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添加剂对MDEA-CO_2体系吸收/解吸性能的影响研究

陈金国  
【摘要】:温室气体导致全球变暖对人类的生存和发展的影响日益显著,实现CO2等温室气体的减排及防止全球气候变暖刻不容缓。在CO2捕集技术中,化学吸收法是工艺最为成熟、应用最广泛的技术。N-甲基二乙醇胺(MDEA)作为最常用的化学吸收剂之一,主要存在着吸收速率慢的问题。国内外研究者通过向MDEA中加入活化剂、甲醇等有机溶剂添加剂,研究了添加剂对CO2吸收速率的促进作用。但是,关于添加剂尤其是有机溶剂对MDEA吸收剂吸收及解吸性能的综合影响缺乏系统研究。此外,关于活化剂与有机溶剂的复合添加剂对MDEA吸收速率的影响也鲜见报道。本文从不同类型添加剂提高MDEA吸收速率的机理出发,通过加快反应和强化传质两个方面,系统研究并对比了不同类型添加剂对MDEA吸收速率的影响,并考察了不同类型添加剂对CO2负载、解吸率等性能的影响。研究结果表明,能够加快反应的活化剂虽然对MDEA吸收速率促进效果显著,但在吸收过程中吸收速率存在迅速降低的问题;而且PZ在较高的解吸温度下才能被解吸出来,所需能耗较高,不利于解吸。在70℃解吸温度下,MDEA的平衡解吸率为62.4%,而MDEA/PZ的平衡解吸率只能达到53.8%。在70℃解吸温度下,MDEA/B的平衡解吸率高达84.1%,而MDEA的平衡解吸率则只有62.4%,能够强化传质的B等有机溶剂对MDEA的吸收速率促进效果显著,且利于解吸过程的进行。此外,通过对不同类型的添加剂进行复合,开发出了一种可应用于高效节能碳捕集过程的复合添加剂。MDEA/PZ/B吸收速率为MDEA吸收速率的264.4%。在70℃解吸温度下,MDEA/PZ/B吸收剂的平衡解吸率为75.5%,MDEA/PZ吸收剂的平衡解吸率为53.8%,B的加入能够促进MDEA/PZ吸收剂的解吸。说明同时加快反应和强化传质对吸收速率及解吸过程都有很好的促进作用。


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