论文部分内容阅读
近年来,温室效应已经成为一个全球性气候问题,由人类活动引起的温室气体的排放被认为是造成全球变暖的主要原因。二氧化碳捕集与储存技术被认为是应对全球变暖问题最重要的方法之一,采用胺法吸收捕集排入大气的混合气(如烟气、垃圾填埋气等)中的C02是一项较为经济有效的CO2捕集技术。本论文利用平衡反应釜和再生反应器,对传统醇胺吸收体系MDEA+DEA和新型胺吸收体系PZ及其衍生物对CO2的吸收和再生性质进行了深入地研究,考察了不同温度和压力下胺溶液对CO2的平衡吸收量和连续再生能力等性质。实验结果表明:胺溶液随温度升高,对CO2的平衡吸收量减少;随CO2分压增加,平衡吸收量增加。MDEA+DEA溶液在CO2分压<200kPa时,平衡吸收量的增加对压力升高较为敏感,313K的反应温度可以获得较大的平衡吸收量;较高压力下,保持较高温度323K有利于高浓度溶液中分子的扩散,以获得较高的平衡吸收量。对PZ和HEP,在压力>400kPa的较高压力下,313K和323K温度下平衡吸收量接近;平衡吸收量随压力增加而增加,并且浓度越高,同一温度和压力下平衡吸收量越大。胺溶液温度升高,反应的总时间缩短。总反应时间随着压力的升高呈先增加后减少趋势,MDEA+DEA溶液在压力为200kPa时总反应时间达到最长,而PZ及HEP在压力为300kPa时达最长。系统压力在150kPa以上时,各种溶液对CO2的平衡吸收量大小顺序为:5M2-PE>2.5M PZ+2.5M2-PE>5M PZ>2.5M PZ+2.5M HEP>5M HEP>2.5M PZ+2.5M1,4-DHEP>45%MDEA+5%DEA>5M1,4-DHEP。哌嗪衍生物中,溶液对C02的平衡吸收量随着取代基的增加而减少。MDEA+DEA溶液再生7次后,再生液的吸收容量降为新鲜液的74.54%,pH值为新鲜液的76.5%。哌嗪溶液最合适的再生温度是378K,而HEP的是383K。在最适合再生温度下,哌嗪溶液经10次再生后的吸收容量为新鲜液吸收容量的90.24%,pH降低了8.0%;HEP溶液经10次再生后的吸收容量为新鲜液吸收容量的82.81%,pH由12.5降低到10.6,降低了15.2%。各溶液10次再生后的溶液吸收容量占各自新鲜液吸收容量的比例大小顺序为:PZ90.67%> PZ+HEP87.18%> PZ+1,4-DHEP> HEP82.81%>1,4-DHEP78.90%> MDEA+DEA74.54%(7次再生)>PZ+2-PE73.45%>2-PE61.60%。PZ、HEP及两者混合溶液以及PZ+1,4-DHEP的混合溶液连续再生性能较好。HEP可通过与哌嗪形成混合溶液或单独使用,既能保持哌嗪溶液反应速率快、解吸成本更低、耐热降解和耐腐蚀性等优势,又能克服溶解度不高的劣势。