一种氨稳定剂及其制备方法、及电磁水混合胺溶液制备方法与流程

1.本发明涉及氨法脱碳技术，尤其涉及一种氨稳定剂及其制备方法，以及采用该氨稳定剂制作的电磁水混合胺溶液的制备方法。


背景技术：

2.工业生产中的酸性废气处理一直是一个难题，随着全球温室效应的加剧，我国工业废气的排放标准也日益严格。
3.目前的酸性废气处理过程中，常常采用胺进行废气处理，但是按系统的运行往往是采用清洁溶液设计的，但实际过程中，大多数系统并不清洁，普遍存在热稳定盐hss、降解产物、固体悬浮物和烃类物质，且当胺浓度高时，还容易导致过量的酸性气体闪蒸，从而对锅炉产生腐蚀。
4.热稳定盐hss的形成主要源于胺在热作用下的分解和反应、h2s被氧化以及吸收添加的强碱阴离子，hss的形成会使得胺过滤器堵塞变得频繁，这是腐蚀性增加的第一迹象，腐蚀性的增加始于进入胺过滤器的热贫胺系统，如果胺类过滤器不能充分去除hss，过滤器的寿命可能没有影响，但胺溶液颜色会变深，深色胺溶液在进入吸收塔后会引起泡沫，造成产品损失，即使添加更多的胺类产品能暂时减少热稳定盐腐蚀，但成本必然会增加，且必须处理污染溢出问题，当hss再次开始形成时，又要重新添加更多的胺类产品。
5.降解产物是胺溶液热降解产物，其破坏了系统的保护层fes，降解产物的增加会加大腐蚀速度，使得系统不稳定性增加，此外，降解产物的增加，导致胺起泡增加，造成胺的损耗加剧，有效胺量下降，降解产物沉积在热交换器上也会导致交换效率的下降。
6.固体杂质主要来源于设备腐蚀碎片fes，固体物质的存在会导致堵塞换热器、过滤器和管道，需要频繁更换滤芯，且增加了溶液起泡性。
7.烃类杂质的存在会在反应塔中起泡，导致胺损耗加剧，也使得烃类物质的分离效率降低，且后续过程中可能导致催化剂失活。
8.要解决以上技术问题，主要还是对溶剂的改良，传统溶剂生产者的改进方式是在溶剂中添加更多的添加剂，例如胺、抗泡沫剂和/或缓蚀剂组成的配置溶剂，但这种溶剂不仅存在价格非常昂贵的缺陷，难以在实际生产过程中普及，而且即使添加，也同样无法避免出现起泡和腐蚀等问题。


技术实现要素：

9.本发明要解决的技术问题是，提供一种稳定的溶剂，可以轻松的将co2和h2s从气流中分离，在不被导向任何酸性的情况下，很容易进行再生。本发明生产成本低廉、使用过程中能够降低运行消耗成本，没有容积损失，产生的杂质很少，对过滤的依赖小，没有碳氢化合物饱和度，最大限度的增加溶剂寿命，消除普通胺使用时对系统产生的腐蚀性。
10.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种氨稳定剂，所述氨稳定剂包括氢氧化钠、硅或磷、氨、醇和去离子水, 氨稳定
剂的ph值＞12，按重量比计算，氢氧化钠、硅或磷、醇和去离子水的重量比为20
‑
30：20
‑
30：2
‑
4：30
‑
60：40
‑
80。
11.具体的，所述醇采用甲醇或乙醇。
12.一种氨稳定剂的制备方法，包括以下步骤：1）称取氢氧化钠20
‑
30份、硅或磷20
‑
30份，混合均匀后加入1
‑
2份氨和20
‑
40份去离子水，静置直到混合液沸腾，继续反应1
‑
2小时；2）再加入1
‑
2份氨和20
‑
40份去离子水，维持温度在180
‑
195℉，继续反应直至混合液停止起泡；3）静置混合物24小时后过滤杂质，得到清澈的滤液；4）在滤液中加入30
‑
60份醇，搅拌7
‑
10分钟，静置24小时以上，得到与滤液完全融合的上部馏分和与滤液不容合的底部馏分；对馏分物进行检测，确保氨稳定剂ph值为13
‑
14、 氧还原电位为
‑
350 mv
‑ꢀ‑
1.8v、铜片氧化测试：1a显示无变色。
13.上部馏分为液体状，底部馏分为粘稠物，分别罐装，但在使用过程中，两种馏分物都能添加到胺中形成胺混合物。首先，馏分物表面张力几乎没有，而表面张力越低，与二氧化碳的接触效果就越好，利用这种混合物与含有二氧化碳的液体接触，能很好的吸收二氧化碳；此外，胺化处理中存在的酸性质子在腐蚀、发泡、烃饱和度、氧盐降解和产品损失等方面起重要作用，并影响再生过程中的负载和二氧化碳释放；馏分产品的碱度可以抑制酸性化合物的形成，增加负载能力，控制负离子反应的去质子，排斥氧和硫化合物，并通过改变吸收体膨胀和保持较低的温度（潜热）来影响吸收温度；再次，馏分为共沸物，沸点降低，因此也降低了胺再生的温度，从而降低了胺再生的费用。
14.具体的，所述醇采用甲醇或乙醇。
15.一种电磁水混合胺溶液制备方法，包括以下步骤步骤1）将99
‑
150份去离子水泵入反应容器，泵入过程中，泄压阀出于开启状态，泵入结束后，关闭泄压阀，加热去离子水至95℉，并在该温度下保持3
‑
5小时；步骤2）将氮气从反应容器上层注入，至介质压力达到35psi；步骤3）将1份氨稳定剂从反应容器底部注入，打开减压阀，保持介质压力为35psi，注入完毕后，保持压力35psi、温度95℉反应5
‑
7个小时； 步骤4）将二分之一份胺混合物从反应容器中底部注入，保持压力35psi、温度95℉，注入完毕后，反应10
‑
13小时；所述胺混合物，包括med、dea和mdea中的至少一种；步骤5）缓慢释放压力和温度至常温常压状态，得到ph值＞12， 氧化还原电位
‑
300mv
ꢀ‑‑ꢀ‑
500mv、 铜片氧化测试：1a显示无变色的电磁水混合胺溶液。
16.mea/dea/mdea 是酸性气体处理中最常用的三种胺，较高浓度的胺都可能导致过量的酸性气体闪蒸，而“游离”的酸性气体是腐蚀的主要原因。但经验表明，当不存在酸性气体时，mea/dea/mdea 并没有区别。本发明用氨稳定剂取代了现有的添加剂，不仅效果更好，而且成本低廉，该氨稳定剂中采用硅或磷，是因为硅或磷具有四或五价电子，很适合作为络合
‑
e电子的平台，由此产生带电的基液；醇作为电荷基液的保持剂具有防止氢质子化的功能，且由于醇能使络合电子电位势能成倍增加，稀释后也能保持不变，因此，能进一步降低生产成本。此外，去离子水稀释带电荷基液是纯水的电磁化过程，通过将悬浮的带电粒子置于水介质中，扭曲和/或削弱氮
‑
氧
‑
卤素
‑
硫的非键合孤对的伦敦分散力，进而削弱氢键合强度，这避免了发生分离时氢离开时没有电子，避免去质子化并稳定和防止氢
‑
氢键产生，稳定电子运动以在非极性分子之间产生吸引力，这种效果可以防止酸性溶液的产生从而避免出现闪蒸，消除胺溶液的盐生成和降解，避免腐蚀问题的出现。
17.优选的，所述步骤3中浓缩液和去离子水的温度差在0
‑
0.2℃之间。两者的温度越接近，越容易产生磁性水介质。
18.优选的，步骤2）将氮气从反应容器上层注入时，需缓慢进行，防止去离子水表面受到干扰。
19.本发明的优点是：从根本上解决胺系统易产生泡沫化的问题，使胺溶液在使用过程中能够更好的吸收二氧化碳，且不会产生酸性气体闪蒸现象，消除系统腐蚀问题，提高设备的维护效率；没有化学损失，大大降低了系统运行成本，且本身的生产成本很低，便于推广和使用。
具体实施方式
20.实施例1：按重量比计算，称取氢氧化钠30份、硅20份，混合均匀；然后加入1份氨和20份去离子水，反应很快开始剧烈进行，静置直到混合液沸腾，继续反应1小时；再加入1份氨和20份去离子水，维持温度在180℉，继续反应直至混合液停止起泡；静置混合物24小时后过滤杂质，得到清澈的滤液；在滤液中加入30份乙醇，用力搅拌7分钟，静置24小时以上，得到与滤液完全融合的上部馏分和与滤液不容合的底部馏分，分别存储两种馏分物。这两种馏分物均为氨稳定剂。
21.取一份氨稳定剂，分别测试其ph值、腐蚀性和氧化还原性，显示ph值14，氧化还原电位
‑
1.8v，铜片氧化测试：1a显示无变色，可以认定为该氨稳定剂不具有腐蚀性，该氨稳定剂达标。
22.取198份的去离子水泵入反应容器，泵入过程中，使泄压阀处于开启状态，避免容器内压力积聚；当泵入结束，泄压阀关闭，并加热去离子水至95℉，在该温度下保持3小时。
23.将氮气从反应容器上层缓慢注入至介质压力达到35psi，注入过程中注意不要对去离子水产生任何表面干扰， 。
24.从反应容器底部泵入2份氨稳定剂，同时打开减压阀，保持泵入过程中反应堆容器中的介质压力为35psi，注入完毕后，保持压力35psi、温度95℉反应5个小时；此时完成水重组的中间阶段，由于温度和压力对存在磁荷的情况下的水团簇的分离和重新排列很重要，因此，保持压力、温度对最终成品的制造很重要。
25.取1份胺混合物从反应容器中底部缓慢注入，温度仍然控制在95℉，且通过泄压阀保持反应容器中压力为35psi，胺混合物从底部缓慢泵入的目的是为了保证胺混合物进入处理过的去离子水中溶解时不会产生气泡，注入完毕后，反应10小时；所述胺混合物采用med和dea等体积混合组成。
26.将反应容器中的压力和温度缓慢降至常温常压状态，从而保证整个过程不会扰乱胺
‑
水溶液的表面，得到电磁水混合胺溶液。
27.对电磁水混合胺溶液进行检测，其ph值12.6，氧化还原电位
‑
500mv、 铜片氧化测试：1a显示无变色，可以认定为该溶液不具有腐蚀性。
28.采用上述电磁水混合胺溶液进行胺系统试验，胺系统运行参数：循环速率199.7 gpm、胺浓度48%、入口流量3.7 mmscfd、进口压力763.8 psi、进口 co2 含量2.735%、残留 co2 含量0.049%、贫胺温度119.9
°
f、接触器压差5.9 psi、再沸器温度256.2
°
f、再沸器水准
仪38.2%、胺蒸馏塔222.4
°
f、胺蒸馏差11.6、富胺蒸馏釜167.0
ꢀ°
f 。
29.运行时间6个月，没有添加任何添加剂和木炭过滤器，滤袋过滤器采用 5 微米滤袋，而没有采用更精细的 25 微米滤袋设计。虽然如此，污染物的过滤工作仍完成了。
30.运行4个月时，对回流样品中的贫胺和富胺进行采样测试，结果如下：贫胺不退化为mea；对于含水量59%的dea，密度正常，二氧化碳为0.01%（按重量计算），这表明再生胺100%有效；碳氢化合物含量＜0.001，说明没有碳氢化合物饱和，也没有胺类产品降解；乙醇的ph值为11.07，说明胺类产品没有附着酸性物质。
31.富胺显示dea的浓度为55.2%；二氧化碳含量为4.07wt%，说明其具有良好的负荷性能，且不存在降解现象；碳氢化合物显示为0.009 wt%，此值非常低，可以假设没有降解产生；ph值为9.98，二氧化碳含量为4.07%，不存在酸氢，胺仍然稳定。
32.回流水（只对硫结构和碳氢化合物进行了取样）回流水为清澈液体，没有明显悬浮物；硫酸盐无巯基含量，无 voc 溶入水中；回流水碳氢化合物携带<0.01%的重量；这种情况异常干净，没有胺类、碳氢化合物的溢出，也没有硫含量。
33.实施例2按重量比称取氢氧化钠20份、磷30份，混合均匀后加入2份氨和40份去离子水，静置直到混合液沸腾，继续反应2小时；再加入2份氨和40份去离子水，维持温度在195℉，继续反应直至混合液停止起泡；静置混合物24小时后过滤杂质，得到清澈的滤液；在滤液中加入60份甲醇，用力搅拌10分钟，静置24小时以上，得到与滤液完全融合的上部馏分和与滤液不容合的底部馏分，分别存储，两种馏分物均为氨稳定剂。
34.取一份氨稳定剂，分别测试其ph值、腐蚀性和氧化还原性，显示ph值13，氧化还原电位
‑
350mv，铜片氧化测试：1a显示无变色，可以认定为该氨稳定剂不具有腐蚀性，该氨稳定剂达标。
35.取300份的去离子水泵入反应容器，泵入过程中，泄压阀出于开启状态，当泵入的去离子水达到所需体积后，泄压阀关闭，并加热去离子水至95℉，在该温度下保持5小时。
36.将氮气从反应容器上层缓慢注入，至介质压力达到35psi。
37.取2份氨稳定剂从反应容器底部缓慢注入，打开减压阀，保持介质压力为35psi，注入完毕后，保持压力35psi、温度95℉反应7个小时。
38.取1份dea从反应容器中底部注入，保持压力35psi、温度95℉，注入完毕后，反应13小时。
39.将反应容器中的压力和温度缓慢降至常温常压状态，从而保证整个过程不会扰乱胺
‑
水溶液的表面，得到电磁水混合胺溶液。
40.对电磁水混合胺溶液进行检测，其ph值12.6，氧化还原电位
‑
300mv、 铜片氧化测试：1a显示无变色，可以认定为该溶液不具有腐蚀性。
41.采用上述电磁水混合胺溶液进行试验，胺系统运行参数：循环速率196.4 gpm、胺浓度50%、入口流量3.6 mmscfd、进口压力745.6psi、进口 co2 含量2.389%、残留 co2 含量0.023%、贫胺温度135
°
f、接触器压差5.7 psi、再沸器温度259.3
°
f、再沸器水准仪38.4%、胺蒸馏塔231.2
°
f、胺蒸馏差11.6、富胺蒸馏釜165.2
°
f，胺系统内安装腐蚀片。
42.操作四个月，没有看到任何可见或记录的泡沫导致溢出到酸性气体系统或回流系统，无胺损失，仅需补水即可，过滤器的更换频率已被放慢到最低限度，实验室对回流和酸性气体进行了分析，碳氢化合物显示＜0.004 wt%，维护和过滤器更换由于胺问题引起的机械故障自开机以来一直没有记录，而且木炭过滤器从来没有被按在线上。
43.在运行中，刚开始的平均浓度在 55
‑
65%之间。之后，贫胺能在 170
°
f 、 74%的高浓度下运行，即使在高浓度高达 74%，也没有溶剂损失（除了机械修复泄漏）而且无泡沫产生。
44.每天都对回流水进行监测，从运行之初回流水就一直保持清澈和无异味，经过 90 天的操作分析后，没有发现明显的污染物。对酸性气体也进行了监测，没有碳氢化合物和胺。
45.腐蚀片安装90 天后被移除，几乎没有发生腐蚀。
46.实施例3按重量比称取氢氧化钠25份、硅25份，混合均匀后加入1份氨和20份去离子水，静置直到混合液沸腾，继续反应2小时；再加入2份氨和40份去离子水，维持温度在195℉，继续反应直至混合液停止起泡；静置混合物24小时后过滤杂质，得到清澈的滤液；在滤液中加入45份乙醇，用力搅拌10分钟，静置24小时以上，得到与滤液完全融合的上部馏分和与滤液不容合的底部馏分，分别存储，两种馏分物均为氨稳定剂。
47.取一份氨稳定剂，分别测试其ph值、腐蚀性和氧化还原性，显示ph值13.6，氧化还原电位
‑
1.4v，铜片氧化测试：1a显示无变色，可以认定为该氨稳定剂不具有腐蚀性，该氨稳定剂达标。
48.取260份的去离子水泵入反应容器，泵入过程中，泄压阀出于开启状态，当泵入的去离子水达到所需体积后，泄压阀关闭，并加热去离子水至95℉，在该温度下保持5小时。
49.将氮气从反应容器上层缓慢注入，至介质压力达到35psi。
50.取2份氨稳定剂从反应容器底部缓慢注入，打开减压阀，保持介质压力为35psi，注
入完毕后，保持压力35psi、温度95℉反应7个小时。
51.取一份氨混合物，该混合物包括等体积的med、dea和mdea，将氨混合物从反应容器中底部注入，保持压力35psi、温度95℉，注入完毕后，反应13小时。
52.将反应容器中的压力和温度缓慢降至常温常压状态，从而保证整个过程不会扰乱胺
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水溶液的表面，得到电磁水混合胺溶液。
53.对电磁水混合胺溶液进行检测，其ph值12.4，氧化还原电位
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410mv、 铜片氧化测试：1a显示无变色，可以认定为该溶液不具有腐蚀性。
54.采用上述电磁水混合胺溶液进行试验，胺系统运行参数：循环速率185.7 gpm、胺浓度50%、入口流量3.5 mmscfd、进口压力739.2psi、进口 co2 含量2.416%、残留 co2 含量0.021%、贫胺温度135
°
f、接触器压差5.7 psi、再沸器温度257.2
°
f、再沸器水准仪38.4%、胺蒸馏塔231.2
°
f、胺蒸馏差11.7、富胺蒸馏釜165.2
°
f，胺系统内安装腐蚀片。
55.操作三个月，没有看到任何可见或记录的泡沫导致溢出到酸性气体系统或回流系统，无胺损失，仅需补水即可，过滤器的更换频率已被放慢到最低限度，实验室对回流和酸性气体进行了分析，碳氢化合物显示＜0.0035 wt%，维护和过滤器更换由于胺问题引起的机械故障自开机以来一直没有记录，而且木炭过滤器从来没有被按在线上。
56.在运行中，刚开始的平均浓度在 55
‑
60%之间。之后，贫胺能在 170
°
f 、 74%的高浓度下运行，即使在高浓度高达 74%，也没有溶剂损失，而且无泡沫产生。
57.每天都对回流水进行监测，从运行之初回流水就一直保持清澈和无异味，经过 90 天的操作分析后，没有发现明显的污染物。对酸性气体也进行了监测，没有碳氢化合物和胺。
58.腐蚀片安装90 天后被移除，几乎没有发生腐蚀。
59.本发明的优点是：提高电磁水系统与酸性气体在吸收塔内的接触面；从根本上解决各类氨系统易产生的泡沫化；没有化学损失，大大降低运行系统运行成本；消除系统腐蚀，提高设备的维护效率。此外，在保持电磁溶剂的电磁能量不因处理气体消耗损失，可以加入阴离子放电系统使电磁能力保持稳定。