đến 5,7 mg/m3). Tương tỏc của DGA với CO2, COS, CS2 và cỏc mercaptan nhẹ vẫn cao. Độ bóo hoà của dung dịch cao hơn so với MEA. So với MEA và DEA thỡ DGA cú khả năng hấp thụ cao hơn, thất thoỏt dung mụi (do tỏi sinh, do lụi cuốn) thấp hơn.
+ Nhược điểm: khi tỏi sinh DGA phải thực hiện ở ỏp suất chõn khụng do đú thỏp hấp thụ phải làm việc ở nhiệt độ. Vỡ thế khi chọn kim loại làm thỏp phải đảm bảo ở nhiệt độ làm việc và nhiệt độ giải hấp nờn chi phớ làm thỏp rất tốn kộm và khụng đảm bảo độ bền.
- Cơ chế của quỏ trỡnh hấp thụ hoỏ học
Bazơ amin phản ứng với khớ axit tạo ra muối hữu cơ khụng bền dễ phõn huỷ khi đun núng,
H2N - C2H4OH + H2S HS - NH3 - C2H4OH
Cỏc phản ứng trờn đều phỏt nhiệt, ở khoảng 1200C muối tạo thành đó bị phõn huỷ nhiều. Việc tỏi sinh amin được thực hiện bằng cỏch đun núng vỡ phản ứng phõn huỷ muối kể trờn xảy ra đủ nhiều ở nhiệt độ khoảng 1200C khi dựng MEA, cũn nếu dựng chất khỏc thỡ nhiệt độ phõn huỷ sẽ khỏc. Nếu amin
cú tớnh bazơ càng mạnh thỡ nhiệt lượng cung cấp để tỏi sinh càng lớn vỡ phản ứng phõn huỷ thu nhiệt càng nhiều.
- Ưu điểm và nhược điểm của phương phỏp hấp thụ hoỏ học:
+ Ưu điểm: cỏc quỏ trỡnh amin bảo đảm làm sạch triệt để khớ khỏi H2S, CO2 với ỏp suất và nồng độ làm việc của chỳng trong khớ ban đầu khỏc nhau. Thiết bị và cụng nghệ của quỏ trỡnh đơn giản , bền.
+ Nhược điểm: khụng tỏch được toàn bộ H2S, CO2, RSH, COS và CS2; mức độ tỏch mercaptan và cỏc hợp chất lưu huỳnh khỏc thấp ; khi cỏc chất trờn tỏc dụng với chất hấp thụ sẽ tạo cỏc hợp bền, khú bị phõn huỷ khi tỏi sinh chất hấp thụ trong điều kiện làm việc của quỏ trỡnh.
- Sơ đồ cụng nghệ làm ngọt khớ bằng phương phỏp hấp thụ hoỏ học.
Hỡnh 3.4 trỡnh bày sơ đồ cụng nghệ loại khớ axit bằng amin.