天然气液化过程中,酸性气体(主要是CO2和H2S)在低温状态下会结晶,堵塞天然气液化设备,所以在液化前必须加以脱除,精度一般要求脱除后的天然气中CO2浓度在50ppm以下。国内液化天然气装置的酸气脱除技术主要有醇胺法、混合醇胺法和配方醇胺法。
一、醇胺法
天然气脱酸中常用的醇胺有MEA、DEA、TEA、DIPA、DGA,它们的分子结构中都有-OH(羟基)和氮(胺基氮)。羟基可以降低化合物的蒸汽压并使该类物质有很好的水溶性(可以与水任意比互溶),胺基可以使该类物质的水溶液呈碱性,从而使该溶液具备脱除酸气的能力。而且,甲烷在醇胺溶液中的溶解度很小,可以保证甲烷有很好的收率。
醇胺类物质虽然结构类似,但是脱酸机理却不大相同,主要有如下两种类型:
反应(1)为慢速反应,反应(2)为快速反应。
(II)以DEA溶液和CO2为例,主要反应如下:
反应(1)受液膜控制,反应速率极慢,反应(2)(3)为快速反应。那么,DEA类的醇胺因为反应速率就无法单独使用,DEA类的醇胺则可以。与DEA相似的还有MEA和TEA,但是DEA和TEA对普通金属的腐蚀性很强,在生产实际中没有良好的应对措施,所以,也不单独使用,MEA的性质相对稳定,但反应速度又不及DEA和TEA。由此,诞生了混合醇胺法。