بخشی از مقاله
چکیده
در بسیاری از واحد های صنایع پتروشیمی جداسازی و استحصال دی اکسید کربن یا سولفید هیدرژن از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. بدین منظور در بسیاری از این واحد ها از جاذب های آمینی برای جذب و جدا سازی گازهای فوق استفاده می شود. یکی از پر مصرف ترین جاذب های آمینی، متیل دی اتانول آمین - - MDEA فعال شده می باشد که به دلیل مصرف انرژی و نرخ خوردگی و فساد پایین تر به طور گسترده در صنعت پتروشیمی و نفت مورد استفاده قرار گرفته است.فرایند جذب و دفع CO2 و H2S سولفید به وسیله MDEA به دما وابسته است. کنترل دمای MDEA در فرایند جذب و دفع دی اکسید کربن بسیار حائز اهمیت بوده که معمولا به وسیله آب کولینگ این تبادل حرارتی در مبدل ها انجام می گیرد.[1]
با گذشت زمان ممکن است در اثر خوردگی درمسیر ها و مبدل ها، مقداری از MDEA به آب کولینگ نفوذ کند که این مشکل علاوه بر حدر رفت این ماده گران قیمت که نوعی خسارت مادی به واحد صنعتی مربوطه محسوب می شود، اثرات خوردگی زیانبار را به بار آورده و موجب آلودگی محیط زیست می شود. لذا استفاده از روشی موثر جهت شناسایی و اندازه گیری مقادیر بسیار جزئی MDEA در آب کولینگ و مسیر های مشکوک به نشتی بسیار با اهمیت بوده و می تواند به عنوان عاملی هشدار دهنده از بروز خسارت های یاد شده جلوگیری کند.در این روش ابداعی مقادیر بسیار کم از MDEA درون آب با استفاده از روش اسپکتروسکوپی در حد 10 mg/lit شناسایی و تعیین مقدار می شود. سهولت، سرعت، دقت و صحت بسیار زیاد از ویژگی های منحصر به فرد این روش می باشد. تعیین غلظت MDEA با این روش برای نخستین بار انجام می پذیرد.
کلمات کلیدی: دی اکسید کربن، سولفید هیدروژن، متیل دی اتانول آمین، جاذب، اسپکتروسکوپی
.1 مقدمه:
متیل دی اتانول آمین - MDEA - یک آمین نوع سوم با دانسیته 1/04 g/cm" و فرمول مولکولی CH3N - C2H4OH - 2 می باشد. جرم مولکولی آن برابر با 119/16 g/mol و نقطه جوش آن 247 œC است.به منظور جذب CO2 و H2S این ماده را با مقدار حدودی %5پیپرازین مخلوط کرده و به اصطلاح آن را فعال می کنند. در برخی صنایع مانند صنعت پتروشیمی اوره و آمونیاک تولید CO2 از گاز طبیعی و هوا تا غلظت %99/99 لازم می باشد. لذا جداسازی این گاز از مخلوط گاز های همراه، از اهمیت ویژه ای برخوردار است. همچنین در صنعت نفت و نیز پتروشیمی جداسازی H2S نیز دارای اهمیت بالایی می باشد. استفاده از MDEA یکی از پرکاربردترین ماده برای این منظور است.
به همین علت مخلوطی با یک غلظت مشخص از MDEA و پیپرازین در یک مخزن درست کرده و از طریق پمپ هایی این مخلوط را وارد برج جذبی می گنند که قرار است H2S و یا CO2 در آن جذب شود. بعد از این مرحله، مخلوط MDEA و پیپرازین غنی از گازهای فوق می شوند. که بعد از طی مسیر هایی وارد برج دفع شده و در آنجا با اعمال دماو فشار مناسب دفع اتفاق می افتد. در طی این مراحل مبدل ها و قطره گیر های متعددی وجود دارد که به ترتیب کار تبادل دمایی و جداسازی قطرات مایع از گاز خالص را بر عهده دارند. [1,2] این مسیرها هر کدام با گذشت زمان ممکن است دچار خوردگی شده و باعث نشتی از محل اتصالها شود و آمین به درون آب های سطحی، آب کولینگ و یا سیستم های بخار وارد شده و از غلظت آمین کاسته شود.
اندازه گیری میزان نشتی آمین در این آب ها به دلیل حجم زیاد آب و نشتی کم، بسیار مشکل می باشد و در مواردی قابل اندازه گیری نیست و اعدادی را به صورت درصدی با روش های معمول می توان به دست آورد. بنابراین مقادیر کمتر از درصد و در حد ppm با روش های معمول به هیچ وجه قابل اندازه گیری نبوده و نیز قابل شناسایی نیست. با استفاده از HPLC می توان این مقادیر را سنجش نمود. [3] اما این دستگاه بسیار گران قیمت می باشد و نیز در معرض آلایندگی طیفی قرار می گیرد و نمونه های آمین را ابتدا باید از وجود مزاحمت ها پاک کرده که این فرایند، یک فرایند وقت گیر می باشد و دارای تکرار پذیری و صحت خوبی نیست.تعیین غلظت آمین با دستگاه اسپکتروفتومتر تاکنون انجام نشده است و یک روش کاملا جدید می باشد. این روش دارای تکرار پذیری و دقت، صحت، سرعت و هزینه ی بسیار کمتر از روش های دیگر است و هم می تواند برای شناسایی و هم تعیین مقدار آمین به کار برده شود.
-2مواد و استاندارد ها:
مواد و استانداردهای لازم از شرکت مرک آلمان و با درجه ی خلوص بسیار بالا خریداری شده است.مایع متیل دی اتانول آمین %99، جامد پیپرازین با %100-98، سدیم پتاسیم تارتارات%98، سولفات مس%100-99، پتاس%99، هیدروکلریک اسید 1M
-3وسایل و تجهیزات:
یک دستگاه اسپکتروفتومتر ساخت شرکت وریان - - VARIAN تک پرتویی با سل نگهدار و سل 4cm ، pH متر متروم مدل 731 با الکترود شیشه
-4شرح روش:
در این روش MDEA با سولفات مس واکنش داده و کمپلکس آبی شفاف به دست می آید. که در طول موج 582 nm در محدوده ی حداکثری جذب قرار می گیرد .[4]واکنش فوق در حضور سدیم پتاسیم تارتارات و در محیطی قلیایی انجام می گیرد. هدف از افزودن سدیم پتاسیم تارتارات در این واکنش، جلوگیری از تشکیل Cu - OH - 2 و یا Cu+2 می باشد. این روش نیز یکی از روش های شناسایی آمین ها می باشد. اما آمین های حلقوی با سولفات مس واکنش نداده و بنابراین ترکیب حلقوی پیپرازین برای انجام این واکنش مزاحم نخواهد بود.اساس روش شامل تشکیل دو محلول می باشد که یکی از آنها سولفات مس%7/5 در آب و محلول دیگر مخلوط سدیم پتاسیم تارتارات و پتاس هر کدام با غلظت %2/5 می باشد. طبق بهینه سازی های انجام شده از هر کدام از این معرف ها میزان 10 mL برای هر آزمون لازم می باشد.
-5کالیبراسیون و محدوده ی خطی:
محلول های استاندارد با غلظت های موجود در جدول و مدیای آب مقطر ساخته شدند. تمامی استانداردها و نمونه های مورد نظر به علاوه ی افزایش 10 mL از هر کدام از محلول های سولفات مس و سدیم پتاسیم تارتارات، با آب به حجم 100 mL رسانده شد.برای بررسی پایین ترین محدوده ی کالیبراسیون، 10 استاندارد با غلظت 10ppm ساخته شد و جذب های آن ها قرائت گردید. نتایج آن ها عبارت بودند از 0/02، 0/021، 0/02، 0/023، 0/017، 0/021، 0/019، /019، 0/022، 0/018 که انحراف استاندارد این اعداد برابر 0/000018 می باشد و نشان از تکرار پذیر بودن فوق العاده ی روش می باشد. این نمودار کالیبراسیون برای محدوده های پایین تراز 10 ppm نیز خطی است. اما در اینجا به این محدوده اکتفا شده و به نظر می رسد
