Химизм процесса очистки газа алканоламинами

Использование химических растворителей основано на химической реакции между хемосорбентом и кислыми компонентами. Максимальная поглотительная способность водных абсорбентов ограничена стехиометрией.

Механизм поглощения Н₂S и СО₂ водными растворами алканоламинами изучен и предложен авторами. Алканоламины- щелочи и они легко вступают в реакцию с кислыми компонентами газа, образуя водорастворимые соли. При этом протекают следующие реакции:

Реакционная способность алканоламинов изменяется в ряду:

первичные > вторичные > третичные и коррелируется их щелочностью.

Диоксид углерода образует с аминами побочные продукты, часть из которых не подлежит регенерации и приводит к потерям амина. меркаптаны обратимо реагируют с алканоламинами с образованием водорастворимых меркаптидов:

[Амин] + RSH « [Амин×Н]⁺ RS^- , где (1.7)

R - углеводородный радикал.

RSH « Н⁺ + RS^- (1.8)

Реакции (1.8) предшествует растворение меркаптанов в абсорбенте и диссоциация на ионы.

Сероокись углерода в водных растворах аминов гидролизуется

СОS +Н₂О « СО₂ + Н₂S (1.9)

Безводные алканоламины (табл.2) применяют, как правило, в виде водных растворов. Концентрация амина в растворе может изменяться в широких пределах (25-45% об.), ее выбирают на основании опыта работы и с учетом коррозии оборудования .

Процесс поглощения кислых компонентов газа сопровождается выделением теплоты (см.табл.3), а процесс регенерации раствора абсорбента - поглощением теплоты.

Помимо взаимодействия с алканоламинами по основной реакции диоксид углерода образует с ними различные побочные продукты, часть из которых разрешается при регенерации абсорбента и снова выделяет алканоламин, другая - не регенерируется, приводя к потерям амина. Меркаптаны обратимо реагируют с алканоламинами с образованием водорастворимых меркаптидов, разрушающихся при регенерации раствора абсорбента.

Образовавшиеся H₂S и СО₂ реагируют с аминами по основным реакциям (4.1), но эти реакции из-за малого содержания СОS в исходном газе никогда не доходят до конца.

В насыщенном растворе абсорбента сероводород, диоксид углерода и другие извлекаемые компоненты газа находятся не только в связанном виде за счет химичесих реакций (1.1), но и в свободном, растворенном виде.

Согласно принципу Ле-Шателье понижение температуры и повышение давления способствует протеканию реакций (1.1) в прямом направлении, а повышение температуры и понижение давления - в обратном направлении. Это положение является определяющим при выборе режимов очистки газа и регенерации насыщенного абсорбента.