液固相变吸收剂的CO_(2)吸收性能及相分离行为机理研究

以N-甲基二乙醇胺(MDEA)+哌嗪(PZ)水溶液作为复合吸收剂的化学吸收法是捕集二氧化碳(CO_(2))的重要手段之一,但该复合吸收剂再生能耗较高,限制了其在碳捕集领域的应用。为克服该缺点,在该复合吸收剂中加入某种溶剂形成相变吸收剂,可减少吸收剂进入解吸单元的总量,从而降低再生能耗。设计了一种组成为MDEA+PZ+N-甲基吡咯烷酮(NMP)+水(H_(2)O)的液固相变吸收剂,并考察了其吸收CO_(2)的性能,测定了NMP、PZ质量分数对液固相变吸收剂CO_(2)溶解度的影响,分析了相分离行为机理。结果表明,该吸收剂的CO_(2)溶解度随着NMP质量分数的增加而降低,随着PZ质量分数的增加而增加;当吸收剂中NMP、PZ的质量分数分别达到50%、3%及以上时,吸收CO_(2)后生成PZ-氨基甲酸酯达到饱和析出形成固相,固相先随CO_(2)溶解度增加而增加,后随着CO_(2)溶解度继续增加,生成更易溶于水的PZ-二氨基甲酸酯,导致固相减少。

工业排放气二氧化碳捕集与利用技术进展

开发与应用碳捕集技术是改善大气环境、实现“双碳”目标的重要途径之一。总结了工业排放气中二氧化碳的主要来源,分析了物理溶剂吸收法、化学溶剂吸收法、变压吸附法和膜分离法等主流碳捕集技术的原理、路线、应用场景,估算了不同捕集技术在特定气源下的碳捕集成本,介绍了捕集后二氧化碳的主要利用途径;其中列举了不同压力和二氧化碳浓度(10%~90%,体积分数)的多种工况下,碳捕集技术的选择及其优势;将多个碳捕集技术有效组合,可从不同气源获得符合要求的二氧化碳产品,投资与能耗是考量其可行性的重要因素;主流碳捕集技术与液化精馏法可构成“捕集+纯化”耦合工艺,是生产工业级、食品级以及电子级液体二氧化碳的常用工艺路线;最后对碳捕集技术与二氧化碳利用的发展前景进行了展望。本工作可为不同场景下碳捕集技术选型提供参考。

咸水层CO2地质封存泄漏监测的示踪剂优选

碳捕集与封存(CCS)是大规模减少温室气体排放最经济、可行的方法。在CO2地质封存过程中,由于地质原因造成的封存泄漏会对人体健康、生态环境带来巨大的危害和影响,因此亟需寻求一种对CO2封存的安全性进行持续监测的方法。本文针对我国第一个咸水层CO2封存全流程CCS项目—神华10×10^4t/a CCS,基于鄂尔多斯盆地CO2封存的地质条件,通过对各示踪剂的稳定性、安全性和经济可行性的比较分析,建立了一种用于监测咸水层CO2地质封存泄漏的气体示踪剂优选标准,优选出化学性质稳定、环境背景值低的六氟化硫(SF6)作为鄂尔多斯盆地CO2地质封存的气体示踪剂,并考察了SF6-CO2体系在咸水层和空气中的吸附扩散行为。结果表明,SF6具有咸水层吸附量少,示踪配伍性好的特点,可作为神华CCS项目的CO2封存泄漏监测的一种气体示踪剂。

乙醇胺-醇无水吸收剂捕集CO_(2)性能研究

在碳捕集过程中,以乙醇胺(MEA)水溶液作为吸收剂的化学吸收法是捕集CO_(2)的重要手段。然而,MEA水溶液解吸能耗较高限制了其在碳捕集过程的产业化应用。研究者提出应用有机溶剂替代水形成无水吸收剂,减少蒸发消耗的能量,从而达到降低再生能耗的目的。应用醇类替代水作为溶剂,开发了组成为MEA-醇的无水吸收剂。当醇类有机溶剂的极性经验参数ET(30)值大于50时,MEA-醇无水吸收剂吸收CO_(2)后为均相,反之溶液发生"液固"分相;对吸收CO_(2)后为均相的无水吸收剂进一步考察其吸收解吸性能,测定了其CO_(2)溶解度、循环处理量、CO_(2)吸收速率和反应热。结果表明,与MEA-水吸收剂相比,MEA-醇无水吸收剂具有较大的CO_(2)循环处理量和吸收速率,组成为MEA-正丙醇的无水吸收剂的CO_(2)循环处理量和初始CO_(2)吸收速率较MEA-水吸收剂分别提高了84.93%和101.67%,MEA-苯甲醇无水吸收剂吸收CO_(2)的反应热是MEA-水吸收剂的84.42%。综上,所研制的MEA-醇无水吸收剂较MEA-水吸收剂具有更优的吸收解吸性能,有望大幅降低CO_(2)捕集能耗。

基于MEA的CO_2相变化吸收剂的开发

化学吸收法是碳捕集技术中最为成熟的技术之一,单乙醇胺(MEA)是最常用的化学吸收剂.然而由于MEA的解吸能耗较高,造成CO_2捕集成本居高不下.本文提出了一种利用盐析效应开发新型CO_2相变化吸收剂的方法,并开发了吸收剂组成为"MEA+叔丁醇+水"的新型CO_2相变化吸收剂.实验考察了不同配比下吸收剂的分相情况、循环负载量以及吸收剂的物理性质,并用气相容积法测定了40℃、0～0.5 MPa下,CO_2在相变化吸收剂中的溶解度.研究表明,MEA/叔丁醇相变化吸收剂的循环负载量最高为2.84 mol CO_2/kg,相比于30%MEA水溶液提高了40%,进入解吸塔的吸收剂体积降低了65%,有望大幅降低CO_2捕集能耗.