脱硫剂溶液泡沫性能的测试方法

摘要

一种脱硫剂溶液泡沫性能的测试方法,包括如下步骤:a)将脱硫剂溶液放入一量筒;b)将盛有脱硫剂溶液的量筒放入一恒温槽,恒温槽的温度设定为40℃;c)将流量为1.6－2.4L/min的空气通过一位于通气管路末端的泡沫头通入所述量筒的底部;d)通过肉眼观察而测出连续通气较短的一段时间和较长的一段时间之后试样的泡沫高度,以之分别代表起泡性和泡沫稳定性;以及e)依次将恒温槽的温度重新设定为90℃和40℃,分别重复上述的各步骤a)～d)。

说明书

本发明涉及脱硫剂溶液泡沫性能的测试方法。

从炼厂气、天然气等工业气流中脱除硫化氢、二氧化碳等酸性气体，醇胺法工艺是普遍公认和广泛使用的脱硫方法之一。醇胺法脱硫工艺自1930年以来已经取得了长足的进步，曾先后使用过一乙醇胺法(MEA)、二乙醇胺法(DEA)、二甘醇胺法(DGA)、二异丙醇胺法(DIPA)、三乙醇胺法(MEA)和N-甲基二乙醇胺法(MDEA)。目前国际上又开发及使用高空间位阻胺法，但是无论使用哪一种醇胺法都存在胺溶液发泡的可能性。溶液发泡将导致脱硫装置处理能力严重下降，胺溶液再生不合格，脱硫效率达不到设计水平，净化气中硫化氢含量超标。溶液发泡还会引起雾沫夹带，大量胺溶液随气流带走，溶液损耗急剧增加，引起溶液浪费，从而造成严重的经济损失。此外，胺溶液发泡还会引起操作波动、延长反应时间、消耗动力等问题。因此，防止胺溶液发泡是脱硫装置操作所面临的重要问题之一。

导致脱硫剂溶液发泡的原因很多，如原料气带入的表面活性剂物质和重烃类物质；胺溶液中的降解产物及因腐蚀而产生的固体颗粒；装置补充水中含氯过多；过高的操作气速等等，其中脱硫剂溶液本身的发泡性能也是一个重要的原因。

为了防止胺溶液发泡，通常采取的措施有：(1)原料气的有效分离；(2)胺溶液的过滤和闪蒸；(3)加入消泡剂。由于好的消泡剂具有较低的表面张力、减少溶液的MARANGONI效应、降低溶液的表面粘度和溶液粘度的作用，因此，添加消泡剂的方法成为工业生产中用来防止胺溶液发泡最常用的方法。

然而，目前在该领域尚没有一种专门用于测试或评定脱硫剂溶液泡沫性能的方法和装置，因而不能对脱硫剂本身的泡沫性能作准确的评定，更不能对所采用的消泡剂的性能加以测试和评定。因此，在脱硫剂进而是消泡剂的测试评定方面无章可循，极大地阻碍了脱硫剂和消泡剂的开发利用。

为此，本发明的目的在于，提供一种专门用于测试或评定脱硫剂溶液泡沫性能的方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种脱硫剂溶液泡沫性能的测试方法，包括如下步骤：

a)将脱硫剂溶液放入一量筒；

b)将盛有脱硫剂溶液的量筒放入一恒温槽，恒温槽的温度设定为40℃；

c)将流量为1.6-2.4L/min的空气通过一位于通气管路末端的泡沫头通入所述量筒的底部；

d)通过肉眼观察而测出连续通气较短的一段时间和较长的一段时间之后试样的泡沫高度，以之分别代表起泡性和泡沫稳定性；以及

e)依次将恒温槽的温度重新设定为90℃和40℃，分别重复上述的各步骤a)～d)。

利用本发明的装置和方法，可以测试不同脱硫剂的泡沫性能及不同流量下脱硫剂的泡沫性能，并且能对添加到脱硫剂中的不同种类或不同浓度的消泡剂加以测试评定。这种泡沫测定方法无论对何种脱硫剂溶液均有较好的重复性，重复试验时的误差很小。因此，有利于脱硫剂的开发、评定，对脱硫剂在工业应用中具有十分重要的意义。

通过以下结合较佳实施例的描述，可以更清楚地理解本发明的其它目的、优点和特征。

图1是用于实施本发明的脱硫剂溶液泡沫性能试验方法的装置的示意图。

如图1所示，该试验装置主要包括一量筒1、一恒温槽2、一空气泵3、一调节阀4、一流量计5、通气管路6和泡沫头7。

量筒1最好是容积为1000毫升的标准量筒，被放在水浴恒温槽2中，藉以控制试验的温度。量筒1和恒温槽2都是用透明材料制成的，以便试验者用肉眼观察。

空气泵3通过通气管路6连通至量筒1的底部。在管路6中设置有调节阀4和流量计5，藉以控制空气流量。泡沫头7设置在管路6的位于量筒1底部的末端，用以使空气自下而上地扩散而鼓出起泡。量筒1的上部连通至外侧，以便排出空气。

考虑到材料在脱硫剂溶液中的化学稳定性，管路6由金属制成，而泡沫头7是用诸如氧化铝之类的陶瓷材料制成的。泡沫头7的参数主要是微孔直径和空气渗透率，这里选取微孔直径为55～65μm，空气渗透率为4000～5000L/min的泡沫头。

另外很重要的一点是，泡沫头7与通气管路6之间是用粘接剂粘接的。由于本试验是在特殊的条件下进行的，因而这里所采用的粘接剂必须具有耐高温、耐水、耐碱的性质，并能粘接金属与陶瓷这两种异质材料。现有的用于金属和陶瓷的粘接剂主要是无机硅酸盐、硫酸盐类粘接剂，它们虽然能够粘接金属与陶瓷，但耐高温、耐水、耐碱性差，不适用于本发明。为此，在本发明中采用了由改性环氧树脂和改性胺组成(体积比约为2∶1)的粘接剂来粘接泡沫头7和管路6。这种引进了多官能团的改性粘接剂可提高交联密度，减弱水的渗透作用，因而具有耐高温、耐水、耐碱的性质，是适用于本发明的一种理想的粘接剂。

下面将描述利用该装置来测试脱硫剂溶液泡沫性能的方法。

首先调节恒温槽2，使水浴温度控制在40℃，将一定量的试验加入量筒1，并恒温10～15分钟，记录下量筒中液面的高度。然后，在40℃的温度和规定的流量(或称流速)下，通过肉眼观察而测出连续通气1分钟和5分钟后试样的泡沫高度，以之分别代表起泡性和泡沫稳定性。

将温度条件改变为90℃，测出起泡性和泡沫稳定性。再将温度条件改变为40℃，测出起泡性和泡沫稳定性。因此，试验时是对同一个试样在三个温度条件下连续地试验，一般不考虑中间添加及更换新试样。

之所以要改变温度条件(40℃-90℃-后40℃)是为了最大限度地模拟工业上从吸收—解吸—再吸收的过程。实际生产时，吸收温度约为40℃，解吸温度约为120℃。但考虑到用水作恒温介质，更考虑脱硫剂在常压高温下易挥发的性质，将试验中模拟解吸的温度设定为90℃。

试验中另一个很重要的因素是空气流量的选取。实际工业过程中的流速约为1m/s，而在本试验中并没有机械地模拟照搬，而是采取1.6～2.4L/min，最好是大约2L/min的流量(大约相当于0.01m/s的流速)。虽然该流量的数值远低于工业过程的流速，但我们发现，对各种脱硫剂(例如MEA、DEA、MDEA、DIPA、MDEA+环丁砜+水，等等)，在该流量范围内，恰恰最能体现各种脱硫剂溶液泡沫性能的显著差异。若流量过低，就没有显著的区分作用；若流量过高，会给操作带来困难，而且区分作用也不明显。

虽然以上结合一较佳实施例对本发明进行了描述，但应该理解，熟悉本领域的人员应该可以在阅读以上文字的基础上作出各种等同的变型或附加。例如，代表起泡性和泡沫稳定性的通气时间可以选取其它适当的数值(如分别通气30秒～1分钟和6～7分钟)，只要测得的泡沫性能具有重复性即可。因此，本发明的保护范围应由所附权利要求书来限定。