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酸性氣體

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酸性氣體，溶於水中會發生反應形成酸，包括硫氧化物、氮氧化物等其他化合類物質，這類氣體在大氣中含量極其的少，在有些地區中甚至檢測不到。酸性氣體的存在會增加對管道和設備的腐蝕而影響其使用壽命。在天然氣低温分離過程中，CO2有可能形成乾冰而堵塞管道和設備；含H2S較多的天然氣燃燒時會出現異昧，燃燒所生成的SO2等化合物會污染環境；在催化加工中，含硫的烴類化合物會使催化劑中毒。因此，酸性氣體的脱除是天然氣淨化的主要任務之一。
中文名
酸性氣體
外文名
sour gas;acid gas
外    觀
酸性氣體
危    害
造成酸雨，危害生態環境
領    域
大氣污染控制工程
代表氣體
二氧化碳等

目錄

  1. 1 所屬學科
  2. 2 定義
  3. 3 酸性氣體
  1. 4 危害
  2. 5 性質
  3. 6 處理方法
  1. 7 酸性強弱

酸性氣體所屬學科

煤炭科技(一級學科) ；煤炭加工利用(二級學科) ；煤轉化(三級學科)；化學中的酸性氣體。

酸性氣體定義

酸性氣體指能與鹼作用生成鹽的氣體。

酸性氣體酸性氣體

CO2{二氧化碳}、Cl2{氯氣}、H2S{硫化氫}、HCl{氯化氫}、SO2{二氧化硫}等。

酸性氣體危害

有些酸性氣體對我們人類是有害的，如空氣被污染了其中就含有二氧化硫、三氧化硫等，這些氣體在下雨天與 氧氣等發生化學反應，生成硫酸的強酸性化學物質，硫酸具有強腐蝕作用，對地面的物體自然就會有腐蝕，這就是酸雨，酸雨特別是對樹木的影響最大，可以致死，嚴重影響人類生存環境，所以全世界特別關注環境，制定許多措施來減少生產污染空氣的工廠，發展綠色經濟，綠色生活 [1]  。

酸性氣體性質

實驗室有紅色石蕊試紙和藍色石蕊試紙，蒸餾水潤濕的紅色石蕊試紙遇鹼性氣體變藍蒸餾水潤濕的藍色石蕊試紙遇酸性氣體變紅。酸性氣體指能與鹼作用生成鹽的氣體。常見的非金屬氧化物形如二氧化碳。二氧化硫，常見非金屬氣態氫化物如鹵化氫，硫化氫,砷化氫屬此類，鹼性氣體指能與酸反應生成鹽的氣體如氨氣。同時一些與水反應後生成酸的氣體也認為是酸性氣體，如鹵素單質氯氣．溴蒸氣等，其它不成鹽氧化物氣體，穩定氣體如氫氣，氮氣，氧氣為中性氣體。

酸性氣體處理方法

化學吸收法
化學吸收法是指使用弱鹼性物質或水溶液與天然氣中的酸性氣體進行反應的化學過程，主要包括以下幾種方法：
(1) 鹼洗法。
鹼洗法是採用NaOH溶液洗滌天然氣，在洗滌過程中NaOH與天然氣中的H2S和CO2發生化學反應，生成碳酸鹽和硫化物溶於廢鹼液中，從而把酸性氣體從天然氣中脱除。
(2) 醇胺法。
醇胺法屬於一種化學反應與物理吸收相結合的方法。常用的醇胺有：一乙醇胺；二乙醇胺；二甘醇胺；三乙醇胺。
醇胺的分子結構顯示了其中至少有一個羥基(-OH)和一個氨基(-NH2或--NH)。其中羥基能增加醇胺在水中的溶解度，並且能夠降低化合物的蒸汽壓；氨基在水溶液中呈鹼性，促使其對酸性氣體的吸收。在使用醇胺脱除酸性氣體時，醇胺溶液一般配製成10%～30%的水溶液使用。由於醇胺與酸性氣體反應是可逆的，因此，我們可以採用加熱、低壓(或汽提)的方法對醇胺進行提純，從而達到醇胺的再生循環使用 [2]  。
(3) 碸胺法。
碸胺法採用的吸收溶液包含物理吸收劑和化學吸收劑兩個部分。環丁碸是物理吸收劑，
醇胺化合物是化學吸收劑。醇胺中的一乙醇胺，二乙醇胺，二異丙醇胺都可以與環丁碸，水混合作為吸收劑，由於二異丙醇胺對設備的腐蝕輕微，反應熱低，不易變質和發泡，因此，常選擇二異丙醇胺作為化學吸收劑。
(4) 氧化鐵(海綿鐵)法。
海綿鐵法是用浸透了含水的Fe2O3的木屑作為脱硫劑。主要用於脱除濃度低於24g/m的含H2S天然氣。H2S與Fe2O3。在反應塔中充分接觸發生化學反應生成Fe2S3，Fe2S3與空氣接觸氧化生成Fe2O3和S，從而達到氧化鐵再生的目的。
(5) 碳酸鹽法
碳酸鹽法主要採用碳酸鉀(K2CO3)溶液與酸氣進行化學平衡反應，從而脱除酸性氣體。
物理吸收法
物理吸收法是根據H2S和CO2在不同溶液中的溶解度隨温度和壓力的變化而改變或採用固體牀層進行表面吸附，從而達到脱除H2S和CO2的目的。主要的物理吸收法有：
(1) 物理溶劑。
常用於脱除H2S和CO2的物理溶劑有：碳酸丙烯酯、磷酸三丁酯、二甘醇二甲醚、甲基吡咯烷酮、水等。
(2) 固體吸附劑。
多采用的是分子篩。
(3) 半透膜。
半透膜只讓極性分子通過，如H2S、CO2和H2O等，一部分天然氣也會透過半透膜在尾氣中排出。在採用半透處理時需要考慮尾氣的處理和利用,半透膜通常作成卷狀 [2]  。

酸性氣體酸性強弱

由強到弱依次為：高氯酸，氫碘酸，硫酸，氫溴酸，鹽酸，硝酸，碘酸（以上為強酸，瞭解即可，大學涉及強弱排序），草酸（乙二酸），亞硫酸，磷酸，丙酮酸，亞硝酸（以上五種為中強酸），檸檬酸，氫氟酸，蘋果酸，葡萄糖酸，甲酸，乳酸，苯甲酸，丙烯酸，乙酸，丙酸，硬脂酸，碳酸，氫硫酸，次氯酸，硼酸，硅酸,苯酚（其餘為弱酸或極弱酸）。
參考資料
  • 1.    安娜主編．日益重要的環境科學：北京工業大學出版社，2012.01
  • 2.    謝梅波 趙金剛 王永清編著,海上油氣田開發工程技術和管理,石油工業出版社,2005年04月第1版,第453頁