活性炭對MDEA溶液發(fā)泡的影響，在石油和天然氣工業(yè)中，活性炭在許多應(yīng)用中使用，既作為吸附劑又作為化學(xué)試劑的載體介質(zhì)。最常見的用途之一是胺單元。胺單元中發(fā)泡事件的發(fā)生可能是導(dǎo)致操作損失的最常見問題。活性炭具有從胺溶劑中除去可溶性污染物的功能，從而減少發(fā)泡傾向。然而，沒有系統(tǒng)研究活性炭吸附對胺溶液中發(fā)泡還原的相對影響。

　　本文的研究重點(diǎn)是影響受污染的甲基二乙醇胺溶液與活性炭接觸的時(shí)間和數(shù)量，以及對泡沫穩(wěn)定性和泡沫減少(破裂)動力學(xué)的影響。該研究使用煉油廠受污染的甲基二乙醇胺溶液樣品進(jìn)行。結(jié)果表明，適當(dāng)?shù)呐菽瓬p少和溶劑清潔需要至少15分鐘的接觸時(shí)間。還發(fā)現(xiàn)增加活性炭的比例會降低泡沫產(chǎn)生，幾乎線性相關(guān)性高達(dá)50wt%。表面張力實(shí)驗(yàn)還證實(shí)，具有穩(wěn)定泡沫形成的受污染的甲基二乙醇胺溶液樣品可以在用活性炭適當(dāng)處理后純化至幾乎不含泡沫的狀態(tài)。

　　氣體處理和胺單位

　　胺裝置用于天然氣加工廠和石油精煉廠，以從氣流，液化石油氣(LPG)，再循環(huán)氣體和煉油廠廢氣中除去酸性氣體(H 2 S和CO 2)。胺單元還用于CO 2隔離，金屬生產(chǎn)和合成氣生產(chǎn)等。胺單元通常由吸收器或接觸器塔，再生塔和輔助設(shè)備組成，例如熱交換器，過濾系統(tǒng)，泵，閥門和儀器。胺單元是一種高效系統(tǒng)，在嚴(yán)格的規(guī)格下運(yùn)行，任何性能下降都可能導(dǎo)致產(chǎn)品超出規(guī)格，溶劑損失和高運(yùn)營成本。胺單元中的污染對工廠操作非常不利。為了使加工廠能夠以最小的不穩(wěn)定性，增加的容量和高可靠性運(yùn)行，有必要使用適當(dāng)?shù)奈廴究刂品椒▉碚{(diào)節(jié)工藝流。

　　對原料氣和胺處理系統(tǒng)的正確了解是裝置設(shè)計(jì)和操作的重要組成部分。在進(jìn)入胺吸收器之前，應(yīng)對進(jìn)料氣體進(jìn)行調(diào)節(jié)以去除固體和液體污染物，并且再循環(huán)胺流還應(yīng)利用正確的過濾和聚結(jié)技術(shù)。特別地，貧胺流必須通過過濾以及在重新進(jìn)入胺吸收器之前通過活性炭吸附來調(diào)節(jié)，以防止起泡，結(jié)垢和許多其他問題。交流吸附可去除胺流中溶解的污染物，是一種關(guān)鍵但卻經(jīng)常被忽視的系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)高效可靠的胺單元性能。

　　交流吸附

　　活性炭是一種惰性固體吸附劑材料，通常用于從水中除去大量溶解的污染物并處理流體流。活性炭是一種多孔隙，吸附效果好，性價(jià)比高的吸附劑，可為污染物吸附提供大的表面積。它是一種非常有效的溶解污染物去除材料。基于污染物和活性炭顆粒表面的表面相互作用，通過吸附現(xiàn)象進(jìn)行去除過程。這種相互作用通過弱的可逆范德華力和偶極力發(fā)生。結(jié)果，分離通常對有機(jī)組分有效。活性炭的屬性與活性炭的來源及其配置相關(guān)聯(lián)(圖2)。活性炭的幾種不同來源存在固有性質(zhì)，例如孔結(jié)構(gòu)和尺寸分布，以及不同的尺寸和生產(chǎn)方法。

　　圖1.顯示其相關(guān)孔結(jié)構(gòu)的不同類型活性炭的一般示意圖。

　　活性炭可以由椰子殼，褐煤，煤，瀝青和木質(zhì)材料等制成。源將確定其可吸附的污染物的吸附容量和尺寸分布。就配置而言，活性炭可以是粉末或顆粒狀的。活性炭過濾系統(tǒng)通常用于除去雜質(zhì)，使得胺溶液可以適當(dāng)?shù)赜糜谟行�去除污染物。如果沒有從胺溶液中適當(dāng)?shù)爻�去雜質(zhì)，則在工廠中可能發(fā)生起泡，腐蝕和其它問題，導(dǎo)致相當(dāng)大的負(fù)面技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效果。通常，瀝青類型的活性炭被選擇用于胺單元，因?yàn)槠湓谔季Я��?nèi)具有小，中和大孔的平衡。這種分布通常最適合具有廣泛分子尺寸污染物分布的胺流。典型的活性炭過濾系統(tǒng)如圖2所示。

　　圖2.具有預(yù)過濾和后過濾系統(tǒng)的典型貧胺活性炭吸附系統(tǒng)。

　　測試方法和結(jié)果

　　為了更好地理解活性炭的功能，進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)以測量其去除主要引起胺溶液發(fā)泡的雜質(zhì)的有效性。將具有穩(wěn)定泡沫形成的污染的MDEA樣品用于實(shí)驗(yàn)。使用10個(gè)20mL玻璃小瓶使污染的貧胺與活性炭接觸。其中8個(gè)小瓶含有1.5克活性炭，另外兩個(gè)小瓶不含活性炭。然后將具有活性炭的八個(gè)小瓶與15mL的MDEA胺溶液混合。每個(gè)小瓶中的MDEA與活性炭接觸不同的時(shí)間增量(5分鐘，10分鐘，15分鐘，30分鐘，1小時(shí)，2小時(shí)，4小時(shí)和8小時(shí))。然后將胺過濾到干凈的小瓶中以從胺中完全除去活性炭。第九個(gè)小瓶含有15毫升受污染的MDEA不含活性炭，第十個(gè)小瓶含有50%蒸餾水中的純MDEA。然后將10個(gè)小瓶在振動架上排成一行(圖3)。以一致的方式機(jī)架搖動齒條90秒，以賦予泡沫形成能量。在停止搖動后10秒，30秒，1分鐘，2分鐘，5分鐘，10分鐘，30分鐘和1小時(shí)拍攝照片。在試驗(yàn)中還包括未處理的MDEA溶液和純MDEA在水(50%)溶液中的對照樣品，分析它們的界面張力并進(jìn)行比較。

　　圖3.在攪拌之前設(shè)置搖動架。

　　圖4顯示與含有含有活性炭8小時(shí)的MDEA的小瓶相比，不含活性炭的受污染的MDEA的顯著顏色變化。這很可能是因?yàn)榛钚蕴课�附了雜質(zhì)并澄清了MDEA溶液。還觀察到粘度變化但未測量。

　　圖4.左小瓶經(jīng)過活性炭過濾。右小瓶未經(jīng)過活性炭其中的泡沫穩(wěn)定長達(dá)4小時(shí)。

　　該數(shù)據(jù)還顯示了胺溶液與活性炭的接觸時(shí)間增加之間的泡沫減少相關(guān)性。隨著接觸時(shí)間的增加，受污染的MDEA溶液顯示出較小的起泡傾向。15分鐘(最小)的接觸時(shí)間在以可接受的速率減少泡沫方面是有效的。在實(shí)驗(yàn)過程中從未完全去除發(fā)泡，但在泡沫破裂時(shí)間方面注意到顯著差異。

　　在活性炭的重量和泡沫減少動力學(xué)之間也觀察到相關(guān)性。與不含活性炭的污染的胺溶液相比，在使用大量活性炭的受污染的貧MDEA溶液顯示出顯著的發(fā)泡傾向降低。它還導(dǎo)致溶液表面張力增加。

　　結(jié)果表明，接觸活性炭≥25%的胺溶液在接觸時(shí)間僅5分鐘后在環(huán)境條件下幾乎完全降低泡沫。更簡單的說明，該研究表明，活性炭吸附在胺溶劑泡沫減少中起著重要作用，并且暗示大多數(shù)胺單元應(yīng)用可以適當(dāng)?shù)乩�用活性炭過濾來防止泡沫。

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