醇胺與硫化氫、二氧化碳的主要化學(xué)反應(yīng)
評(píng)論： 更新日期：2016年10月06日
醇胺化合物分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是其中至少有一個(gè)羥基和一個(gè)胺基。羥基可降低化合物的蒸氣壓，并能增加化合物在水中的溶解度，因而可配制成水溶液；而胺基則使化合物水溶液呈堿性，以促進(jìn)其對(duì)酸性組分的吸收。化學(xué)吸收法中常用的醇胺化合物有伯醇胺(例如MEA、DGA，含有伯胺基-NH2)、仲醇胺(例如DEA、DIPA，含有仲胺基=NH)和叔醇胺(例如MDEA，含有叔胺基≡N)三類，可分別以RNH2、R2NH及R2R’N(或R3N)表示。
作為有機(jī)堿，上述三類醇胺均可與H2S發(fā)生以下反應(yīng)：
然而，這三類醇胺與C02的反應(yīng)則有所不同。伯醇胺和仲醇胺可與CO2發(fā)生以下兩種反應(yīng)：
公式(2-2)是主要反應(yīng)，反應(yīng)生成氨基甲酸鹽；公式(2-3)是次要反應(yīng)，反應(yīng)生成碳酸鹽。
由于叔胺的≡N上沒有活潑氫原子，故僅能生成碳酸鹽，而不能生成氨基甲酸鹽：
以上這些反應(yīng)均是可逆反應(yīng)，在高壓和低溫下反應(yīng)將向右進(jìn)行，而在低壓和高溫下反應(yīng)則向左進(jìn)行。這正是醇胺作為主要脫硫脫碳溶劑的化學(xué)基礎(chǔ)。
上述各反應(yīng)式表示的只是反應(yīng)的最終結(jié)果。實(shí)際上，整個(gè)化學(xué)吸收過程包括了H2S和CO2由氣體向溶液中的擴(kuò)散(溶解)、反應(yīng)(中間反應(yīng)及最終反應(yīng))等過程。例如，反應(yīng)(2-1)的實(shí)質(zhì)是醇胺與H2S離解產(chǎn)生的質(zhì)子發(fā)生的反應(yīng)，反應(yīng)(2-2)的實(shí)質(zhì)是CO2與醇胺中活潑氫原子發(fā)生的反應(yīng)，反應(yīng)(2-4)的實(shí)質(zhì)是酸堿反應(yīng)，它們都經(jīng)歷了中間反應(yīng)的歷程。
此外，無論伯醇胺、仲醇胺或叔醇胺，它們與H2S的反應(yīng)都可認(rèn)為是瞬時(shí)反應(yīng)，而醇胺與CO2的反應(yīng)則因情況不同而有區(qū)別。其中，伯醇胺、仲醇胺與CO2按公式(2-2)發(fā)生的反應(yīng)很快，而叔醇胺與C02按公式(2-4)發(fā)生的酸堿反應(yīng)，由于CO2在溶液中的溶解和生成中間產(chǎn)物碳酸氫胺的時(shí)間較長(zhǎng)而很緩慢，這也許是叔醇胺在H2S和C02同時(shí)存在下對(duì)H2S具有很強(qiáng)選擇性的原因。
醇胺除與氣體中的H2S和CO2反應(yīng)外，還會(huì)與氣體中存在的其他硫化物(如COS、CS2、RSH)以及一些雜質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。其中，醇胺與CO2、漏入系統(tǒng)中空氣的O2等還會(huì)發(fā)生降解反應(yīng)(嚴(yán)格地說是變質(zhì)反應(yīng)，因?yàn)榻到庀抵笍?fù)雜有機(jī)化合物分解為簡(jiǎn)單化合物的反應(yīng)，而此處醇胺發(fā)生的不少反應(yīng)卻是生成更大分子的變質(zhì)反應(yīng))。醇胺的降解不僅造成溶液損失，使醇胺溶液的有效濃度降低，增加了溶劑消耗，而且許多降解產(chǎn)物使溶液腐蝕性增強(qiáng)，容易起泡，以及增加了溶液的黏度。
