عوامل آلوده کننده آمین

- عوامل آلوده کننده آمین :

مواد آلوده کننده آمین، به پنج دسته تقسیم  می شوند :

v     نمکهای مقاوم به حرارت[1]

v     محصولات فساد[2]

v     مواد شیمیایی تزریق شده سرچاهی یا حین عملیات[3]

v     هیدروکربونها[4]

v     ذرات معلق و ریز[5]

به طور معمول، همه این آلوده کننده ها در تمامی سیستمهای آمین به طور همزمان وجود دارند. اما بسته به شرایط، مقدار آنها و میزان تاثیر آنها بر روی سیستم تغییر می کند. به طور کلی، این مواد معمولاً برای آمین مناسب نمی باشد. به طور كلي به هر چیزی، غیر از آمین فعال و آب، آلودگی یا پسماند اطلاق می شود.      این آلودگیها، با استفاده از فرمول ذیر در نمونه ها مشخص می شود :

% Wt Residue = 100 – Wt % Free Amine – Wt % Water

 

 - نمکهای مقاوم به حرارت:

مهمترین و نگران کننده ترین مواد آلوده کننده آمین، نمکهای مقاوم به حرارت می باشند. در اصل آنیونهای اسیدهای قوی نظیر فرمات، استات، تیو سولفات، تیو سیانات و کلراید می توانند مولکولهای آمین را به صورت نمک به دام انداخته، به طوریکه به وسیله حرارت قابل احیاء و آزادسازی نباشند. از این رو، این مواد، نمکهای مقاوم به حرارت نامیده می شوند.

            نمکهای مقاوم به حرارت نه تنها باعث کاهش قدرت جذب گازهای اسیدی در آمین می شوند، بلکه باعث ایجاد خوردگی و یا تشدید آن نيز می شوند. گاهی اوقات در صنعت از اين مواد به عنوان آلوده کننده های آمین نيز نام برده می شود در حالیکه نمکهای مقاوم به حرارت، تنها بخشی از مواد آلوده کننده   - اندازه گیری نمک های مقاوم به حرارت:

نمکهای مقاوم به حرارت می تواند معانی متفاوتی داشته باشد. گاهی اوقات به آنیونهای نمکهای مقاوم به حرارت، گاهی به آنیونهای متصل به کاتیون آمین یعنی آمین مقاوم به حرارت و گاهی نيز به آنیون نمکهای مقاوم به حرارت که به کاتیون سدیم متصل می باشند، اطلاق می شود. نمکهای مقاوم به حرارت می توانند به سه راه مختلف گزارش شوند. دانستن اختلاف این سه روش در هنگام مقایسه میزان آلودگی ها در آمین بسیار مهم است.

v     آنیونهای HSS اندازه گیری شده به عنوان درصد کلی محلول، که به صورت زیر بیان می شوند.

HSS Anions – Weight Percent Of Solution

v   آنیونهای HSS که به آمین متصل شده اند، در اصل تعداد کاتیونهای آمین که با آنیونهای مقاوم به حرارت واکنش داده و به تله افتاده اند را  HSAS می نامند.

HSS – As Weight Percent Amine

v      HSS – As Percent Amine Capacity (As Percent Total Amine)  

به عنوان مثال دیگری می توان آلودگیهای نمونه MDEA را به سه روش مختلف بیان نمود :

Amine Stenght Wt % = 30.5

HSS Anions Wt %=5.33

HSS Expressed As Wt % As MDEA= 13.13

HSS As Percent Amine Capacity= 43.05

MDEA MW = 119

HSS Anions MW = 48.2

بنابراین هنگام مقایسه آنالیزها توسط آزمایشگاههای مختلف به مبناها باید توجه نمود.

 - محصولات فساد:

محصولات فساد، به محصولاتی گفته می شود که، از واکنش بین مولکولهای آمین، شکسته شدن و یا تغییر شیمیایی آن پدید می آید. اما به طور عمده، این مواد از شکسته شدن مولکول بازی آمین بوجود می آیند و اغلب غیر قابل بازگشت می باشند. به عنوان مثال مشتقات اتیلن دی آمین               ( THEED در DEA و HEEU در MEA ) که با حضور O₂، CO₂ و COS، در سیستم تصفیه گاز با آلکانول آمینها به وجود می آیند. بعضی از محصولات  فساد در نتیجه واکنش برگشت پذیر، یا تعادل شیمیایی با مولکول آمین ايجاد مي گردند. فرمالدئیدها، در آمینهای نوع اول، دوم و  BHEEU در DGA، مثالهایی از این نوع فساد می باشند. وجود نمکهای مقاوم در همه حلالها معمول است ولی محصولات فساد، به نوع محلول بستگی دارد.

در اندازه گیری میزان محصولات فساد آمین دو مشکل اساسی وجود دارد. از یک طرف، محصولات فساد قدرت قلیایی دارند و تحت تیتراسیون نرمال، به عنوان آمین شناخته می شوند. بنابراین می توانند باعث اشتباه در اندازه گیری قدرت جذب شوند، در حالیکه این مواد قدرت جذب گازهای اسیدی را ندارند. از طرف دیگر، محصولات فساد آمین نظیر Bicine در آزمایشگاه به سختی اندازه گیری می شوند و هزینه اندازه گیری آنها نیز زیاد است. از این رو کمتر اندازه گیری می شوند. در این بخش محصولات فساد DEA و MDEA به اختصار بیان می شود.

 

 - محصولات ناشی از فساد دی اتانول آمین:

v   فرمالدئیدها ( آمینهای n – فرمیل ) محصولات فسادی هستند که معمولاً در آمینهای نوع اول و دوم یافت  می شوند. تحت شرایط خاصی، آمینهای نوع اول و دوم با اسید فرمیک موجود در محلول، تشکیل اسیدهای   n – فرمیل می دهند.

داده های موجود در محلولهای فرآیندی حاوی فرمات، نشان می دهد که واکنش تعادلی ذیر بین نمک مقاوم به حرارت فرمات و n – فرمیل دی اتانول آمین برقرار است :

آب + DEA-F  DEA + اسید فرمیک

            با توجه به واکنش تعادلی فوق، می توان DEA-F را مجدداً به DEA و اسید فرمیک تبدیل نمود.

v     تریس هیدروکسی اتیل اتیلن دی آمین[6]، محصول فساد آمین DEA است که در اثر واکنش با CO₂ ایجاد   می شود. در خصوص مکانیسم واکنش و طبیعت خورنده THEED منابع زیادی موجود است. در این منابع، بیشتر روی واکنش DEA با CO₂ بحث شده است در حالیکه، این ماده (THEED) در سیستمهای ترکیبی H₂S و CO₂ نیز دیده می شود.

v   معمولاً وجود THEED در سیستمهای تصفیه H₂S، CO₂ با DEA، باعث ایجاد پلیمرهای آمین می شود. این پلیمرها از واکنشهای زنجیره ای THEED با مولکولهای DEA تشکیل شده و تولید زنجیر مولکولهای اتیلن دی آمین می کنند.

v   حضور ترکیبات شیمیایی نظیر اکسیژن می تواند مولکول DEA را به مولکولهای آمین کوچکتر تبدیل کند. MEA یکی از آمینهایی است که می تواند در اثر فساد DEA بوجود آید. با توجه به ارتباط خوردگی تنشی ناشی از آمین[7] در حضور MEA، لازم است حضور MEA  در سیستمهای حاوی DEA اندازه گیری شود. مولکول MEA بوجود آمده نیز، می تواند با توجه به واکنشهای گفته شده، به محصولات دیگری تبدیل شود.

v     در اثر حضور DEA و مواد واسطه ناپایدار، بیس - (هیدروکسی) گلایسین[8]  بوجود می آید. این ماده باعث خوردگی در سیستم می شود.

 

 - محصولات ناشی از فساد متیل دی اتانول آمین:

در سیستمهایی که از MDEA استفاده می شود، حضور محصولاتی از قبیل MMEA، DEA، Bicine و ... قطعی است. با توجه به تولید این محصولات، تمامی مطالب ذکر شده در خصوص محصولات فساد در قسمت قبل، در این قسمت نیز صادق می باشد. این محصولات در سیستم تجمع پیدا کرده و خود باعث محصولات فساد می شوند. حضور آمینهای نوع اول و دوم نیز می تواند روی انتخابگری محلول واحد تصفیه گاز تأثیرگذار باشد.

 

 - مواد شیمیایی تزریقی:

بازدارنده های خوردگی که در عملیات بالادستی خطوط انتقال گاز به پالایشگاه، به گاز اضافه می شوند و همچنین مواد تزریقی به آمین واحدهای تصفیه گاز، نظیر آنتی فوم های شیمیایی، می توانند در جریان آمین گردشی تغلیظ شده و باعث آلودگی آمین شوند. اگرچه افزودن این مواد برای کنترل عملیات واحدها مورد نیاز می باشد، اما تزریق آنها در طول زمان، باعث آلودگی جدی آمین و بروز مشکلاتی نظیر گرفتگی و تغییر خواص فیزیکی محلول آمین، خصوصاً ویسکوزیته و ضریب انتقال جرم خواهند شد.

 

   هیدروکربونها:

هیدروکربونهای سنگین موجود در جریان گاز، می توانند در برج جذب میعان شده و وارد فاز آمین شوند. علاوه بر این، روغنهای روان کننده که در تجهیزات سرچاهی استفاده می شوند نیز، منبع دیگری برای آلودگی آمین می باشند. این مواد در مرحله ابتدايی باعث ایجاد كف و در مراحل بعدی و پس از تغلیظ ، می تواند خواص فیزیکی محلول آمین را تغییر دهند.

 

  ذرات ریز و معلق:

ذرات غیر محلول از قبیل : سولفیدهای آهن، فلزات ناشی از خوردگی تجهیزات، کربن فعال و ذرات جداشده از فیلترهای آمین، می توانند باعث آلودگی آمین، گرفتگی تجهیزات و فوم زایی بیشتر محلول آمین شوند.

---

[1] .HSS: Heat Stable Salts

[2] . Degradation

[3] . Injection Chemicals

[4] . Hydrocarbons

[5] . Particulates

[6] . THEED

[7] . ASCC

[8] . Bicine

--
Farid Bensaeed