基于压缩式热泵的CO_(2)-MDEA/PZ碳捕集工艺优化

当前化学法CO_(2)捕集系统的高投资、高吸收液再生能耗和高运行费用成为限制其大规模应用的主要障碍。为了回收解吸塔塔顶蒸汽中的潜热与显热,促进解吸反应的进行,利用Aspen plus软件建立基于压缩式热泵技术的有机胺法捕集CO_(2)流程模拟模型,主要探究了解吸塔塔底压力、进解吸塔富液温度、有机工质气化率以及工艺流程对CO_(2)再生过程的影响。结果表明:有机工质R123制热系数较R141b和R245fa高,其性能系数(COP)高达2.35,而排气温度较R141b和R245fa更低。压缩式热泵采用R123为循环工艺介质,热泵回收的热量用于加热贫富液换热器后的热富液以降低吸收液再生能耗。综合考虑解吸系统的再生能耗、工质循环量和解吸效果,通过12级位置注入15%的富液比合适。热泵回收余热工艺的投资回收期为0.82 a,具有较高的经济价值。

CO_2在MDEA和MDEA-PZ水溶液中溶解度的简化计算方法

本文导出了计算CO2在MDEA和MDEA-PZ水溶液中溶解度的简化计算式。以自拟的K1(MDEA解离常数)、K2(PZ的一级解离常数)计算的CO2溶解度与文献实验值、模型计算值作了比较,结果证明精度良好,可满足工程设计要求。

MDEA-PZ复合胺溶液吸收烟气中CO_2实验研究

采用搅拌实验装置,研究不同摩尔配比的MDEA-PZ复合胺溶液对烟道气中CO2的吸收和解吸性能,揭示了吸收速率、吸收量与吸收时间、pH值、电位之间的内在联系;对CO2初始逸出温度、试液再生温度、再生率、再生pH值下降率进行了分析。结果表明,MDEA-PZ二元复合体系吸收效果优于单组分MDEA、PZ的吸收效果。MDEA-PZ复合胺溶液摩尔配比为0.5∶0.5时,吸收效果最佳,吸收量约为0.8 mol.L-1;CO2初始逸出温度最低,为54℃;再生温度最低,为102℃;再生率最高,为88.61%;再生pH值下降率最低,为11.39%。MDEA-PZ复合体系的两种组分之间存在正交互作用。

基于MDEA复合吸收剂捕集EOR产出气中二氧化碳

采用自主开发的间歇反应器,以CO2和CH4体积比为50:50的混合气体作为EOR产出气的模拟气,MDEA为主吸收剂,分别添加MEA、DEA、PZ和AMP作为活化剂,研究优选最佳的强化采油(EOR)产出气CO2回收MDEA复配溶液。通过饱和吸收量、平均吸收速率、平均再生速率、再生率以及反应热对比分析,得出各体系最佳配比分别为:32%MDEA+3%AMP、32%MDEA+3%PZ、30%MDEA+5%MEA、30%MDEA+5%DEA。对四种优选的配方体系的吸收性能和解吸性能进行综合分析,得出PZ对MDEA溶液的吸收和再生性能提升最大。32%MDEA+3%PZ复配溶液的CO2吸收量为0.868mol/mol,平均吸收速率为6.718×10^-3mol/min,平均再生速率为23.122×10^-3mol/min,溶液再生率为94.2%。

高含CO_2天然气脱碳工艺中MDEA活化剂优选

国内高含CO_2天然气处理装置主要采用活化MDEA脱碳工艺。以DEA、MEA、PZ为活化剂,总胺物质的量浓度控制在4 mol/L。利用HYSYS软件建立运算模型,研究这3种活化MDEA溶液对CO_2的吸收性能和解吸性能,通过分析认为,高含CO_2天然气深度脱碳处理宜采用PZ为活化剂。对PZ的活化机理进行研究,发现PZ作为活化剂的效果远胜于DEA和MEA。最后,分析不同吸收温度及CO_2分压下PZ浓度变化对活化性能的影响,发现加入少量PZ即可大幅提高PZ活化MDEA溶液与CO_2反应速率,在不同CO_2分压和吸收温度的条件下均能满足高含CO_2天然气的脱碳处理要求,适应性较强,建议活化MDEA溶液中PZ的质量分数为3%~5%。

高浓度MDEA二元复配溶液回收CO2驱返排气中CO2研究

采用自主设计的搅拌反应釜压力装置,以CO2和CH4(1∶1,体积比)混合气体作为原料气,MDEA为主吸收剂,分别添加PZ、DEA、DETA和DIPA作为活化剂,复合体系总质量分数40%,优选最佳的CO2驱返排气中CO2回收MDEA复合体系。通过饱和吸收量、吸收速率、再生速率、再生率对比分析,得出各体系最佳配比分别为:35%MDEA+5%PZ、37%MDEA+3%DEA、35%MDEA+5%DETA、35%MDEA+5%DIPA。对4种优选的配方体系的吸收性能和再生性能进行综合分析,得出DETA对MDEA溶液吸收及再生性能提升最大,35%MDEA+5%DETA是最佳的二元复配溶液:吸收实验中最大吸收量为0.953 mol CO2·mol-1胺,最大平均吸收速率为5.822 mol CO2·min-1,再生实验中最大再生率为95.3%,最大平均再生速率为27.4×10-3 mol CO2·min-1。

MDEA复合溶液吸收CO_2反应热实验研究

采用自主设计的中压搅拌反应釜及反应热测试装置,以CO_2和CH_4体积比为1∶1的混合气体作为模拟原料气,N-甲基二乙醇胺(MDEA)为主吸收剂,分别添加单乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、哌嗪(PZ)和2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)作为活化剂,通过反应热对比分析,优选了最佳的MDEA二元复合溶液。得出各体系最佳配比分别为:32%MDEA+3%MEA、30%MDEA+5%DEA、32%MDEA+3%PZ、30%MDEA+5%AMP。其中,32%MDEA+3%PZ是最佳的二元复合溶液,反应热为67.330 kJ·mol^(-1)CO_2。

基于HYSYS模拟的低浓度CO_(2)捕集配方优选及参数优化

针对低浓度CO_(2)捕集的装置能耗过大及甲烷损失较高的问题,以黔北地区产出的页岩气为研究对象,采用哌嗪(PZ)活化N-甲基二乙醇胺(MDEA)法进行二氧化碳捕集,应用Aspen HYSYS软件建立低浓度CO_(2)捕集的工艺模型,并引入化学反应式以提高工艺模型的计算精度,在综合考察CO_(2)捕集效果、设备能耗、甲烷损失、富液酸气负荷等条件下,对胺液配方(MDEA和PZ质量分数)进行优选,并对胺液循环量、吸收温度、再生温度等关键参数进行优化。在达到CO_(2)捕集指标的前提下,较优的MDEA质量分数为37%~42%,较优的PZ质量分数为2.5%~5.0%。推荐较优的胺液配方(质量分数)为40%MDEA+3%PZ,胺液循环量优化值为45 m^(3)·h^(-1),再生温度优化值为118℃;优化后系统总能耗降低8.9%,再生能耗降低12%,节能效果显著。

醇胺法吸收二氧化碳在填料塔中的应用

采用工业流程中的填料吸收塔和解吸塔,研究了乙醇胺(MEA)、哌嗪(PZ)、二乙烯三胺(DETA)、三乙烯四胺(TETA)与N-甲基二乙醇胺(MDEA)的混合溶液作为吸收剂对模拟合成气中CO2的吸收性能.结果表明,胺活化性能依次为TETA>DETA>PZ>MEA;含TETA的吸收液可将尾气中CO2的浓度降至0.05%(mol),CO2脱除率达98.62%;增加活化剂浓度和降低气体流量有利于提高CO2脱除率;吸收-解吸循环条件下吸收速率是随吸收时间和活化剂浓度变化的指数递减函数.

压力对N-甲基二乙醇胺混合哌嗪水溶液脱碳速率的影响

通过实验室填料塔研究了加压下(0. 2—0. 6MPa)哌嗪 (PZ)混合N 甲基二乙醇胺 (MDEA)水溶液吸收CO2的动力学。研究结果表明当CO2 分压大于 0. 1MPa时,压力会强化在气液界面的表面扰动,使得CO2 吸收速率较常压模型值大,并且该速率随压力的增大而增加。得到了哌嗪混合MDEA水溶液脱碳常压动力学模型的压力修正式。

气液膜接触器分离混合气中CO_2过程研究

建立了膜接触器吸收CO2 ,溶液热再生连续循环实验装置 ,评价了疏水性PP(聚丙烯 )微孔膜 ,MDEA(N 甲基二乙醇胺 )溶液及添加活化剂PZ(哌嗪 )的活化MDEA溶液吸收CO2 传质过程。结果表明 :在溶液浓度 2 5mol L ,气速0 5～ 3 0L min,液速 15～ 15 0mL min时 ,总传质系数Kov为 1 0× 10 - 5～ 3 6× 10 - 5m s(MDEA) ,1 6× 10 - 5～ 4 5×10 - 5m s(MDEA +PZ)。采用阻力层无因次关联方程模型预测Kov值 ,计算值和实验值符合较好。基于模型和实验结果 ,将PZ的吸收行为作为溶液的活化作用 ,在计算Kov值时 ,考虑活化作用因素并归结于化学增强因子E中 ,模型能更好地预测实验结果。

基于AEEA的二元复合胺试剂吸收CO2降解性能研究

针对当前有机胺法吸收剂在工业运行过程中降解失效的现状,以AEEA复合试剂为测试对象,采用玻璃搅拌反应釜进行吸收/解吸反应,联合高压反应釜开展氧化降解测试,研究复合胺吸收剂的降解性能。按照质量比例20:1,20:3,20:5,在AEEA试剂中分别添加DEA、PZ、MDEA组成9种总质量分数都为10%的二元复配溶液,研究对比了9种复配胺溶液吸收负荷、吸收速率、再生速率、再生率,优选出三种最优复配吸收剂,吸收效果由高到低排列:20:5 AEEA+PZ>20:1 AEEA+DEA>20:3 AEEA+MDEA。对三种混合胺溶液进行连续6次吸收和解吸,研究考察了降解过程:经6次循环实验后,以AEEA为主的三种复配溶液及AEEA单胺溶液胺降解程度由大到小排序为:20:1AEEA+DEA>AEEA>20:3 AEEA+MDEA>20:5 AEEEA+PZ,得出AEEA与DEA复配会促进胺降解,而AEEA与PZ复配则会抑制胺降解。

实际天然气液化工厂脱酸系统胺液筛选及工艺优化

醇胺法脱碳技术广泛应用于天然气预处理脱酸系统中,以免酸性气体腐蚀设备及在低温状态下冻结而堵塞管道和阀门。高效的胺液配方可大幅度降低工厂能耗,是企业长期追求的目标。针对实际天然气液化工厂能耗高的现状,基于实际天然气液化工厂运行数据和流程,采用软件模拟和机理实验,对再生温度、吸收温度及胺液循环量进行优化,最终优选出胺液配方36%MDEA+4%PZ,可降低胺液采购成本36.76%,每年可节约电费7.1×10^(4)元,为工厂脱碳胺液筛选及工艺参数优化提供指导。

N-甲基二乙醇胺/哌嗪/羟乙基乙二胺三元复合溶液捕集烟气中CO_2中试研究

化学吸收法是目前烟气回收CO2技术的研究热点,其中一类重要的吸收剂就是醇胺复合溶液。醇胺复合溶液具有对CO2吸收速率快、吸收容量大及再生简单的特点,成为烟气CO2吸收剂的首选。采用中试连续实验装置,以N-甲基二乙醇胺(MDEA)/哌嗪(PZ)/羟乙基乙二胺(AEEA)(摩尔比为0.70∶0.15∶0.15)三元复合溶液为吸收剂对烟气中CO2进行吸收处理。研究结果表明,吸收剂最佳摩尔浓度为3.0mol/L,最佳吸收温度为40℃,最佳液气比为10L/m3;再沸器的热负荷随着吸收温度、吸收剂浓度以及液气比的增加而增大,脱碳率随着入口烟气中CO2浓度的增加而降低。

基于富液分流改进工艺的混合胺法燃煤电厂烟气碳捕集过程模拟研究

[目的]工艺流程优化是降低燃煤电厂烟气胺化学吸收法碳捕集过程能耗的重要方法。[方法]通过Aspen plus软件模拟研究了MEA吸收剂和混合胺MDEA/PZ吸收剂在三种不同富液分流改进工艺下的烟气二氧化碳捕集性能,分析了贫液负荷和分流比对二氧化碳再生过程热负荷和冷负荷的影响,同时通过浓度驱动力和温度驱动力分析揭示了解吸过程特性。[结果]研究结果表明,三种富液分流工艺均能有效降低二氧化碳再生热负荷和冷负荷,其中方案3效果最为显著,因为该方案可获得更为均衡更低的驱动力分布,有效减少了不可逆损失。[结论]相比常规MEA碳捕集系统,结合了MDEA/PZ吸收剂和富液分流改进工艺方案3的碳捕集系统再生热负荷和冷负荷可降低35.36%和71.42%,具有较好的应用前景。

PZ活化MDEA胺液配方发泡特性研究及预测

通过实验研究不同质量分数PZ活化MDEA胺液的发泡特性,分别在无杂质和有杂质的情况下进行发泡实验,以发泡高度和消泡时间为评价指标,分析胺液发泡特性,给出胺液的建议质量分数范围,并运用Matlab软件对实验数据进行拟合,将发泡高度和消泡时间实验数据与拟合数据进行对比。研究发现:对于无杂质情况下的PZ活化MDEA胺液,当MDEA质量分数较小时,添加少量PZ能降低胺液的发泡高度和消泡时间。当MDEA质量分数较高时,随着PZ质量分数的升高,胺液的发泡高度和消泡时间增大。在天然气脱碳胺液配方筛选时,从无杂质胺液的发泡特性角度考虑,当胺液中PZ质量分数小于6%且MDEA质量分数小于32%时,胺液不易发泡。对于含有杂质的PZ活化MDEA胺液,PZ活化MDEA胺液的发泡高度整体上随MDEA及PZ质量分数的增大而增大。在天然气脱碳胺液配方筛选时,从含有杂质的胺液发泡特性角度考虑,MDEA质量分数应控制在32%以内,PZ质量分数应小于5%。通过实验数据拟合,得到PZ活化MDEA胺液分别在无杂质及有杂质情况下的发泡高度及消泡时间的拟合公式,对比实验数据和拟合计算数据,得出拟合公式能够较为准确地预测PZ活化MDEA胺液的发泡特性。

中亚高有机硫天然气酸性气体脱除溶剂的研制

在对现有各种天然气净化工艺进行对比分析的基础上,确定出适合用于中亚高有机硫天然气的净化方法,配制出新型活化MDEA复合溶液,并考察其对高有机硫天然气的净化能力。实验结果表明:向MDEA溶液中添加活化剂PZ和物理溶剂环丁砜,可以显著提高其对有机硫的脱除能力;PZ合适添加量为6.0%,环丁砜合适添加量为15%;新型三元活化MDEA复合溶液对有机硫等弱酸性气体具有良好的吸收能力,可以用于中亚高有机硫天然气的净化处理。

不同添加胺液对MDEA溶液吸收CO_2性能的影响

分析和比较不同种类的胺液与N-甲基二乙醇胺(MDEA)溶液混合对吸收CO_2性能的影响。在等量的MDEA溶液中分别添加相同浓度的-乙醇胺(MEA)、哌嗪(PZ)、二乙烯三胺(DETA)及三乙烯四胺(TETA),采用磁力搅拌定容反应釜测定不同种类混合胺液吸收CO_2,过程中的压力变化。通过计算获得气相中CO_2物质的量的变化,分析不同胺液对CO_2吸收负荷、吸收速率变化的影响,以及不同胺液吸收速率随胺液中CO_2浓度的变化,对吸收过程进行对比分析。结果表明,分子结构中伯胺基、仲胺基数目较多的胺液能够显著地提高MDEA的吸收速率;吸收速率同时受连接胺基的分子结构影响,其中DETA对MDEA溶液吸收CO_2性能提升最强;受液相传质能力的影响,MDEA溶液中加入DETA浓度达到一定值后,对吸收速率的提高将受限制。