醇胺法捕集烟道气二氧化碳工艺模拟研究

为解决烟道气对环境污染严重的问题,提出了采用醇胺法对烟道气二氧化碳进行捕集的思路,在对国内外碳捕集技术进行研究的基础上,对醇胺法捕集二氧化碳的工艺流程进行分析,重点对醇胺法中吸收塔和解吸塔的操作工艺参数通过数值模拟手段进行优选,为今后醇胺法捕集烟道气二氧化碳气体的实践应用奠定理论基础。

二氧化碳捕集化学吸收剂的研究进展

为应对二氧化碳过度排放导致全球变暖的环境危机问题,中国提出“碳达峰、碳中和”的战略目标,二氧化碳捕集技术日益成为研究热点。该文主要针对液相化学捕集(溶剂吸收法)技术,重点介绍了醇胺类化合物、碳酸钾、氨水、离子液体和相变材料等二氧化碳捕集化学吸收剂的最新研究进展,详细介绍了各类吸收剂的化学反应机理、性能的优缺点、改进的方向以及面临的挑战,并对化学吸收剂未来发展方向进行了展望。

燃煤烟气碳捕集两相吸收剂开发及其性能研究

化学吸收法捕集燃煤烟气中的CO_(2)是一种有效的降低CO_(2)排放的方式。两相吸收剂与传统有机胺吸收剂相比,能够明显降低捕集过程中的再生能耗,降低捕集成本。开发了一种新型的两相吸收剂,以物理溶剂二乙二醇二甲醚作为分相剂,乙醇胺和羟乙基乙二胺作为主剂,对其吸收再生性能、黏度、水相占比与分相区间进行了测试,将两相分别进行核磁共振光谱分析以确定其组成和分相机理。针对配方中的有机胺成分进行了优化,优化后的吸收剂配方吸收再生性能均优于传统的5 mol/L乙醇胺吸收剂,循环吸收容量可达2.086 mol/kg,99%以上的CO_(2)富集在水相,进入再生塔的吸收剂流量可减少约40%,富水相黏度低于10 mPa·s,理论再生能耗(以CO_(2)计)为2.688 GJ/t,具有良好的工业化应用前景。

微气泡型下向流管式气液接触器脱碳性能

微气泡型下向流管式气液接触器是一种下行并流气液接触传质设备,通过射流气泡发生器产生的高密度微气泡来强化传质,具有结构紧凑、气液接触面积大和传质效率高等优点。基于微气泡型下向流管式气液接触器性能实验测试平台和CO_(2)-N_(2)混合气体体系,首先考察了泵入液量对压降和最大自然吸气量的影响,在此基础上探究了不同操作参数和结构参数对其脱碳性能的影响。结果表明,微气泡型下向流管式气液接触器采用高速液体射流负压吸气,压降和最大自然吸气量都随着泵入液量的增大而增大,当泵入液量为14L/min时,最大自然吸气量随着柱体长度的增加而在12.5~14L/min范围内波动;泵入液量在从4L/min增大到14L/min过程中,压降由20kPa增大到300kPa;传质段长度变化对CO_(2)脱除率的影响较小,液气比和鼔入气量对其影响较大,CO_(2)脱除率随着鼔入气量的增大而逐渐减小,随着液气比的增大而逐渐升高;CO_(2)脱除率随MDEA溶液浓度的增大而增大,且MDEA溶液浓度随循环次数增加而减小,在循环使用三次后吸收能力显著降低。自主设计的微气泡型下向流管式气液接触器脱碳性能较好,CO_(2)脱除率最高可达99%以上。

MDEA-MEA混合有机胺水溶液吸收CO_2

研究了N-甲基二乙醇胺(MDEA)和一乙醇胺(MEA)混合有机胺水溶液吸收CO_2的过程.根据双膜理论,导出了简化近似宏观动力学模型,用以预测混合有机胺水溶液吸收CO_2的速率.该模型考虑了化学反应之间的交互作用,用三次多项式近似表示反应组分在膜中的浓度分布.在各种条件下测定了搅拌反应器内MDEA/MEA水溶液吸收CO_2的速率.模型计算值与实验测定值符合良好.

有机胺溶液吸收CO_2的研究现状及进展

温室气体引起的全球气候变暖已成为国际社会关注的焦点。而CO2作为最主要的温室气体之一,它的减排与控制刻不容缓。综述了国内外CO2捕集技术中有机胺溶液吸收法的研究现状,概述了常用的一乙醇胺、二乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇等有机胺溶液吸收法,以及有机胺与其他溶剂混合吸收CO2的研究现状及进展;简要阐述了有机胺溶液吸收CO2的反应机理及反应动力学研究;介绍了国内外CO2捕集与封存技术的应用现状,并预测了有机胺溶液与其他溶剂混合吸收CO2的方法将是该方法的研究趋势之一。

固态胺二氧化碳控制系统中的CO_2浓缩技术研究

目的解决固态胺CO2 吸附方案应用到长期载人航天器座舱中所存在的CO2 浓缩与回收问题。方法根据CO2 在固态胺中的吸附与解吸基本原理 ,提出了解决CO2 浓缩与回收的技术途径 ,并设计了浓缩与回收装置。结果研制的浓缩系统能保证浓缩的CO2 平均浓度达到 95%以上 ,CO2 回收率在90 %左右。结论所设计的技术方案满足进入CO2 还原系统的要求。

二氧化碳的吸收方法及机理研究

随着温室效应的日益严重,人们对二氧化碳的处理吸收给予了越来越多的关注。对于如何选择吸收量大、吸收速率快的吸收剂的研究,从来没有间断过。介绍国内外现有的二氧化碳的吸收方法,包括物理吸收法、膜吸收法、O2/CO2燃烧法、化学吸收法等,分析各种方法的特点及优缺点,指出有机胺吸收技术是目前较优势的方法。对伯胺、仲胺、叔胺及混合胺等有机胺吸收CO2的机理进行了分析和探讨,并根据吸收机理,采用多原子氮有机胺TETA与MEA、DEA、TEA进行混合实验,给出了初步的实验结果。

MEA-MDEA复合胺溶液吸收烟气中二氧化碳实验研究

采用搅拌实验装置,对MEA-MDEA不同配比的复合胺溶液吸收和解吸模拟烟道气中二氧化碳特性进行研究,揭示了吸收速率、吸收容量和酸碱度与时间之间的内在联系,并与目前工业应用较广的MEA、DEA溶液进行了对比分析;对CO2初始逸出温度,试液再生温度,试液再生率,再生pH值下降率进行了细致记录分析。实验结果表明,0.5 mol/L MEA-0.5 mol/L MDEA是MEA-MDEA复合胺体系中最佳配比溶液。

MEA-MDEA-DETA三元复合胺溶液吸收烟气中CO_2

采用乙醇胺-N-甲基二乙醇胺-二乙烯三胺(MEA-MDEA-DETA)三元复合胺溶液吸收模拟烟气中CO_2。实验结果表明:MEA-MDEA-DETA 三元复合胺溶液的CO_2吸收速率明显大于DETA溶液和MEA-MDEA复合胺溶液的CO_2吸收速率,但低于DETA溶液与MEA-MDEA复合胺溶液CO_2吸收速率之和;350 mL0.5 mol/L MEA-0.5 mol/L MDEA-0.3 mol/L DETA三元复合胺溶液的CO_2吸收量为0.327 2 mol,小于相同体积0.3 mol/L DETA溶液与0.5 mol/L MEA-0.5 mol/L MDEA复合胺溶液的CO_2吸收量之和;MEA-MDEA-DETA三元复合胺溶液吸收CO_2达到饱和时,溶液pH约为8.0,溶液电位约为-80 mV。MEA-MDEA-DETA三元复合胺溶液吸收CO_2饱和后的再生温度为103℃,一次再生率约为87.5%。

MEA-AMP二元复配溶液吸收烟气中二氧化碳的实验研究

实验以乙醇胺(MEA)为主体,加入定量的新型空间位阻胺2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)配成复合胺,研究了该复合胺液对CO_2吸收和再生性能,并与同浓度的MEA、二乙醇胺(DEA)溶液进行了比较,筛选了MEA-AMP体系中最佳吸收液。以搅拌实验装置研究了MEA-AMP不同配比的复合胺溶液吸收和解吸模拟烟道气中CO_2特性,揭示了吸收速率、吸收容量和酸碱度与时间之间的关系,并与目前工业应用较广的MEA、DEA溶液进行了对比分析;对CO_2初始逸出温度、试液再生温度、试液再生率、再生pH值下降率进行了记录分析。结果表明,0.7 mol/L MEA-0.3 mol/L AMP吸收容量最大,为0.329 moL;再生温度最低,为100℃,是MEA-AMP复合胺体系中最佳配比溶液。

TEA+MEA混合胺液脱除天然气中CO_2吸收性能

为适应寻找经济、高效的新型天然气脱碳吸收剂的需求,研究了由三乙醇胺(TEA)和一乙醇胺(MEA)组成的混合胺溶液。实验考察了单一胺和不同比例的混合胺的吸收性能,确定了两种胺的最佳混合比例。结果表明,在TEA中添加MEA能够显著提升其CO2吸收效果,优化比例的混合胺具有更好的CO2吸收负荷、吸收速率和吸收稳定性。

乙醇胺/N-甲基二乙醇胺/三乙烯四胺体系吸收烟气CO_2的研究

在乙醇胺(MEA)/N-甲基二乙醇胺(MDEA)体系(简称二元复合胺体系)中加入少量活化剂三乙烯四胺(TETA),研究了MEA/MDEA/TETA三元复合胺体系(简称三元复合胺体系)对烟气CO2的吸收和再生情况。结果表明,MEA、MDEA、TETA3种组分之间存在交互作用,使得三元复合胺体系中的CO2吸收速率、CO2饱和吸收量均分别小于二元复合胺体系与TETA单体系的CO2吸收速率、CO2饱和吸收量之和。三元复合胺体系的再生温度稍高于二元复合胺体系,其一次再生率约为83.5%,比二元复合胺体系低了约13百分点,三元复合胺体系的再生较二元复合胺体系更困难。

国外差分吸收激光雷达探测大气CO2研究综述

差分吸收激光雷达是探测大气CO_2时间和空间分布不可或缺的工具。2.0μm波段Ho:Tm:YLF或Ho:Tm:LuLiF激光器复合外差接收机,1.6μm种子注入的KTP光参量振荡器或参量发生器复合光电倍增管的光子计数技术,可以探测7 km以下对流层大气CO_2混合比的分布。调制连续波种子激光强度、共用1.6μm光纤放大器,以及相关检测技术的使用,积分路径差分吸收激光雷达在大气CO_2柱浓度探测方面具有独特的优点和特色。探测大气二氧化碳柱浓度的空间计划有美国NASA的ASENDS计划,采用脉冲式、积分路径差分吸收工作方式。用CO_2气体吸收池作为参照物,稳定种子光频率和精确控制谐振腔长,锁定发射机的on光源波长,是差分吸收激光雷达探测大气二氧化碳的关键技术。

MEA-DETA混合胺溶液吸收烟气中二氧化碳的研究

采用搅拌实验装置对MEA为主体的二元混合胺溶液MEA-DETA体系吸收和解吸模拟烟道气中二氧化碳特性进行研究,揭示了该体系吸收速率、吸收容量和酸碱度与时间之间的内在联系,并与目前工业应用较广的MEA、DEA溶液进行了对比分析;对CO2初始逸出温度,试液再生温度,试液再生率,再生pH值下降率进行了细致记录与分析.实验结果表明:0.7 mol/L MEA-0.3 mol/L DETA是MEA-DETA混合胺体系中较佳的配比溶液,混合胺二种组分之间存在显著的负交互作用.

混合吸收剂膜减压再生特性的试验研究

针对现有基于醇胺类溶液的化学吸收分离燃煤电厂烟气CO2技术能耗高的问题,对新型混合胺吸收剂膜减压再生进行研究,以期大幅度降低再生能耗。文中采用聚丙烯中空纤维膜接触器作为再生装置。混合胺吸收剂是以乙醇胺(MEA)为基础,添加羟乙基乙二胺(AEEA)、三乙烯四胺(TETA)、二乙烯三胺(DETA)、2-氨基-2-甲基丙醇(AMP)、哌嗪(PZ)、N-甲基二乙醇胺(MDEA),按30%质量分数配比而成。实验研究了不同吹扫蒸汽流量,不同再生温度对于混合胺吸收剂再生特性的影响,并将混合吸收剂膜减压再生能耗与传统热再生进行比较。实验表明:在80℃再生温度条件下,15%MEA+15%MDEA混合吸收剂再生程度最高,为45.9%;20%MEA+10%AMP混合吸收剂的再生传质速率为1.34 mol/(m2h),相比30%MEA提高了63.4%。再生能耗方面,70℃再生温度并且不考虑吹扫蒸汽作用下,20%MEA+10%AMP的再生过程电耗最低,仅为732.6 kJe/kg(CO2)。综合再生程度,再生传质速率以及再生能耗表现,可以看出MEA+AMP系列混合吸收剂是更好的选择。

AMP-MEA-DETA三元体系吸收烟气CO_2实验研究

采用搅拌实验装置,研究AMP-MEA-DETA复合溶液对烟道气中二氧化碳的吸收和解吸性能,揭示了吸收速率、吸收容量与酸碱度、时间之间的内在联系,并对CO2初始逸出温度、试液再生温度、试液再生率进行了细致记录分析。结果表明,AMP-MEA-DETA三组分之间存在负相互作用;其吸收速率、吸收量大于AMP-MEA复合溶液、DETA单组份的吸收速率及吸收容量,小于两者之和;AMP-MEA-DETA三组分的再生温度为103℃左右,再生率为86.5%左右。

MEA-TETA二元复配溶液吸收烟气中CO_2的实验研究

采用搅拌实验装置对乙醇胺(MEA)为主体的三种二元混合胺溶液MEA-TETA(三乙烯四胺)体系吸收和解吸模拟烟道气中CO2特性进行研究,揭示了吸收速率、吸收量和pH值与吸收时间之间的内在联系,并与目前工业应用较广的MEA、DEA(二乙醇胺)溶液进行了对比;对CO2初始逸出温度、试液再生温度、试液再生率、再生pH值下降率进行了细致记录分析。结果表明,0.7 mol.L-1MEA-0.3 mol.L-1TETA是较佳的MEA-TETA混合胺体系,混合胺二种组分之间存在较弱的负交互作用。

复合胺溶液脱除CO_2性能研究

开发了一种新型的复合胺吸收剂,考察了该复合胺吸收剂和一乙醇胺溶液对二氧化碳的吸收和解吸能力,并在原理试验流程上评价了2种溶液对低浓度二氧化碳的连续吸收性能。结果表明,该复合胺吸收剂对二氧化碳具有较高的吸收速率和吸收容量,容易再生;在相同工艺条件下,复合胺溶液对低浓度二氧化碳的连续清除效率与一乙醇胺溶液相近,但稳定性更好。

混合醇胺的浸润性对膜吸收法中CO_2传质性能的影响

为了探究混合醇胺应用于膜吸收法时其对膜的浸润性以及CO_2传质性能的影响,采用接触角试验和浸润试验,测定了2种混合醇胺——N-甲基二乙醇胺(MDEA)+一乙醇胺(MEA)和MDEA+三乙醇胺(TEA)对聚丙烯中空纤维膜的浸润特性和润湿速率,并通过吸收试验确定了不同润湿程度下的CO_2传质速率。结果表明:相同质量分数、溶质配比下,MDEA+TEA溶液对膜的浸润性要大于MDEA+MEA溶液,MDEA+TEA溶液的膜润湿速率大于MDEA+MEA溶液的膜润湿速率;同一混合醇胺对膜浸润性随溶质配比的增加而增大;对比试验结果表明,CO_2传质速率减小是由混合醇胺对膜浸润性引起的,膜润湿程度增大,混合醇胺CO_2传质速率减小。