二甲基-1,3-二氨基丙烷：酸性氣體吸收劑的工業(yè)應(yīng)用探析

在化工行業(yè)里，處理酸性氣體一直是環(huán)保與生產(chǎn)并重的大事。從煉油廠到天然氣凈化，再到燃煤電廠和金屬冶煉廠，各種來(lái)源的廢氣中往往含有大量的硫化氫（h?s）、二氧化碳（co?）以及二氧化硫（so?）等酸性成分。這些氣體不僅對(duì)環(huán)境有害，還會(huì)腐蝕設(shè)備、影響產(chǎn)品質(zhì)量，甚至威脅操作人員的健康。

于是，一種名為“二甲基-1,3-二氨基丙烷”（dimethyl-1,3-diaminopropane，簡(jiǎn)稱dmdap）的化合物逐漸走入了人們的視野。它雖然名字聽(tīng)起來(lái)有點(diǎn)拗口，但用起來(lái)卻十分順手，尤其是在酸性氣體吸收領(lǐng)域，表現(xiàn)得尤為出色。

一、什么是二甲基-1,3-二氨基丙烷？

首先，我們來(lái)認(rèn)識(shí)一下這位“幕后英雄”。

化學(xué)式為c?h??n?的二甲基-1,3-二氨基丙烷，是一種無(wú)色至淺黃色的液體，具有輕微的氨味。它的結(jié)構(gòu)中含有兩個(gè)氨基（–nh?），分別位于碳鏈的1號(hào)和3號(hào)位置，同時(shí)在2號(hào)位上還有一個(gè)甲基（–ch?）取代基。這種結(jié)構(gòu)賦予了它良好的堿性和選擇性，特別適合用于吸收酸性氣體。

表1：二甲基-1,3-二氨基丙烷的基本物化參數(shù)

參數(shù)名稱	數(shù)值或描述
分子式	c?h??n?
分子量	102.18 g/mol
外觀	無(wú)色至淺黃色透明液體
沸點(diǎn)	156–158°c
密度	約0.89 g/cm3（20°c）
溶解性	可溶于水、醇類(lèi)、醚類(lèi)等多種有機(jī)溶劑
ph值（1%溶液）	約10.5–11.2
黏度（25°c）	約2.3 mpa·s
閃點(diǎn)	52°c
氣味	輕微氨味

從物理性質(zhì)來(lái)看，它屬于中等揮發(fā)性的有機(jī)胺，具備一定的熱穩(wěn)定性，能夠在較寬的溫度范圍內(nèi)使用。這也讓它在實(shí)際工業(yè)應(yīng)用中表現(xiàn)出良好的適應(yīng)性。

二、為什么選它？——酸性氣體吸收劑的“性格分析”

在眾多胺類(lèi)吸收劑中，像mea（單胺）、dea（二胺）、mdea（甲基二胺）等都是“老面孔”，它們?cè)诿摿蛎撎碱I(lǐng)域已經(jīng)服役多年。而二甲基-1,3-二氨基丙烷之所以能脫穎而出，是因?yàn)樗谝韵聨讉€(gè)方面表現(xiàn)優(yōu)異：

1. 高效吸收能力

由于分子結(jié)構(gòu)中存在兩個(gè)活性氨基，dmdap可以與h?s、co?等酸性氣體發(fā)生可逆反應(yīng)，形成穩(wěn)定的鹽類(lèi)。這種反應(yīng)不僅速度快，而且吸收容量大，特別適用于高濃度酸性氣體的處理。

2. 選擇性好

相比一些傳統(tǒng)胺類(lèi)，dmdap對(duì)h?s的選擇性更高，在混合氣體中能優(yōu)先吸附硫化氫，而不被co?“搶風(fēng)頭”。這對(duì)于需要高效脫硫的應(yīng)用場(chǎng)景非常有利。

3. 再生性能佳

吸收飽和后的胺液可以通過(guò)加熱再生，恢復(fù)其活性并循環(huán)使用。dmdap在再生過(guò)程中能耗較低，且不易降解，這意味著運(yùn)行成本更低，壽命更長(zhǎng)。

4. 腐蝕性低

在工業(yè)實(shí)踐中，胺類(lèi)吸收劑常常會(huì)帶來(lái)設(shè)備腐蝕問(wèn)題。dmdap在這方面表現(xiàn)較好，其腐蝕速率低于mea等傳統(tǒng)胺類(lèi)，有助于延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。

表2：dmdap與其他常見(jiàn)胺類(lèi)吸收劑性能對(duì)比

性能指標(biāo)	dmdap	mea	dea	mdea
吸收容量	高	中	中	低
h?s選擇性	高	中	中	高
co?吸收能力	中	高	高	低
再生能耗	低	高	中	低
腐蝕性	低	高	中	低
成本（相對(duì)）	中偏高	低	中	中偏高
熱穩(wěn)定性	好	差	中	好

三、應(yīng)用領(lǐng)域一覽：哪里都能看到它的身影

隨著環(huán)保法規(guī)日益嚴(yán)格，以及工藝流程不斷優(yōu)化，dmdap作為酸性氣體吸收劑的應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大。以下是幾個(gè)典型的應(yīng)用場(chǎng)景：

1. 天然氣凈化

天然氣中含有一定量的h?s和co?，這些氣體不僅有毒，還會(huì)造成管道腐蝕和下游催化劑中毒。dmdap因其對(duì)h?s的高選擇性和良好的再生性能，被廣泛應(yīng)用于天然氣凈化裝置中，特別是在含硫較高的情況下表現(xiàn)突出。

2. 煉油廠尾氣處理

煉油廠在催化裂化、加氫脫硫等過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量酸性氣體。采用dmdap作為吸收劑，不僅可以有效去除h?s，還能減少co?的排放，提高整體環(huán)保水平。

3. 燃煤電廠煙氣脫硫脫硝

近年來(lái)，燃煤電廠面臨越來(lái)越大的減排壓力。dmdap作為一種新型胺類(lèi)吸收劑，正在嘗試用于煙氣中so?和nox的聯(lián)合脫除，初步實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示其脫硫效率可達(dá)95%以上，脫硝效率也達(dá)到70%左右。

4. 化工尾氣回收利用

在氯堿、化肥、合成氨等行業(yè)中，dmdap可用于回收廢氣中的酸性氣體，并將其轉(zhuǎn)化為有價(jià)值的化學(xué)品，如硫酸銨、碳酸氫銨等，實(shí)現(xiàn)資源化利用。

5. 移動(dòng)式應(yīng)急處理設(shè)備

由于dmdap具有良好的穩(wěn)定性和便攜性，近年來(lái)也被用于移動(dòng)式酸性氣體處理設(shè)備中，比如在事故現(xiàn)場(chǎng)、臨時(shí)作業(yè)區(qū)等地進(jìn)行快速凈化處理。

四、工藝流程簡(jiǎn)介：它是怎么工作的？

以典型的天然氣凈化為例，dmdap的工作流程大致如下：

四、工藝流程簡(jiǎn)介：它是怎么工作的？

以典型的天然氣凈化為例，dmdap的工作流程大致如下：

1. 吸收塔階段：原料氣自下而上進(jìn)入吸收塔，與自上而下的dmdap溶液逆流接觸。酸性氣體被吸收生成相應(yīng)的銨鹽。

2. 富液輸送：吸收后的富液通過(guò)泵送入再生塔。

3. 再生塔階段：在高溫低壓條件下，富液中的酸性氣體被釋放出來(lái)，dmdap溶液得以再生。

4. 貧液回用：再生后的貧液經(jīng)冷卻后返回吸收塔，繼續(xù)參與循環(huán)。

5. 酸性氣體處理：釋放出的h?s等氣體可進(jìn)一步送往克勞斯裝置制硫磺，或通過(guò)焚燒等方式無(wú)害化處理。

整個(gè)過(guò)程實(shí)現(xiàn)了酸性氣體的有效分離和胺液的重復(fù)利用，既環(huán)保又經(jīng)濟(jì)。

五、市場(chǎng)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

目前，全球范圍內(nèi)已有多個(gè)大型化工企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)開(kāi)始關(guān)注并推廣dmdap的應(yīng)用。國(guó)內(nèi)如中國(guó)石化、中海油、中石油等企業(yè)已在部分項(xiàng)目中試用該產(chǎn)品，取得了良好效果。

在國(guó)外，歐美國(guó)家的一些環(huán)保技術(shù)公司也在積極開(kāi)發(fā)基于dmdap的脫硫脫碳解決方案。例如，美國(guó)某知名氣體凈化公司推出的新型胺法脫硫系統(tǒng)就采用了dmdap作為主吸收劑，宣稱節(jié)能達(dá)20%以上，腐蝕率降低30%，受到市場(chǎng)好評(píng)。

表3：國(guó)內(nèi)外主要dmdap生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)能概況（截至2024年）

公司名稱	所屬國(guó)家	年產(chǎn)能（噸）	主要用途
化學(xué)	美國(guó)	5000	氣體凈化、溶劑
	德國(guó)	3000	化學(xué)品中間體、吸收劑
山東魯維制藥	中國(guó)	2000	工業(yè)級(jí)吸收劑
南京紅太陽(yáng)集團(tuán)	中國(guó)	1500	環(huán)保處理、精細(xì)化工
日本三菱化學(xué)	日本	1000	特種胺類(lèi)研發(fā)

盡管目前dmdap在全球胺類(lèi)吸收劑市場(chǎng)中仍處于上升期，但其獨(dú)特的性能優(yōu)勢(shì)和良好的應(yīng)用前景，使其有望在未來(lái)幾年內(nèi)占據(jù)更大市場(chǎng)份額。

六、挑戰(zhàn)與展望：未來(lái)路在何方？

當(dāng)然，任何新材料的發(fā)展都不會(huì)是一帆風(fēng)順。dmdap也面臨著一些挑戰(zhàn)：

• 價(jià)格較高：相較于mea、mdea等成熟產(chǎn)品，dmdap的成本仍然偏高，限制了其在低成本項(xiàng)目的廣泛應(yīng)用。
• 毒性評(píng)估尚不充分：雖然初步研究表明其毒性較低，但仍需更多長(zhǎng)期毒理數(shù)據(jù)支持。
• 規(guī)?；a(chǎn)工藝待優(yōu)化：目前工業(yè)化生產(chǎn)流程仍有改進(jìn)空間，如何降低成本、提升純度是關(guān)鍵。

不過(guò)，隨著環(huán)保要求的不斷提高和技術(shù)進(jìn)步的持續(xù)推進(jìn)，這些問(wèn)題有望逐步得到解決。

未來(lái)，dmdap有望在以下方向取得突破：

• 與納米材料、離子液體等新型材料結(jié)合，開(kāi)發(fā)復(fù)合型吸收劑；
• 在碳捕集與封存（ccs）領(lǐng)域探索新用途；
• 推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，制定統(tǒng)一的產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；
• 加強(qiáng)國(guó)際合作，推動(dòng)全球市場(chǎng)的拓展。

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結(jié)語(yǔ)：環(huán)保路上，有你有我也有它

在這個(gè)講究綠色發(fā)展的時(shí)代，每一個(gè)環(huán)保技術(shù)的進(jìn)步都值得我們?yōu)橹恼?。二甲?1,3-二氨基丙烷雖然只是化工世界里的一顆小星星，但它所發(fā)出的光芒，照亮了無(wú)數(shù)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展之路。

正如德國(guó)化學(xué)家李比希所說(shuō)：“科學(xué)的任務(wù)不是去窮盡真理，而是永遠(yuǎn)逼近真理?！蔽覀?cè)诓粩嗵剿鞲咝?、更環(huán)保的氣體處理方法的同時(shí)，也不能忽視像dmdap這樣潛力無(wú)限的新星。

愿未來(lái)的藍(lán)天白云中，少一點(diǎn)酸雨，多一點(diǎn)清新；愿每一口呼吸，都來(lái)自潔凈的空氣。而這，正是我們努力的方向。

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參考文獻(xiàn)

國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)：

1. 張曉明，王建國(guó)，《天然氣凈化中新型胺類(lèi)吸收劑的研究進(jìn)展》，《天然氣工業(yè)》，2022年第42卷第3期。
2. 李華，《環(huán)保型胺法脫硫技術(shù)在煉油廠中的應(yīng)用探討》，《石油化工環(huán)境保護(hù)》，2021年第34卷第2期。
3. 陳志剛，《二甲基-1,3-二氨基丙烷的合成與性能評(píng)價(jià)》，《精細(xì)化工》，2020年第37卷第11期。

國(guó)外文獻(xiàn)：

1. smith, j., et al., "performance evaluation of dimethyl-1,3-diaminopropane in acid gas removal processes", industrial & engineering chemistry research, 2021, vol. 60, no. 18.
2. müller, t., and schmidt, r., "new amines for natural gas sweetening: a comparative study", gas processing journal, 2020, vol. 8, issue 2.
3. jones, l., "advanced amine technologies for co? capture and h?s removal", energy & fuels, 2022, 36(5), pp. 2780–2791.

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聚氨酯防水涂料催化劑目錄

• nt cat 680 凝膠型催化劑，是一種環(huán)保型金屬?gòu)?fù)合催化劑，不含rohs所限制的多溴聯(lián)、多溴二醚、鉛、汞、鎘等、辛基錫、丁基錫、基錫等九類(lèi)有機(jī)錫化合物，適用于聚氨酯皮革、涂料、膠黏劑以及硅橡膠等。

• nt cat c-14 廣泛應(yīng)用于聚氨酯泡沫、彈性體、膠黏劑、密封膠和室溫固化有機(jī)硅體系；

• nt cat c-15 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，中等催化活性，比a-14活性低；

• nt cat c-16 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，具有延遲作用和一定的耐水解性，組合料儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)；

• nt cat c-128 適用于聚氨酯雙組份快速固化膠黏劑體系，在該系列催化劑中催化活性強(qiáng)，特別適合用于脂肪族異氰酸酯體系；

• nt cat c-129 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，具有很強(qiáng)的延遲效果，與水的穩(wěn)定性較強(qiáng)；

• nt cat c-138 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，中等催化活性，良好的流動(dòng)性和耐水解性；

• nt cat c-154 適用于脂肪族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，具有延遲作用；

• nt cat c-159 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，可用來(lái)替代a-14，添加量為a-14的50-60%；

• nt cat mb20 凝膠型催化劑，可用于替代軟質(zhì)塊狀泡沫、高密度軟質(zhì)泡沫、噴涂泡沫、微孔泡沫以及硬質(zhì)泡沫體系中的錫金屬催化劑，活性比有機(jī)錫相對(duì)較低；

• nt cat t-12 二月桂酸二丁基錫，凝膠型催化劑，適用于聚醚型高密度結(jié)構(gòu)泡沫，還用于聚氨酯涂料、彈性體、膠黏劑、室溫固化硅橡膠等；

• nt cat t-125 有機(jī)錫類(lèi)強(qiáng)凝膠催化劑，與其他的二丁基錫催化劑相比，t-125催化劑對(duì)氨基甲酸酯反應(yīng)具有更高的催化活性和選擇性，而且改善了水解穩(wěn)定性，適用于硬質(zhì)聚氨酯噴涂泡沫、模塑泡沫及case應(yīng)用中。