醇胺与硫化氢、二氧化碳的主要化学反应

作者:安全管理网 来源:安全管理网 点击:  评论: 更新日期:2016年10月06日

  醇胺化合物分子结构特点是其中至少有一个羟基和一个胺基。羟基可降低化合物的蒸气压,并能增加化合物在水中的溶解度,因而可配制成水溶液;而胺基则使化合物水溶液呈碱性,以促进其对酸性组分的吸收。化学吸收法中常用的醇胺化合物有伯醇胺(例如MEA、DGA,含有伯胺基-NH2)、仲醇胺(例如DEA、DIPA,含有仲胺基=NH)和叔醇胺(例如MDEA,含有叔胺基≡N)三类,可分别以RNH2、R2NH及R2R’N(或R3N)表示。

作为有机碱,上述三类醇胺均可与H2S发生以下反应:
 
然而,这三类醇胺与C02的反应则有所不同。伯醇胺和仲醇胺可与CO2发生以下两种反应:
 
    公式(2-2)是主要反应,反应生成氨基甲酸盐;公式(2-3)是次要反应,反应生成碳酸盐。
由于叔胺的≡N上没有活泼氢原子,故仅能生成碳酸盐,而不能生成氨基甲酸盐:
 
    以上这些反应均是可逆反应,在高压和低温下反应将向右进行,而在低压和高温下反应则向左进行。这正是醇胺作为主要脱硫脱碳溶剂的化学基础。
    上述各反应式表示的只是反应的最终结果。实际上,整个化学吸收过程包括了H2S和CO2由气体向溶液中的扩散(溶解)、反应(中间反应及最终反应)等过程。例如,反应(2-1)的实质是醇胺与H2S离解产生的质子发生的反应,反应(2-2)的实质是CO2与醇胺中活泼氢原子发生的反应,反应(2-4)的实质是酸碱反应,它们都经历了中间反应的历程。
    此外,无论伯醇胺、仲醇胺或叔醇胺,它们与H2S的反应都可认为是瞬时反应,而醇胺与CO2的反应则因情况不同而有区别。其中,伯醇胺、仲醇胺与CO2按公式(2-2)发生的反应很快,而叔醇胺与C02按公式(2-4)发生的酸碱反应,由于CO2在溶液中的溶解和生成中间产物碳酸氢胺的时间较长而很缓慢,这也许是叔醇胺在H2S和C02同时存在下对H2S具有很强选择性的原因。
    醇胺除与气体中的H2S和CO2反应外,还会与气体中存在的其他硫化物(如COS、CS2、RSH)以及一些杂质发生反应。其中,醇胺与CO2、漏入系统中空气的O2等还会发生降解反应(严格地说是变质反应,因为降解系指复杂有机化合物分解为简单化合物的反应,而此处醇胺发生的不少反应却是生成更大分子的变质反应)。醇胺的降解不仅造成溶液损失,使醇胺溶液的有效浓度降低,增加了溶剂消耗,而且许多降解产物使溶液腐蚀性增强,容易起泡,以及增加了溶液的黏度。
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