TBAB半笼型水合物法分离CO2/CH4混合气的过程研究

水合物法气体分离技术是一种新型的CO_2分离方法,不同的分离条件对CO_2气体分离的效果影响显著。四丁基溴化铵(TBAB)的添加能显著改善CO_2/CH_4混合气水合物的相平衡条件,促进CO_2水合物的生成。作者主要研究在质量浓度为40%的TBAB水溶液体系中,压力为3.2 MPa下,不同过冷度及气水比例的条件对CO_2/CH_4混合气水合物的生成过程及CO_2的分离效果的影响规律。实验结果表明,当压力为3.2 MPa时,气水比越小,CO_2分离效果越好。同时,存在最佳的过冷度使得反应过程中气体消耗量最大以及CO_2分离效果最好,而且CO_2分离效果并非与过冷度完全成正比。当气水比为0.54,过冷度为6 K时,反应结束后气相中CH_4的摩尔比例为81.59%,CO_2的摩尔比例为18.41%,CO_2气体分离系数为4.43,CO_2分离效果最好。

有机/无机复合材料吸附分离CO2的模拟研究

从烟道气中分离二氧化碳对于降低大气温室效应具有极其重要的意义。构造了由聚合物6FDA-1,5-NDA和多孔性二氧化硅组成的有机/无机复合材料吸附剂模型,并用GCMC方法模拟了烟道气[n(CO2):n(N2)=15:85]在该材料中的吸附行为。结果表明,这种复合材料吸附剂对CO2的吸附量和选择性随着聚合物含量的增加而增加。在相对较低的温度下,复合材料吸附剂对CO2的选择性随压力的升高而缓慢下降,并趋向于一个平衡值;在高温下,吸附剂对CO2的选择性基本不随压力变化。在一定的吸附压力下,CO2和N2的吸附量均随温度的升高而快速下降,但CO2吸附量下降幅度比N2快,导致吸附剂对CO2的吸附选择性随温度的升高而下降。

SSZ-13分子筛选择性吸附分离CO2与CH4

以N,N,N-三甲基金刚烷基氢氧化铵(TMAdaOH)为模板剂,以水热合成法合成Na-SSZ-13分子筛。用硝酸铵、硝酸锂、硝酸钾对样品进行离子交换。通过XRD和FTIR和TGA对样品进行表征,采用吸附等温线和穿透曲线考察其对CO2/CH4吸附分离能力进行测试。吸附等温线结果表明,CO2在所有样品上的吸附量都优于CH4;CO2和CH 4的吸附量遵循Na-SSZ-13>Li-SSZ-13>H-SSZ-13>K-SSZ-13的顺序。穿透曲线结果表明,混合气体中,CH4首先穿透吸附床,CO2后穿出;穿透曲线吸附量及分离因子的结果与吸附等温线基本一致。K-SSZ-13的吸附量较低,但是具有极高的吸附选择性,是具有良好工业应用前景的吸附剂。

利用高分子膜从天然气混合物中分离CO2（-）

设计人员现在可以采用各种技术处理天然气使之符合管道气要求。天然气处理除了脱除水分外，还要脱除酸性气如CO2和H2S.根据经济性、工艺可靠性和环境友好方面的优势，在各种分离技术中，膜分离技术比传统工艺如胺法吸附更可行、更有价值。半渗透膜距首次应用于天然气处理至今已有20余年。然而，随着非均匀膜发展，高分子膜在天然气分离方面也有技术突破，与其他工艺相比，聚合膜保留了选择性，但渗透率得以提高。将基础聚合物结构与渗透性和选择性相结合，合成出新型聚合物。考虑到本身所固有的分离特性、工艺条件和设计参数，用于天然气分离的膜大部分呈空心丝、毛细管和螺旋缠绕。本文讨论膜在天然气分离应用领域中的技术突破。本文着重介绍膜的性能以及目前在分离CO2／CH4方面的研究进展。此外文章也讨论了所采用的膜材质。

咪唑基离子液体固定分离CO_2的研究进展

以咪唑基离子液体为代表,综述了近期普通咪唑基离子液体、功能咪唑基离子液体、支撑咪唑基离子液体和聚合咪唑基离子液体在分离固定CO2方面的研究进展,说明了各类咪唑基离子液体分离固定CO2的可行性及优缺点,并总结了离子液体固定CO2的影响因素和分离机制。

烯丙基功能化离子液体的制备及其分离CO_2性能

合成了一系列烯丙基修饰的咪唑类离子液体,使用FT-IR和1 H-NMR对产物结构进行表征。在常温、常压下,对合成的离子液体进行分离CO2性能研究。结果表明,烯丙基修饰的咪唑类离子液体捕获CO2容量高、速度快,与烷基修饰咪唑类离子液体比较,CO2捕获容量提高15%-50%,捕获速度提高30%-60%。

具有CO_2分离的煤气化化学链置换燃烧初步研究

利用Fe2O3,Fe3O4作为载氧体,通过气化、化学链置换燃烧和联合循环等技术,实现燃煤发电的高效和CO2分离.假设煤气完全反应,建立了化学链置换燃烧空气反应器和燃料反应器的质量平衡和能量平衡数学模型,对置换燃烧系统特性进行仿真计算,研究了载氧体还原比率、循环倍率、煤气成分等参数对化学链置换燃烧性能的影响.结果表明还原比率的升高将增加所需载氧体量,使空气反应器出口空气作功能力下降;循环倍率的提高将使空气反应器空气作功能力下降;而煤气中CH4体积分数升高,热值增加,空气反应器空气作功能力则随之增加.

TBAB和CP双添加剂水合物法分离烟气中的CO_2

在四正丁基溴化铵(TBAB)和环戊烷(CP)双添加剂体系下进行了一级水合物法分离烟气中CO2的研究。对比了纯体系和双添加剂体系对水合物生成过程及分离效果的影响。获得了合适的操作条件(温度276.15 K,压力2.0～3.3 MPa)、初始液气比(0.78)、添加剂浓度(CP体积分数为0.6%)。在合适条件下,双添加剂体系相比纯TBAB体系水合过程的载气量达至1.5～2.0倍,剩余气相中CO2摩尔分数由17%降至7%,去除率由40%～50%上升到60%～70%。实验表明,双添加剂体系在水合物法CO2分离技术的分离效果及节能方面存在潜力,为工业化水合物法净化烟气提供了参考和标准。

不同浓度TBAB半笼型水合物法分离沼气中CO_2过程的研究

沼气是含CO_2和CH4的混合气,它的利用需要去除杂质CO_2。四丁基溴化铵(TBAB)半笼型水合物法分离CO_2是一种新型分离技术。研究了在不同TBAB水溶液浓度体系中,摩尔比为50:50的CH4/CO_2混合气水合物在277 K和5 MPa条件下的生成过程及CO_2的分离效果。结果表明,当TBAB水溶液质量浓度为0.79%和1.57%时,水合物生成过程存在"二次生成"现象。当TBAB的浓度为0.79%和2.91%时,气体消耗量为0.42 mol,大于其它的TBAB水溶液浓度条件下体系的气体消耗量。综合得出,CO_2分离效果并非与TBAB水溶液浓度呈比例,而是存在一个最佳的TBAB浓度最适宜CO_2气体的分离。在实验条件下,当TBAB水溶液质量浓度为1.57%时,有效反应时间最短且CO_2分离效果最好。

基于CaSO_4载氧体的煤化学链燃烧分离CO_2研究

提出基于CaSO4载氧体的串行流化床煤化学链燃烧分离CO2技术,分析了燃料反应器内水煤气反应、CaSO4以及金属氧化物载氧体还原反应热力学特性参数,表明CaSO4是煤化学链燃烧反应理想的载氧体。应用Aspen Plus软件,建立了基于CaSO4煤化学链燃烧串行流化床内各种物质的质量平衡、化学平衡和能量平衡模型,进行模拟研究;结果表明,随着燃料反应器温度不断提高,燃料反应器气体产物中H2O体积浓度基本维持不变,CO2浓度略有降低,CO迅速上升,而H2缓慢增大;H2S随反应温度呈幂指数规律衰减,SO2显著递增,表明燃料反应器产物中SO2和H2S中的硫不全部是煤中硫,部分硫来自于CaSO4载氧体竞争反应的产物;载氧体循环倍率随燃料反应器温度升高呈幂指数级增加,随空气反应器温度呈幂指数级递减。

CO_2气载乙醇固态发酵分离耦合过程的初步研究

固态乙醇发酵中高浓度产物乙醇和发酵温度升高对酵母的抑制作用严重地制约了发酵的性能。本研究以固态基质材料发酵乙醇,利用发酵过程中由酵母产生的CO2 作为循环载气,将载气在冷凝器中冷却分离乙醇与气体,降温后的CO2 重新加压返回固态基质反应器中,及时有效的除去产物乙醇,并能使固态基质反应器的温度有一定程度的降低,解除了两者的抑制,提高了发酵效率,从而为解决大规模固体厌氧发酵温度的控制问题提供了工艺路线。

低温太阳热能与化学链燃烧相结合控制CO_2分离动力系统

本文探索并提出控制CO2分离的低温太阳热能与清洁合成燃料甲醇-三氧化二铁化学链燃烧相结合的新颖能源动力系统。基于图象(?)分析方法,明确地指出甲醇化学链燃烧能量释放过程燃烧堋损失减小和低温太阳热能品位提升的机理。从能源有效利用和环境相容出发,研究和揭示化学链燃烧与太阳能有机整合共同减小CO2分离能耗的特性规律。相比不分离常规联合循环,新系统(?)效率提高约6．2个百分点;与分离CO2的联合循环相比,新系统媚效率提高约14．2个百分点。同时,低温太阳热能热转功效率可达到22．5％。

EtOH-H_2O对钙基吸收剂分离CO_2的影响

采用不同体积浓度的乙醇溶液分别对石灰石和石灰石的煅烧产物CaO进行调质处理,研究它们的碳酸化反应,并与水合调质CaO的碳酸化进行比较。通过SEM和N2吸附法考察吸收剂多次煅烧的微观结构特性,进一步揭示了乙醇溶液促进CaO碳酸化的机理。结果表明:随着循环反应次数的增加,乙醇溶液调质后CaO的碳酸化转化率明显高于石灰石和水合调质的CaO,对于石灰石,乙醇溶液则没有明显的调质效果。CaO经乙醇溶液调质后在650～700℃内有利于碳酸化的进行。乙醇浓度越高,则经调质后CaO的转化率越高,抗烧结性能越好。经乙醇溶液调质的CaO煅烧后比表面积和比孔容均比单纯水合大,远高于煅烧后的石灰石;比孔容分布和孔比表面积分布明显优于煅烧后的水合CaO和石灰石。乙醇溶液调质对CaO的孔有明显的增扩效应。

基于Aspen Plus对Selexol分离CO_2流程的分析

整体煤气化联合循环发电系统可采取燃烧前捕集CO2的方法,处理的合成气量少,能耗低,且能够实现CO2的近零排放,在CO2脱除方面具有很大的优势。文中基于Aspen Plus对CO2/H2S联合脱除和分别脱除流程建立了模型,对2流程的能耗、CO2及H2S的脱除效率以及Selexol溶液的再生性能进行了分析。得出:在出口CO2纯度相同的情况下,CO2/H2S联合脱除流程的能耗仅占CO2/H2S分别脱除的21%左右,CO2脱除效率高于分别脱除流程,2流程Selexol溶液的再生性能相差不大,且H2S脱除效率也可达到95%以上,因此CO2/H2S联合脱除流程更经济。

基于水合物技术分离天然气/沼气中CO_2的研究进展

对目前基于水合物技术分离天然气或者沼气中CO2的研究进行了总结,从热力学方面和动力学方面概括已有的研究进展,并对未来的发展提出了一些展望和思路。

CaO高温分离CO_2过程的数值模拟

钙基吸收剂煅烧-碳酸化循环法(CCRs)是一种新兴的分离燃煤锅炉尾部烟气中CO2的方法。CaO与CO2碳酸化反应对于CCRs法的应用起着非常重要的作用．本文采用随机孔隙模型(RPM)对CaO与CO2碳酸化反应过程进行了研究,结果表明,适当提高CaO与CO2碳酸化反应的温度和系统压力,增加CaO吸收剂的初始孔隙率、优化CaO的初始比表面积等措施能够有效提高CaO碳酸化转化率和对CO2的吸收容量．

多孔炭材料的设计合成及CO_2吸附分离研究进展（英文）

温室效应日渐显著,CO_2的捕集与利用已成为一个全球性的科学研究热点。碳质吸附材料因其结构的可设计性、孔隙结构发达和化学性质稳定等特点,在气体分离领域发挥着重要的作用。本文主要介绍了近年来多孔炭材料在CO_2吸附分离领域的研究进展情况,着重介绍了提高CO_2吸附分离效率的主要方法与策略,并对碳质吸附材料未来的发展趋势进行了评述。

燃煤烟气中共存杂质对膜分离CO_2性能影响的实验研究

利用自行搭建的膜分离实验台,考察了共存气态组分以及颗粒物对于聚二甲基硅氧烷/聚砜(PDMS-PSF)复合膜分离CO2性能的影响。结果表明,共存气态组分中O2对于膜分离CO2有抑制作用;由于SO2浓度显著低于CO2,在短时间内对膜分离CO2没影响;水汽可以促进CO2的分离;燃煤飞灰细颗粒在分离膜表面沉积会导致膜性能的恶化。在此基础上,采用模拟湿法烟气脱硫系统装置,进行了燃煤湿法脱硫净烟气环境下的膜分离CO2实验;在测试的50 h以内,水汽、SO2和O2的共同作用导致膜分离性能在前期有一定的提高,随着运行时间的延长,细颗粒物对膜的影响程度加大,导致PDMS-PSF复合膜的分离性能逐渐恶化,最终导致膜的CO2/N2分离因子和CO2渗透速率分别下降了17.91%和28.21%。

超临界CO_2诱导相分离制备聚己内酯三维多孔支架的实验研究

三维多孔支架在组织工程中有重要用途,采用超临界流体技术——超临界CO2诱导相分离工艺制备聚己内酯(PCL)三维多孔支架,研究其可行性及工艺条件对三维多孔支架孔结构及其尺寸的影响。采用自行设计的实验装置,改变初始浓度、CO2压力和温度等工艺参数制备出不同孔径的PCL三维多孔支架。通过扫描电镜观察支架形貌,利用Image-Pro-Plus软件分析支架的平均孔径与孔径分布。结果表明,利用超临界CO2诱导相分离工艺可以制备PCL三维多孔支架,支架的平均孔径在40～80μm之间,孔径分布较好;随着初始浓度的增大和温度的减小,支架的孔径减小;压力对孔径的影响不大。通过对超临界CO2/丙酮/PCL三元体系的相平衡热力学计算,对实验结果进行了定性解释。

CO_2分离罐Cl^-应力腐蚀开裂原因分析

CO_2分离罐定期检验过程中,由渗透检测发现该设备内表面存在大量的裂纹,应用超声波、金相、硬度检测手段对设备的使用环境调查分析表明:CO_2分离罐开裂属于Cl^-应力腐蚀开裂的特征。同时,分析了设备产生Cl^-应力腐蚀开裂的原因,为同类设备的选材、维护提供了借鉴。