唐建峰，張國君，史澤林，黃彬，王曰，趙銘鈺(中國石油大學（華東）儲運與建筑工程學院，山東 青島 66580；中交煤氣熱力研究設(shè)計院有限公司，遼寧 沈陽 0000)

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MDEA與MEA脫碳反應(yīng)動力學

唐建峰1，張國君1，史澤林1，黃彬1，王曰2，趙銘鈺1
(1中國石油大學（華東）儲運與建筑工程學院，山東 青島 266580；2中交煤氣熱力研究設(shè)計院有限公司，遼寧 沈陽 110000)

摘要：通過雙模理論及反應(yīng)釜吸收實驗的方法，建立了胺液脫碳擬一級傳質(zhì)反應(yīng)模型，并對其進行了實驗驗證。通過模型中的增強因子、二級反應(yīng)速率常數(shù)及傳質(zhì)速率分析了伯胺MEA（乙醇胺）及叔胺MDEA（甲基二乙醇胺）的動力學特性，以此為基礎(chǔ)進一步分析了MDEA+MEA混合胺液的交互作用、動力學特性，并得到了較優(yōu)的胺液配比。研究結(jié)果表明：伯胺MEA的增強因子及傳質(zhì)速率數(shù)值大于叔胺MDEA，隨著氣液傳質(zhì)過程進行，傳質(zhì)速率逐漸減?。粚τ诨旌习芬?，表觀反應(yīng)速率常數(shù)以及增強因子隨著MEA濃度的增加以及溫度的升高而逐漸增大；當總胺濃度為3mol·L-1時，MDEA+MEA(2 mol·L?1+1 mol·L?1)的混合胺液增強因子數(shù)值為0.5，傳質(zhì)速率較大，為最優(yōu)混合胺液配比。

關(guān)鍵詞：天然氣；脫碳；MDEA；MEA；動力學；傳質(zhì)

2015-09-21收到初稿，2016-03-25收到修改稿。

聯(lián)系人及第一作者：唐建峰（1973—），男，教授。

Received date: 2015-09-21.

Foundation item: supported by the Development of Large Tower for Natural Gas Pretreatment ([2014]495) and the Fundamental Research Funds for the Central Universities Fund (14CX05033A).

引　言

天然氣脫碳是天然氣預處理工藝的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，天然氣脫碳工藝方法種類繁多，如化學吸收法、物理吸收法、膜分離法等[1-3]。目前醇胺法由于其吸收容量大、傳質(zhì)速率快、脫除率高等優(yōu)點仍然是脫碳工藝中應(yīng)用最為廣泛的方法[4-6]。天然氣脫碳用胺液種類較多，常用的有伯胺、仲胺、叔胺、烯胺等，國內(nèi)外學者在研究各種胺液氣液傳質(zhì)動力學時采用的理論主要有雙膜理論、滲透理論、表面更新理論[7-11]。

本文以雙膜理論為基礎(chǔ)，結(jié)合胺液與CO2反應(yīng)機理，建立MDEA、MEA單一胺液及兩者混合溶液的化學反應(yīng)動力學模型，并計算各胺液的基本動力學參數(shù)、增強因子、傳質(zhì)速率，旨在為天然氣工業(yè)脫碳工藝提供理論指導。

1　氣液反應(yīng)理論與模型建立

1.1MDEA+MEA混合胺液氣液反應(yīng)理論

MDEA+MEA混合胺液中與CO2反應(yīng)的粒子有水分子、MDEA分子、MEA分子、OH?。各種粒子與CO2的反應(yīng)具體過程如下。

（1）CO2的水解反應(yīng)[12-15]在二氧化碳的水解反應(yīng)環(huán)節(jié)，主要分析CO2氣體分子與水分子和OH?的反應(yīng)。

（2）CO2與MDEA的反應(yīng)雖然CO2的水解反應(yīng)可以發(fā)生，但是MDEA分子可以加速這一反應(yīng)過程，這可以用Donaldson等[16]提出的堿催化水合機理來解釋。該理論認為：MDEA與CO2首先反應(yīng)生成兩性離子化合物，然后兩性離子化合物快速水解反應(yīng)。

（3）CO2與MEA的反應(yīng)MEA的反應(yīng)機理比較成熟，普遍認為的是兩性離子機理[17-18]，理論核心是MEA與CO2首先生成氨基甲酸鹽類物質(zhì)，然后進行該物質(zhì)的水解反應(yīng)。

1.2MDEA+MEA混合胺液交互作用理論

由1.1節(jié)反應(yīng)理論可以得出混合胺液的反應(yīng)速率，但是該部分并不能詳細闡述MEA分子和MDEA分子共同存在時，粒子之間相互影響而使反應(yīng)速率增加的原因。所以在1.2節(jié)主要介紹MDEA+MEA混合胺液的交互作用?；旌习芬旱慕换プ饔每梢杂觅|(zhì)子反應(yīng)來表示。該反應(yīng)主要發(fā)生在胺液和CO2反應(yīng)所生成的兩性離子RNH2+COO?，存在交互作用時，反應(yīng)方程式修正為[19-20]

其中，β定義為化學反應(yīng)交互作用系數(shù)，其值為0～1，當β=0時，則表示兩種胺液不存在化學反應(yīng)交互作用。交互作用系數(shù)可以通過增強因子進行計算

1.3動力學模型的建立

Lewis等[21]提出雙膜理論計算傳質(zhì)速率的公式為

式中，k0L表示無化學反應(yīng)時的傳質(zhì)系數(shù)，本文采用Danckwerts等[18]測定液相總傳質(zhì)系數(shù)，即通過測定蒸餾水吸收純CO2的瞬時速率與時間的對應(yīng)關(guān)系，結(jié)果顯示，在本次研究采用的反應(yīng)釜中測得結(jié)果為1×10?4～6×10?4m·s?1；CAi表示氣液界面處氣體的濃度，計算時采用亨利定律進行計算；CA0表示液相內(nèi)部所含氣體濃度，由于液相內(nèi)部氣體濃度很低，可忽略不計，即CA0=0。要想求解方程式（3），仍需要確定增強因子E，其確定過程如下。

假設(shè)不同種類胺液吸收CO2時，CO2用A來表示，4種不同種類的胺液用B來表示，B的化學計量數(shù)為α，垂直于界面的方向為Z方向，在液膜內(nèi)部取一微元段，長度為dz，在該微元段內(nèi)建立擴散-反應(yīng)方程得

邊界條件設(shè)定為

可得增強因子的表達式為

綜合上述分析可得傳質(zhì)速率的表達式為

公式中的二級反應(yīng)速率常數(shù)、擴散系數(shù)、胺液濃度和亨利系數(shù)都能夠通過計算擬合出來，通過公式可以計算出各種胺液及實驗條件下的理論傳質(zhì)速率。

2　實驗部分

本文是采用文獻[22]中所使用的實驗裝置，如圖1所示。其實驗內(nèi)所產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差主要來自于溫度傳感器及壓力變送器。反應(yīng)釜內(nèi)溫度采用Pt100溫度傳感器進行測量，準確度為±0.2%；而釜內(nèi)的壓力采用Rosemount 3051型差壓式壓力變送器進行測量，精度0.075%，在實驗研究誤差允許范圍內(nèi)。在實驗過程中，氣液兩相傳質(zhì)過程是在反應(yīng)釜內(nèi)進行的。本文采用的實驗是：在反應(yīng)開始時向反應(yīng)釜充入一定壓力氣體，隨著傳質(zhì)過程的進行氣體的壓力會逐漸降低，通過反應(yīng)釜的感應(yīng)器可以得到每一時刻的壓力變化值，根據(jù)壓力變化和氣體狀態(tài)方程計算得到每一時刻的傳質(zhì)通量，通過實驗計算得到的傳質(zhì)通量的表達式為

式中，S為胺液吸收面積，即反應(yīng)釜截面積與攪拌軸截面積之差；Δn為反應(yīng)過程中消耗的CO2的物質(zhì)的量，可通過氣體狀態(tài)方程計算得到。

圖1　吸收實驗裝置Fig. 1　Absorption experimental flow chart1—pure CO2gas；2—pressure reducing valve；3,4,5,6—needle valve；7—pressure sensor；8—constant temperature water bath； 9—vacuum pump；10—reaction kettle；11—magnetic stirring；12—gas phase temperature sensor；13—liquid temperature sensor；14—data acquisition system

3　結(jié)果與討論

3.1單一胺液化學反應(yīng)動力學研究

3.1.1模型驗證動力學模型驗證實驗過程中，胺液的總濃度為3 mol·L?1。CO2氣體的壓力為0.21 MPa。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)和動力學模型分別計算不同吸收溫度下傳質(zhì)速率的實驗值與理論值，并進行對比，結(jié)果如圖2所示。

圖2　單一胺液傳質(zhì)速率理論值與實驗值的對比Fig. 2　Comparison of single amine mass transfer rates of theoretical value with experimental value

由于MEA傳質(zhì)速率較快，因此，反應(yīng)時間較短，實驗數(shù)據(jù)點較少。從圖2中利用兩種胺液動力學模型計算的傳質(zhì)速率理論值與實驗值的對比可以看出，MEA、MDEA動力學模型計算值與實驗值均吻合較好，模型可以較好地對MEA的理論值進行預測。相比較而言，該模型對MDEA的預測結(jié)果比對MEA的預測結(jié)果要精準。由于MDEA為叔胺，傳質(zhì)速率較慢，因此，其圖像數(shù)據(jù)點多集中在左下角。MEA傳質(zhì)速率較快，其圖像上點多集中在右上方。

3.1.2動力學參數(shù)的求解在該部分主要計算胺液和二氧化碳進行氣液傳質(zhì)反應(yīng)過程中的二級反應(yīng)速率常數(shù)k2和化學反應(yīng)級數(shù)。假設(shè)胺液的反應(yīng)級數(shù)為m，CO2的反應(yīng)級數(shù)為n，并由于反應(yīng)過程中胺液過量，將濃度假設(shè)為初始濃度，對傳質(zhì)速率微分方程進行簡化并取對數(shù)，可得線性方程

通過圖3中可以看出，不同種類單一胺液的二級反應(yīng)速率常數(shù)數(shù)量級相差很大，MEA超過10000 m3·(kmol·s)?1。MDEA為叔胺，二級反應(yīng)速率常數(shù)遠遠小于伯胺。通過數(shù)字可以明顯看出，MEA的傳質(zhì)速率優(yōu)于MDEA。并且隨著溫度的升高二級反應(yīng)速率常數(shù)變大。

反應(yīng)級數(shù)n計算結(jié)果相差不大，以胺液吸收溫度50℃，二氧化碳的壓力為0.21 MPa為例，計算結(jié)果如表1所示。

通過結(jié)果可以看出，不同種類單一胺液與CO2的反應(yīng)基本接近擬一級反應(yīng)。在兩種胺液中，伯胺的反應(yīng)速率常數(shù)較大，反應(yīng)速度較快的優(yōu)勢比較明顯。

圖3　胺液二級反應(yīng)速率隨溫度的變化Fig. 3　Second-order reaction rates of amines changing with temperature

表1　50℃時胺液吸收CO2的反應(yīng)級數(shù)Table 1　Reaction order of CO2absorption by amines under 50℃

3.1.3增強因子與傳質(zhì)速率本節(jié)對MEA、MDEA單一胺液共進行了40、45、50、55、60℃ 5個吸收溫度下的增強因子計算，以吸收溫度60℃為例，兩種不同胺液增強因子隨時間的變化如圖4所示，增強因子E隨溫度的變化如圖5所示。

圖4　60℃時不同種類胺液增強因子隨反應(yīng)時間的變化Fig. 4　Chemical enhancement factors of different amines changing with time under 60℃

圖5　胺液增強因子隨溫度的變化Fig. 5　Chemical enhancement factors of different amines changing with temperature

通過兩種不同種類單一胺液在吸收溫度60℃下的增強因子對比可以看出，兩種不同種類的胺液在反應(yīng)過程中，化學增強因子接近于直線，但反應(yīng)結(jié)束時，略有下降的趨勢，這是由于反應(yīng)過程中胺液相對于CO2為過量，胺液的濃度幾乎不變，化學增強作用保持一致，但實際過程中，在反應(yīng)結(jié)束時，胺液濃度略有下降，因此，導致曲線稍有下降。此外，不同種類胺液曲線有長短之分，曲線越短代表在反應(yīng)釜CO2含量相同的情況下，吸收時間越短，傳質(zhì)速率越快。從圖中可知，MEA的反應(yīng)速率要遠遠高于MDEA。通過增強因子隨溫度的變化曲線可知，隨著溫度的升高化學反應(yīng)增強因子逐漸增大，同樣，這也是由于二級反應(yīng)速率常數(shù)k2的增加引起的。

根據(jù)建立的動力學模型，計算了不同種類單一胺液在60℃不同吸收溫度下的傳質(zhì)速率隨時間的變化情況，如圖6所示。

圖6　60℃下不同種類胺液傳質(zhì)速率的對比Fig. 6　Comparison of mass transfer rates of amines under 60℃

通過圖6可以看出，在相同的吸收溫度下，MEA、MDEA兩種單一胺液傳質(zhì)速率均隨著時間的增長而逐漸降低，最終趨于0。其中，MEA由于與CO2均屬于液膜內(nèi)可以完成的快速反應(yīng)，因此，傳質(zhì)速率變化規(guī)律較為一致，反應(yīng)時間較短，大多數(shù)時間內(nèi)，均能保持較高的傳質(zhì)速率，但在接近吸收結(jié)束階段時，傳質(zhì)速率突然下降，分析原因認為是由于吸收實驗的初期，CO2分布比較均勻，其擴散作用對吸收的影響較為一致，隨著反應(yīng)的進行，氣液界面CO2濃度迅速降低，CO2擴散作用成為反應(yīng)的控制因素，因此造成傳質(zhì)速率下降趨勢加快，出現(xiàn)陡降；MDEA為叔胺，由于其分子中均不含氫質(zhì)子，不能與CO2直接反應(yīng)，因此，傳質(zhì)速率隨時間變化較為緩慢，反應(yīng)時間較長。上述兩種單一胺液傳質(zhì)速率的變化規(guī)律與實驗結(jié)果一致。

3.2混合胺液化學反應(yīng)動力學研究

3.2.1模型驗證本次模型驗證所用的混合胺液配比如表2所示，采用的氣體為CO2純酸氣，氣體壓力為0.21 MPa，氣液傳質(zhì)的吸收溫度控制在50℃，氣液傳質(zhì)反應(yīng)釜的攪拌速率為220 r·min?1。3種不同配比胺液的動力學模型驗證結(jié)果如圖7所示。

表2　MDEA+MEA混合胺液配比組分Table 2　Component ratios of MDEA+MEA mixed amines

圖7　MDEA+MEA混合胺液傳質(zhì)速率理論值與實驗值的對比Fig. 7　Comparison of MDEA+MEA mixed amine mass transfer rates of theoretical value with experimental value

通過圖7可以看出，本文建立的MDEA+MEA混合胺液的動力學模型準確性較好，但在反應(yīng)即將終止階段，傳質(zhì)速率實驗值較小，此時，3種不同配比下傳質(zhì)速率的實驗值和理論值偏差略大，且隨著MEA添加量的增加，這種誤差逐漸增大。MEA、MDEA單一胺液的傳質(zhì)反應(yīng)符合擬一級反應(yīng)，但是當MDEA+MEA混合胺液進行脫碳反應(yīng)時，由于胺液之間的交互作用使得其反應(yīng)速率大于相同濃度單一胺液的反應(yīng)速度。并且隨著MEA濃度的增大，混合胺液的交互作用也隨之增大，使得混合胺液反應(yīng)速度更快。因此MEA濃度較高混合胺液的反應(yīng)速度略大于擬一級反應(yīng)模型計算出的反應(yīng)速度，導致模型存在偏差。但這不影響總體模型的準確性以及后續(xù)進一步的分析。

3.2.2動力學參數(shù)的求解根據(jù)2.3節(jié)建立的混合胺液的動力學模型，計算混合總胺濃度為3 mol·L?1，不同吸收溫度（40、50和60℃），不同配比條件下的表觀反應(yīng)速率，如圖8所示。

圖8　不同溫度條件下不同配比混合胺液表觀反應(yīng)速率常數(shù)曲線Fig. 8　Apparent reaction rate of different component ratio mixed amines under different temperatures

通過圖8的結(jié)果對比可以看出，3種吸收溫度下，隨著MEA添加量的增多，兩種混合胺液的表觀反應(yīng)速率常數(shù)均逐漸增大，且在吸收溫度較低時，表觀反應(yīng)速率常數(shù)隨著MEA添加量的增加呈現(xiàn)線性增長，隨吸收溫度升高，逐漸偏離線性關(guān)系。這說明采用擬一級反應(yīng)來描述MDEA和MEA與CO2的反應(yīng)在吸收溫度較高時存在一定的偏差，吸收溫度較低時，準確度較高。此外，可以看出，MEA即使少量的添加也能增大反應(yīng)速率，說明MEA可以大大提高叔胺的吸收性能。

3.2.3增強因子與傳質(zhì)速率基于建立的動力學模型，分析了不同配比下混合胺液氣液傳質(zhì)過程的增強因子與傳質(zhì)速率，本次計算采用的二氧化碳氣體為0.21 MPa，吸收溫度為50℃，計算的結(jié)果如圖9～圖11所示。

圖9　不同配比混合胺液增強因子隨反應(yīng)過程的變化Fig. 9　Chemical enhancement factors of different component ratio mixed amines changing with time

圖10　2 mol·L?1MDEA+1 mol·L?1MEA的傳質(zhì)速率隨時間的變化Fig. 10　Mass transfer rate of 2 mol·L?1MDEA+1 mol·L?1MEA changing with time

圖11　不同配比混合胺液傳質(zhì)速率隨時間的變化Fig. 11　Mass transfer rates of different component ratio mixedamines changing with time

通過圖9可以得到：當配比選用2 mol·L?1MDEA +1 mol·L?1MEA時，混合胺液的增強因子最大。隨著反應(yīng)時間的推移，增強因子略微減小。這是因為隨著反應(yīng)的進行MEA的濃度減少速率大于MDEA的減少速率，增強因子會產(chǎn)生下降。由于胺液的量遠遠大于氣體的量，所以增強因子下降不明顯。

通過圖10可以看出，隨著反應(yīng)的進行，MEA含量降低，MDEA+MEA傳質(zhì)速率開始明顯下降。此外，由圖可以看出，混合胺液的傳質(zhì)速率并不是單純的相同濃度的兩個單一組分傳質(zhì)速率的疊加，由圖2 mol·L?1MDEA與1 mol·L?1MEA混合后，與2 mol·L?1MDEA和1 mol·L?1MEA傳質(zhì)速率的疊加之和相比還要高，特別是反應(yīng)剛開始階段。這是由于反應(yīng)開始階段，反應(yīng)主要以MEA為主，隨著反應(yīng)的進行，MEA逐漸被消耗完全，吸收過程轉(zhuǎn)而以MDEA為主。

上述現(xiàn)象存在的原因是存在交互作用，導致混合胺液的傳質(zhì)速率較單一胺液會大大增加。通過圖11可以看出，添加MEA之后，對兩種混合胺液來說，其傳質(zhì)速率都有提升。MEA含量越高，傳質(zhì)速率越大。這充分說明混合胺液之間存在交互作用，不同配比胺液交互作用的大小不同。當MEA含量為33.3%時，交互作用明顯，傳質(zhì)速率明顯提升。3.2.4交互作用通過對兩種混合胺液在3種不同MEA添加比例條件下的實驗，計算得出交互作用系數(shù)隨著MEA配比以及液相負荷的變化結(jié)果，如圖12所示。

圖12　不同MEA添加比例的交互作用系數(shù)Fig.12　Interaction coefficient of different MEA proportions

通過圖12可以看出兩種混合胺液表現(xiàn)出了明顯的化學反應(yīng)交互作用，隨著MEA添加比例的增加，交互作用系數(shù)快速增長。在MDEA+MEA混合胺液中，當MEA添加比例為33.3%時，交互作用系數(shù)達到0.5左右。

通過圖13可以看出，隨著混合胺液吸收的進行，兩種胺液的交互作用逐漸減弱。吸收開始階段，交互作用系數(shù)較高，此時，吸收主要以MEA為主。隨著反應(yīng)的進行，液相負荷逐漸增大，MEA逐漸被消耗，溶液中堿性變?nèi)?，此時，叔胺由于濃度較高，堿性比MEA高，逐漸成為吸收的主體胺液，此時，混合胺液的增強因子主要由叔胺提供。因此，可以看出，交互作用的大小與液相吸收負荷以及溶液中MEA的濃度均有直接的關(guān)系。

圖13　2 mol·L?1MDEA+1 mol·L?1MEA交互作用系數(shù)隨液相負荷的變化Fig. 13　Interaction coefficient of 2 mol·L?1MDEA+1 mol·L?1MEA changing with liquid load

4　結(jié)　論

（1）采用擬一級反應(yīng)建立的單一胺液化學反應(yīng)動力學模型可以很好地預測伯胺以及叔胺的氣液傳質(zhì)性能。MDEA+MEA混合胺液動力學模型與實驗值吻合較好，但隨著MEA濃度的增加，模型的準確度有所降低。

（2）對于單一胺液，從動力學參數(shù)分析來看，MEA的二級反應(yīng)速率常數(shù)k2較大，MDEA二級反應(yīng)速率常數(shù)遠遠小于MEA。隨著溫度的升高，二級反應(yīng)速率常數(shù)增大。從增強因子與傳質(zhì)速率分析來看，MEA單一胺液的增強因子E要遠遠大于MDEA。隨著氣液傳質(zhì)過程進行增強因子逐漸減小，當溫度升高時，增強因子變大。從傳質(zhì)速率分析來看，MEA傳質(zhì)速率遠遠大于MDEA，隨著氣液傳質(zhì)過程進行，傳質(zhì)速率逐漸減小。

（3）對于混合胺液，表觀反應(yīng)速率常數(shù)Kapp以及增強因子E隨著MEA濃度的增加以及溫度的升高而逐漸增大。MDEA+MEA混合胺液的增強因子大于各單一組分胺液增強因子的和。MDEA+MEA混合胺液交互作用系數(shù)隨著MEA濃度的增加而增大。但是隨著反應(yīng)的進行，MEA濃度逐漸減小，交互作用系數(shù)逐漸下降。當總胺濃度為3 mol·L?1時（2 mol·L?1MDEA +1 mol·L?1MEA），傳質(zhì)速率較大，吸收效果較好，為最優(yōu)配比。

符號說明

CA——氣相濃度，kmol·m?3

CAL——氣體在液相中的濃度，kmol·m?3

CAi——氣液界面處氣體的濃度，kmol·m?3

CA0——液相內(nèi)部所含氣體濃度，kmol·m?3

CB——液體濃度，kmol·m?3

CBi——每一時刻胺液在液相中的濃度，kmol·m?3

CBL——胺液在液相中的濃度，kmol·m?3

cCO2——CO2濃度，kmol·m?3

DAL——氣體在液相中的擴散系數(shù)，m2·s?1

DBL——胺液在液相中的擴散系數(shù)，m2·s?1

dz——z方向上的液膜厚度，m

E——增強因子

HA——亨利系數(shù)，kmol·(m3·MPa)?1

Ha——八田準數(shù)

k2——二級反應(yīng)速率常數(shù)，m3·(kmol·s)?1

k0L——無化學反應(yīng)時的傳質(zhì)系數(shù)，m·s?1

kov——總包反應(yīng)速率常數(shù)，s?1

k′——常數(shù)

N——傳質(zhì)速率，kmol·(m2·s)?1

NCO2——傳質(zhì)通量，kmol·(m2·s)?1

n——反應(yīng)級數(shù)

Δn——反應(yīng)過程中消耗的CO2的物質(zhì)的量，kmol

Pg——氣相分壓，MPa

S——胺液吸收面積，m2

τ——時間，s

α——反應(yīng)級數(shù)

β——化學反應(yīng)交互作用系數(shù)

下角標

A——氣體

B——胺液

L——液相

i——任一時刻

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Decarbonization reaction kinetics of MDEA and MEA

TANG Jianfeng1, ZHANG Guojun1, SHI Zelin1, HUANG Bin1, WANG Yue2, ZHAO Mingyu1
(1College of Pipeline and Civil Engineering, China University of Petroleum, Qingdao 266580, Shandong, China;2CCCC Gas & Heat Research and Design Institute Co., Ltd., Shenyang 110000, Liaoning, China)

Abstract:Based on the small reaction kettle experiment device, the data approximation could be adopt to establish the kinetics model by two-film theory. Then the reaction kinetics of amine solutions of MEA (monoethanolamine), MDEA (methyldiethanolamine) and both mixtures were analyzed by the model. The reaction kinetics models of MEA and MDEA, which was established by pseudo-first-order reaction, could forecast gas-liquid mass transfer performance of them well after experimental verification. The result showed that the interaction coefficient and mass transfer rate of MEA was higher than that of MDEA. The mass transfer rates decreased with the process of reaction. In addition, the apparent propagation rate constant and enhancement factor of mixed amine increased with the increasing temperature and the ratio of MEA. At last, it forecasted that the mixed amine of MDEA+MEA (2 mol·L?1+1 mol·L?1) had the better decarbonization performance, which had higher mass transfer rate with its enhancement factor of 0.5.

Key words:natural gas; decarbonization; MDEA; MEA; reaction kinetic; mass transfer

中圖分類號：TE 644

文獻標志碼：A

文章編號：0438—1157（2016）06—2355—08

DOI：10.11949/j.issn.0438-1157.20151480

項目基金：天然氣預處理用大型塔器研制(工信部聯(lián)裝 [2014]495 號)；中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費專項資金項目(14CX05033A)。

Corresponding author:Prof. TANG Jianfeng, tangpaper@126.com