酸性氣體指的是溫室氣體排放、硫化氫和少量有機硫化物,如COS(硫化羰)、CS2(二硫化碳)、RSR'(硫醚)、RSH(硫醇)等。這些酸性氣體對烯烴進一步加工危害較大。H2S能腐蝕設備管道,使干燥用的分子篩縮短壽命,還會使加氫脫炔用的催化劑中毒。CO2在低溫操作設備中會結成干冰堵塞設備和管道,影響正常生產;另外,對后面的合成和聚合也有危害,如生產低壓聚乙烯時,CO2和硫化物會破壞催化劑的活性,生產高壓聚乙烯時,CO2在循環乙烯中積累,降低了乙烯的有效壓力,從而影響聚合速度和聚乙烯的分子量。所以必須將這些酸性氣體脫除。在煉油廠或天然氣處理廠,去除硫醇和/或硫化氫的過程通常被稱為脫臭過程,因為他們在產品中不再有酸,而硫醇和硫化氫本身有惡臭的緣故。硫化氫是一種有毒的氣體。
基本定義
所屬學科: 煤炭科技(一級學科) ;煤炭加工利用(二級學科) ;煤轉化(三級學科)
化學中的酸性氣體
定義:酸性氣體指能與堿作用生成鹽的氣體。
酸性氣體:二氧化碳式氣槍{二氧化碳}、Cl2{氯}、H2S{硫化氫}、二氧化氮{二氧化氮}、HCl{氯化氫}、二氧化硫{二氧化硫}等。
主要危害
有些酸性氣體對我們人類是有害的,如空氣被污染了其中就含有二氧化硫、三氧化硫等,這些氣體在下雨天與氧氣等發生化學反應,生成硫酸的強酸性化學物質,硫酸具有強腐蝕作用,對地面的物體自然就會有腐蝕,這就是酸雨,酸雨特別是對樹木的影響最大,可以致死,嚴重影響人類生存環境,所以全世界特別關注環境,制定許多措施來減少生產污染空氣的工廠,發展綠色經濟,綠色生活。
特性
實驗室有紅色石蕊試紙和藍色石蕊試紙,蒸餾水潤濕的紅色石蕊試紙遇堿性氣體變藍蒸餾水潤濕的藍色石蕊試紙遇酸性氣體變紅。酸性氣體指能與堿作用生成鹽的氣體。常見的非金屬氧化物形如二氧化碳。二氧化硫,常見非金屬氣態氫化物如鹵化氫,硫化氫,砷化氫屬此類,堿性氣體指能與酸反應生成鹽的氣體如氨氣。同時一些與水反應后生成酸的氣體也認為是酸性氣體,如鹵族元素單質氯.溴蒸氣等,其它惰性氧化物氣體,穩定氣體如氫氣,氮氣,氧氣為中性氣體。
處理方法
化學吸收法
化學吸收法是指使用弱堿性物質或水溶液與天然氣中的酸性氣體進行反應的化學過程,主要包括以下幾種方法:
(1) 堿洗法。
堿洗法是采用氫氧化鈉溶液洗滌天然氣,在洗滌過程中NaOH與天然氣中的硫化氫和CO2發生化學反應,生成碳酸根和硫化物溶于廢堿液中,從而把酸性氣體從天然氣中脫除。
(2) 醇胺法。
醇胺法屬于一種化學反應與物理吸收相結合的方法。常用的醇胺有:一乙醇胺;二乙醇胺;二甘醇胺;三乙醇胺。
醇胺的分子結構顯示了其中至少有一個羥基(-OH)和一個氨基(-NH2或--NH)。其中羥基能增加醇胺在水中的溶解度,并且能夠降低化合物的蒸汽壓;氨基在水溶液中呈堿性,促使其對酸性氣體的吸收。在使用醇胺脫除酸性氣體時,醇胺溶液一般配制成10%~30%的水溶液使用。由于醇胺與酸性氣體反應是可逆的,因此,我們可以采用加熱、低壓(或汽提)的方法對醇胺進行提純,從而達到醇胺的再生循環使用。
(3) 胺法。
砜胺法采用的吸收溶液包含物理吸收劑和化學吸收劑兩個部分。環丁砜是物理吸收劑,
醇胺化合物是化學吸收劑。醇胺中的一乙醇胺,二乙醇胺,二異丙醇胺都可以與環丁砜,水混合作為吸收劑,由于二異丙醇胺對設備的腐蝕輕微,反應熱低,不易變質和發泡,因此,常選擇二異丙醇胺作為化學吸收劑。
(4) 氧化鐵(海綿鐵)法。
海綿鐵法是用浸透了含水的Fe2O3的木屑作為脫硫劑。主要用于脫除濃度低于24g/m的含硫化氫天然氣。H2S與Fe2O3。在反應塔中充分接觸發生化學反應生成Fe2S3,Fe2S3與空氣接觸氧化生成Fe2O3和S,從而達到氧化鐵再生的目的。
(5) 碳酸根法
碳酸鹽法主要采用碳酸鉀(K2CO3)溶液與酸氣進行化學平衡反應,從而脫除酸性氣體。
物理吸收法
物理吸收法是根據H2S和二氧化碳式氣槍在不同溶液中的溶解度隨溫度和壓力的變化而改變或采用固體床層進行表面吸附,從而達到脫除H2S和CO2的目的。主要的物理吸收法有:
(1) 物理溶劑。
常用于脫除硫化氫和CO2的物理溶劑有:碳酸丙烯酯、磷酸三丁酯、二乙二醇二甲醚、N-甲基吡咯烷酮、水等。
(2) 固體吸附劑。
多采用的是分子篩。
(3) 半透膜。
半透膜只讓極性分子通過,如H2S、CO2和H2O等,一部分天然氣也會透過半透膜在尾氣中排出。在采用半透處理時需要考慮尾氣的處理和利用,半透膜通常作成卷狀。
分類
①酸性氣體:CO2{二氧化碳}、Cl2{氯}、H2S{硫化氫}、HCl{氯化氫}、二氧化硫{二氧化硫}等
②堿性氣體:NH3{氨氣}
③中性氣體:N2{氮氣}、O2{氧氣}、H2{氫氣}、CH4{甲烷}、CO{一氧化碳}、和惰性氣體等.
酸性強弱
由強到弱依次為:高氯酸,碘化氫,硫酸,氫溴酸,鹽酸,硝酸,碘酸(以上為強酸,了解即可,大學涉及強弱排序),草酸(乙二酸),亞硫酸,磷酸,丙酮酸,亞硝酸(以上五種為中強酸),檸檬酸,氫氟酸,DL-蘋果酸,葡萄糖酸,甲酸,DL-乳酸,苯甲酸,丙烯酸,冰醋,丙酸,硬脂酸,碳酸,硫化氫,次氯酸,硼酸,硅酸,苯酚(其余為弱酸或極弱酸)。
參考資料 >