醇胺溶液吸收CO2传质以及吸收剂净化的研究

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由于有机胺溶液捕集燃烧后CO2过程中存在降解,导致吸收剂损失、循环吸收解吸性能下降和能耗高等问题,阻碍了该技术的进一步发展、推广和应用。本工作拟从吸收剂和降解产物两个不同角度寻求探索解决之道。一方面,选择抗降解性能良好的吸收剂,强化其对CO2吸收过程,建立改善的普适性填料塔传质模型。另一方面,研究了降解产物对胺溶液吸收解吸性能的影响,建立一种快速评价降解产物性能影响的方法,可有效筛选出对有机胺吸收性能具有副作用的降解产物并指导予以去除,为开发降解产物的精准去除技术提供技了理论支撑。主要研究内容和创新性成果如下:(1)通过N2O物理溶解度实验和“N2O类比法”间接获得CO2在胺溶液中的物理溶解度。首次引入物理溶解度的概念和模型初步完善体积总传质系数KGav模型和CO2出口浓度yCO2,out模型。(2)通过CO2平衡溶解度装置测定并建立了CO2平衡溶解度模型。首次引入化学平衡溶解度的概念和模型进一步完善KGav模型和yCO2,out模型。(3)首次引入有效相界面面积的概念和模型更进一步完善KGav模型,通过分别建立传质系数KG模型和有效相界面面积av模型,打破了填料塔传质模型应用的局限性,增强了模型的普适性。(4)首次提出对胺溶液降解产物的净化去除需要有针对性。建立了一种快速评价降解产物对吸收剂吸收性能和解吸性能影响的方法,筛选出了对吸收剂具有副作用的降解产物,为开发对降解产物的精准去除提供了依据。(5)研究了热稳定性盐(HSS)的化学结构与链长对乙醇胺(MEA)溶液吸收和解吸性能的影响。研究了MEA中HSS含量的快速检测方法,建立了以自动电位滴定仪为基础可检测MEA溶液中个物质浓度和HSS浓度的方法。探索了活性炭、海泡石和石英等固体吸附剂对HSS的吸附分离方法。
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