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《北京化工大学》 2015年
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高解吸率CO_2复合吸收剂的性能研究

邢津铭  
【摘要】:人类致力于减少以CO2为代表的温室气体排放,遏制全球气候变暖。燃煤电厂作为工业CO2主要排放源是目前碳捕集技术研究的重点。基于醇胺水溶液的化学吸收法由于适应燃煤电厂燃烧后捕集烟道气处理量大、CO2分压低、杂质高的特性而被广泛采用,但是存在解吸能耗高的问题。CO2吸收剂开发及改性是降低能耗的根本措施。传统单一醇胺吸收剂的吸收性能与解吸性能不可兼顾:一、二级醇胺具有较好的吸收性能但是解吸性能差,三级醇胺解吸能耗低但是吸收速率不足。为了弥补单一醇胺吸收剂的不足,混合胺吸收剂成为了吸收剂研究的热点:一类是以一、二级胺为主体添加三级胺期望降低解吸能耗;另一类在三级胺中加入一、二级胺以图提高吸收性能。但是根据目前的研究结果,混合胺吸收性能的提高必然带来的是解吸性能的下降,解吸能耗的降低会造成吸收速率变慢。因此,开发一种“高吸收速率、大容量、低能耗”的吸收剂成为了吸收剂开发的目标,新型吸收剂应当同时兼顾吸收性能与解吸性能。本课题选取MDEA作为化学吸收剂,醇类、酰胺类等极性非质子溶剂作为物理溶剂,从动力学及热力学上系统化考察了化学-物理复合吸收剂的性能。在此基础上,本课题使用模拟计算及参数相关法对复合吸收剂吸收解吸机理进行了理论研究。另外结合节流膨胀解吸过程强化传质的优势,有效降低了吸收剂的停留时间,降低了吸收剂能耗及物耗。研究结果显示,采用质量分数30%MDEA+30%醇4+40%H20作为复合吸收剂,在20℃进行吸收、70℃进行解吸的条件下,其初始吸收速率较30%MDEA提升了75%,达到解吸平衡的时间由6小时缩短至2小时,CO2平衡解吸率由65.6%提升至90.9%,CO2解吸量由1.50mol/kg提升至1.90mol/kg。相比于MDEA吸收剂,复合吸收剂可以同时提升吸收性能及解吸性能,对于降低解吸能耗及碳捕集成本具有重要意义。理论研究表明,复合吸收剂的溶剂效应是导致其CO2解吸量及解吸率提高的主要原理。
【学位授予单位】:北京化工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TQ424

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