【摘 要】
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近年来,全球温室效应日益严重,对温室气体的减排成为当今急需解决的课题。在对CO2进行捕集、运输、储存的过程中,碳捕集是花费最高也是最关键的一步,现有的CO2捕集方法虽然具有各自的优势,但也存在一些不足之处。因此有必要开发新的CO2捕集方法。本论文以2-甲基咪唑作为新的CO2吸收剂,将2-甲基咪唑溶于水中形成透明溶液,使用该溶液对CO2/N2进行小试分离实验,验证2-甲基咪唑水溶液对含CO2混合气的
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近年来,全球温室效应日益严重,对温室气体的减排成为当今急需解决的课题。在对CO2进行捕集、运输、储存的过程中,碳捕集是花费最高也是最关键的一步,现有的CO2捕集方法虽然具有各自的优势,但也存在一些不足之处。因此有必要开发新的CO2捕集方法。本论文以2-甲基咪唑作为新的CO2吸收剂,将2-甲基咪唑溶于水中形成透明溶液,使用该溶液对CO2/N2进行小试分离实验,验证2-甲基咪唑水溶液对含CO2混合气的分离效果。随后搭建中试连续分离装置,使用2-甲基咪唑水溶液进行连续分离CO2/N2实验,考察不同条件对分离效果的影响。本论文主要研究内容如下:（1）测量2-甲基咪唑水溶液对CO2、N2、CH4在303.15K下的溶解度,发现溶液对CO2的吸收量远大于N2和CH4,且N2和CH4对CO2在溶液中的溶解度影响很小。测量了CO2在2-甲基咪唑溶液中的解吸热,在低CO2溶解度下,解吸热仅为40kJ/mol。在发现2-甲基咪唑水溶液对CO2有良好的捕集能力的前提下,进行了CO2/N2的分离实验,同时根据2-甲基咪唑溶液对CO2/N2的分离结果证明溶液对CO2/CH4分离的可行性,结果表明2-甲基咪唑水溶液对CO2/N2有良好的分离效果,在低温和低初始进气压力的条件下对分离效果更加有利,且2-甲基咪唑水溶液对高浓度CO2混合气和低浓度CO2混合气都具有良好的分离效果。（2）探究了2-甲基咪唑水溶液的重复使用性。结果表明经过解吸后的2-甲基咪唑水溶液对CO2/N2的分离能力有所下降,但仍可以保留其大部分分离效果,并且在重复使用多次后依然能稳定的分离CO2/N2。对2-甲基咪唑水溶液分离CO2/N2过程的动力学进行了研究,发现温度对其动力学影响不大,初始进气压的增加会提升初始吸收速率,但会使平衡时间延长,增加溶液的质量分数会提升反应速率,同时循环使用的溶液的动力学性能依然保持良好。（3）开展了2-甲基咪唑水溶液连续分离CO2/N2的中试实验。通过小试实验证明2-甲基咪唑水溶液对CO2/N2有良好的分离能力,进一步使用30 wt%的2-甲基咪唑水溶液进行中试连续分离CO2/N2的实验。结果表明2-甲基咪唑水溶液对CO2/N2的分离效果良好。此外,考察了操作条件对分离效果的影响,发现同时增加气液速、提升气液比、增加解吸压力会对分离效果产生不利的影响;而增加操作压力、提高解吸温度、增加空气吹扫流量会对分离效果起到促进作用。
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