Фазовые равновесия в водных системах, содержащих метилдиэтаноламин, кислые газы и сильные электролиты

• Автор: Ануфриков, Юрий Алексеевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 130 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава 1. Абсорбция кислых газов

1.1. Применение водных растворов алканоламинов в качестве 6 абсорбентов кислых газов

1.2. Методы исследования растворимости кислых газов

1.3. Растворимость диоксида углерода и сероводорода в водных растворах алканоламинов

1.4.Влияние различных добавок на растворимость СО2 и в растворах метилдютаноламина

Глава 2. Исследование растворимости кислых газов в

водных растворах МОЕА в присутствии добавок сильных электролитов

2.1. Реактивы. Приготовление растворов

2.2. Экспериментальная установка и методика исследования

2.3. Проверка установки и методики.
2.4. Полученные результаты. 3
Глава 3. Исследование температурной зависимости
константы диссоциации протонированной формы метилдиэтаноламнна
3.1. Описание экспериментальной методики
3.2. Определение константы диссоциации МОЕ АН по результатам измерений
3.3. Полученные результаты
Глава 4. Исследование фазовых равновесий в бинарных и
тройных системах
4.1. Изучение равновесия жидкость пар в системе МИЕА
4.2. Исследование диаграммы растворимости в системе сульфат натрия метилдютаноламин вода
Описание методики
Подученные результаты
4.3. Исследование равновесия жидкость пар в тройных системах изопиестическим методом
4.3.1. Описание изопиестического метода в общем случае
4.3.2. Изопиестический метод, использованный в настоящей работе
Выбор стандарта
Описание методики
. Полученные результаты
Глава 5. Моделирование фазовых равновесий в водных
системах, содержащих кислый газ, МИЕА и сильный электролит
5.1. Модельные подходы, используемые для описания фазовых равновесий в водных системах, содержащих кисчый газ и МПЕА
5.2. Описание модели, используемой в работе
5.3. Учет влияния электролитов. Полученные результаты
Основные результаты и выводы
Литература


В е годы нашел промышленное применение метилдиэтаноламин МОЕА 6. Несмотря на высокую стоимость в сравнении с МЕА и ОЕА и низкую скорость реакции с С, он обладает целым рядом особенностей, которые не просто компенсируют названные выше недостатки, но делают процесс обработки газов с использованием МОЕА экономически еще более выгодным, чем в случае первичных и вторичных аминов. Важнейшей особенностью метилдиэтаноламина является его способность к селективному поглощению сероводорода из смеси его с диоксидом углерода 7 . Селективность поглощения в данном случае обусловлена кинетическим фактором, а именно более высокой скоростью реакции МОЕА с И. Связано это с особенностями механизма химического взаимодействия эти два соединения могут реагировать непосредственно, т. Что касается С, то для его реакции с МОЕА необходима водная среда как источник протонов для образования бикарбонатионов. Помимо селективности к Н, МОЕА имеет еще ряд преимуществ по сравнению с МЕА и ОЕА 7, . Данный амин является труднолетучим соединением, и это позволяет избежать потерь растворителя за счет испарения в процессе обработки потока газов. Использование данного растворителя в ряде случаев оказывается экономически оправданным и для поглощения С , несмотря на неблагоприятный кинетический фактор. Энтальпия реакции кислых газов с МОЕА является достаточно низкой 6, поэтому процесс регенерации амина в этом случае гораздо менее энергоемок, чем в случае МЕА и ОЕА. Экономии энергии при регенерации способствует также то обстоятельство, что в молекуле МОЕА отсутствуют атомы водорода, непосредственно связанные с азотом. Вместе с тем, вследствие очень малой диссоциации протонированной формы МПЕА, поглощающая способность данного амина больше по сравнению с МЕА и ОЕА. Это можно видеть на рис. СО2 в водных растворах ОЕА и . СО,МПКА С 2 мольл
. СОмоль амина
1. Рисунок 2. Растворимость С в водных растворах ОЕА и МОЕА. Наконец, необходимо отметить высокую стабильность молекулы МОЕА. Даже при значительном нагревании не происходит его разложения, и поэтому агрессивность по отношению к оборудованию гораздо меньше, чем у других аминов. Таким образом, применение водных растворов МЭЕА является перспективным промышленным способом поглощения кислых газов. Очистка газовых потоков с использованием растворов данного алканоламина представляется экономически выгодной и экологически благоприятной составляющей химической индустрии. Методы исследования растворимости кислых газов. В связи с необходимостью подбора оптимальных условий работы промышленных установок для поглощения кислых газов, растворимость диоксида углерода и сероводорода в водных растворах алканоламинов в последние десятилетия активно исследуется. В общем случае, в экспериментальных методах изучения растворимости газов можно выделить три этапа установление термодинамического равновесия, регистрация равновесных показателей и анализ фаз. Классификацию методов целесообразно проводить по способу установления равновесия. Наиболее широко используются статический, циркуляционный и поточный методы. Большинство имеющихся данных о растворимости в названных системах получены статическим методом , , . Суть его состоит в непосредственном измерении давления в системе, в которой достигнуто термодинамическое равновесие между паровой и жидкой фазами, находящимися в специальной ячейке. В работе ячейкой для установления равновесия служил толстостенный баллон из нержавеющей стали объемом 0 куб. Баллон располагался в горизонтальном положении в масляном термостате. С одной стороны он был снабжен капилляром с вентилем для отбора проб жидкой фазы, с другой к нему присоединялся манометр. В верхней части располагался капилляр для отбора проб пара. Подобную конструкцию ячейки используют Лоусон с соавт. С целью перемешивания содержимого ячейки установка была снабжена приспособлением, обеспечивающим покачивание ячейки в ходе эксперимента. Ячейка в работах представляла собой автоклав объемом от 0 до мл, изготовленный из нержавеющей стали и снабженный перемешивающим устройством.