α-纤维素中空纤维致密膜组件吸收CO_2传质过程的研究

采用α-纤维素中空纤维致密膜研究了从N2-CO2混合气中吸收CO2的传质过程,考察了吸收剂种类(一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺)以及吸收剂的浓度和流量、气体流量、气体压力等因素对CO2吸收过程的影响。实验结果表明,3种吸收剂中一乙醇胺的吸收效果最好;当一乙醇胺的浓度为3.5mol/L、流量为10L/h、气体流量为8.9×10-6mol/s、气体压力为0.2MPa、气体走壳程、逆流操作时,总传质通量和总传质系数分别达到最大值8.7×10-5mol/(m2.s)和1.1×10-6mol/(m2.s.kPa)。吸收剂流量对CO2吸收过程没有明显的影响。     

氨水鼓泡吸收模拟烟道气中CO2的研究

为了减少温室气体CO2的排放,采用氨水直接鼓泡法吸收模拟烟道气中的CO2,生成碳酸氢铵,实现脱除CO2的目的。通过实验考察氨水浓度、气体中CO2含量和气体流量等因素对CO2脱除率的影响。结果表明：增大氨水浓度对吸收过程有利,但尾气中氨的含量增加,适宜的氨水质量分数为8%～10%;气体流量和气体中CO2含量的增加不利于CO2的吸收,综合考虑,适宜的入口气体流量为0.6 L/min、CO2体积分数为10%;在氨水中添加少量的沸石可明显提高CO2的脱除率;反应产物的主要成分为碳酸氢铵。     

三元复合吸收剂捕集二氧化碳中试优化

目前醇胺化学吸收法已经成为烟气二氧化碳回收的主要方法,但存在吸收速率差、再生负荷高、易降解等缺点。在前期研究的基础上,采用DEA—MDEA—AEP三元复合吸收剂,应用醇胺化学吸收流程,在10 m3/h的连续测试平台上进行三元复合吸收剂的吸收、解吸常压CO2中试测试。DEA—MDEA—AEP三元复合吸收剂最佳工艺参数为:吸收温度为40℃,气液比为10 L/m3,浓度为3 mol/L。研究表明,相同实验条件下,吸收剂脱碳率随吸收剂浓度、气液比增加而增大,随吸收温度增加先增加后下降;再沸器的热负荷则随着吸收温度,液气比以及溶液浓度的增加而增加。     

FCC再生烟气中CO2捕集技术的试验研究

根据FCC再生烟气特点,应用化学吸收法对烟气中CO2进行捕集。在 2 m3/h烟气中CO2捕集试验装置上对烟气中CO2捕集技术进行试验研究,结果表明：FCC再生烟气中CO2捕集的适宜工艺条件为：吸收剂质量分数15%～30%,吸收温度60~70 ℃,解吸温度90~120 ℃,气液体积比70~250,吸收液为全回流状态。在上述条件下,采用开发的新型吸收剂CHA,烟气中CO2的捕集率达95%,解吸率达80%。与单乙醇胺吸收剂相比,CHA的吸收速率相当,解吸能耗低,对设备的腐蚀性小,腐蚀速率仅为0.013 6 mm/a,同样条件下MEA的腐蚀速率为0.032 5 mm/a。烟气中的SO2对CO2的捕集效果影响较大,在CO2捕集前应先脱除。     

FCC再生烟气中CO_2捕集技术的试验研究

根据FCC再生烟气特点,应用化学吸收法对烟气中CO2进行捕集。在2m3/h烟气中CO2捕集试验装置上对烟气中CO2捕集技术进行试验研究,结果表明,FCC再生烟气中CO2捕集的适宜工艺条件为:吸收剂质量分数15%~30%,吸收温度60~70℃,解吸温度90~120℃,气液体积比100~250,吸收液为全回流状态。在上述条件下,采用开发的新型吸收剂CHA,烟气中CO2的捕集率达95%,解吸率达80%。与单乙醇胺吸收剂(MEA)相比,CHA的吸收速率相当,解吸能耗低,对设备的腐蚀性小,腐蚀速率仅为0.013 6mm/a,同样条件下MEA的腐蚀速率为0.032 5mm/a。烟气中的SO2对CO2的捕集效果影响较大,在CO2捕集前应先脱除。     

填料塔离子液体气相内脱水实验研究

以1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐([BMim][Ac])离子液体为吸收剂,用空气和水蒸气的混合气模拟含水湿气,在θ金属网环填料塔中进行脱水实验。探究了离子液体流量、液体含水量、液体温度、空气流量以及进气含水量对脱水效果的影响,获得了最佳实验参数条件。实验结果表明,气体露点降随液体流量和进气含水量的增加而增大,随液体含水量、液体温度和空气流量的增加而减小。在液体流量9L/h、气体流量1m~3/h、液体中水质量分数1%、湿气中水质量浓度18.26g/m~3、温度20℃的条件下,气体露点降在40℃以上,干气露点低于-20℃,取得了良好的脱水效果,在工业气体脱水、室内空气干燥等领域展现出良好的应用前景。     

填料塔中有机胺溶液脱除CO2性能研究

在鲍尔环填料塔中，以有机胺溶液为吸收剂，脱除模拟烟气中的CO₂。考察了有机胺溶液质量分数、溶液pH、烟气流量、溶液喷淋量、入口CO₂体积分数、液气比、吸收温度及填料层高度等关键参数对CO₂脱除率的影响。结果表明，CO₂脱除率随有机胺溶液质量分数、溶液pH、溶液喷淋量、液气比及填料层高度的增加而增大，随烟气流量和入口CO₂体积分数的增大而减小，随吸收温度的升高先增大后减小。在有机胺溶液质量分数为20%，溶液pH为11.0，烟气流量为2.5 m³/h，溶液喷淋量为9 L/h，入口CO₂体积分数为8%，液气比为3.6～4.8 L/m³，吸收温度为30℃，填料高度为1.70 m的条件下，CO₂脱除率超过90%。本研究成果可为有机胺溶液脱除CO₂的工业应用提供数据支撑。     

N-甲基二乙醇胺和三乙烯四胺混胺吸收CO_2性能的研究

以N-甲基二乙醇胺(MDEA)和三乙烯四胺(TETA)为原料配制5种混胺总含量为30%(φ)的吸收剂用于吸收CO2,在自制的吸收/解吸实验装置中考察混胺配比和吸收剂使用次数对吸收剂性能的影响。实验结果表明,吸收剂Ⅲ(26%(φ)MDEA+4%(φ)TETA)的吸收/解吸性能最好;在101.33 Pa和298.15 K的条件下,吸收剂Ⅲ对CO2的吸收量为0.8 699 mol/mol,平均吸收速率为1.880 mmol/s;在101.33 Pa和383.15 K的条件下,吸收剂Ⅲ对CO2的解吸率为91.61%;与第1次使用相比,吸收剂Ⅲ第4次使用时,CO2吸收量降低了26.8%,CO2解吸率降低了15.7%;使用4次后,吸收剂Ⅲ的质量和p H虽有所降低,但仍具有较佳的吸收/解吸性能。     

复合吸收剂-膜吸收分离CO_2

建立了传质微分方程-传质阻力方程相结合的膜吸收数学模型,对氨基乙酸钾-哌嗪复合吸收剂的膜吸收过程进行模拟,讨论了吸收剂液速、膜孔湿润率和温度等因素对膜吸收的影响。实验结果表明,复合吸收剂的性能明显优于单一吸收剂的性能,复合吸收剂能提供高驱动力,在相同的操作条件下,与单一吸收剂相比,采用复合吸收剂,气体出口CO2的摩尔分数降低了20%~25%;气速和液速的变化对膜吸收的影响较小,而膜孔湿润率和温度对膜吸收的影响较大;模拟结果与实验值基本吻合,膜吸收数学模型能很好地模拟复合吸收剂的膜吸收过程。     

离子液体-水复配吸收剂对VOCs的吸收性能

将水、离子液体按一定比例复配作为吸收剂,以甲苯、丙酮作为挥发性有机化合物(VOCs)的典型代表,比较了不同种类离子液体-水复配吸收剂对含甲苯、丙酮混合废气的吸收效果。结果发现,1-十二烷基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐(［DDMIM］［NTf2］)与水形成的O/W型离子液体乳化液对体系的吸收效果较好,由COSMO-SAC计算得到了甲苯和丙酮在［DDMIM］［NTf-2］中的无限稀释活度系数,并计算了吸收过程的Gibbs自由能、焓变、熵变和偏摩尔超额焓等热力学数据。实验验证了离子液体-水复配吸收剂吸收芳香类化合物、酮类化合物混合废气的可行性,考察了不同实验条件对吸收效果的影响。结果表明：在甲苯、丙酮进气质量浓度分别为15000 mg/m3和7500 mg/m3、进气流量0.024 m3/h、搅拌速率1600 r/min、吸收温度303.15 K的实验条件下,［DDMIM］［NTf2］质量分数为10%的100 g复配吸收剂对甲苯的初始吸收率为94%,对丙酮的初始吸收率为95%;通过对复配吸收剂进行再生及循环吸收实验,验证了复配吸收剂回收利用的可能性。     

旋转填充床脱除裂解气中酸性气体的冷模实验

用空气和CO2的混合气体模拟裂解气,在旋转填充床中进行酸性气体吸收实验。考察了吸收液流量、吸收液浓度、空气流量、空气中CO2含量、旋转填充床转速和吸收液温度对气相传质系数(KGa)的影响。实验结果表明,KGa为0.2~3.0s-1时,KGa随吸收液流量、吸收液浓度、空气流量、旋转填充床转速和吸收液温度的升高而增大,随空气中CO2含量的增加而减小。用冷模数据推算工业操作条件(约1.5M Pa,50℃)下旋转填充床的吸收效果,预计可将裂解气中酸性气体的体积分数由1.00%降至1×10-6以下。旋转填充床脱除裂解气中酸性气体的效果优于传统的脱除工艺。     

超重力选择性脱除焦炉煤气中硫化氢的研究

自制CO2和H2S混合气模拟焦炉煤气,以碳酸钠溶液作为脱硫碱液,用超重力设备作为脱硫实验的主体吸收设备,考察了超重力因子,液气比,原料气中CO2浓度等对脱硫率的影响。实验表明:利用碱液对CO2和H2S的吸收速率的差异,通过旋转填料床强化传质能明显的提高H2S的选择性。实验表明:利用碱液对CO2和H2S的吸收速率的差异,通过旋转填料床强化传质能明显的提高H2S的选择性。实验考察各因素及其范围:原料气中H2S浓度为3g/m3;CO2的浓度为7g/m3～14g/m3;进气速度为1m3/h～6m3/h;超重力因子为25.82～75.91;进液速度为60 L/h～180 L/h。实验中脱硫率基本可以达到95%以上,选择性(H2S和CO2脱除率之比)可以达到30左右。最佳的超重力因子为63.79,最佳液气比为50L/m3。     

用旋转填充床以双碱法脱除烟气中的SO_2

在旋转填充床中,以NaOH溶液为吸收液,进行SO2气体吸收的实验。考察了吸收液和气体流量的比(简称液气比)、旋转填充床转速、吸收液浓度和入口气体中SO2质量浓度对SO2脱除率(θ)和气相传质系数(KGa)的影响。实验结果表明,θ和KGa随液气比和吸收液浓度的增大而增加;随旋转填充床转速的提高,先降低后增加;随入口气体中SO2质量浓度的增大而降低。采用旋转填充床用NaOH溶液吸收SO2的最佳工艺条件是:吸收液浓度100mmol/L,液气比3.00～4.00L/m3,旋转填充床转速1200～1600r/min,入口气体中SO2质量浓度小于5g/m3。在此条件下,出口气体中SO2质量浓度低于50mg/m3,θ稳定在99%以上。     

超重力法脱除合成氨原料气中二氧化碳的实验研究

对应用旋转填料床于脱除合成氨原料气中二氧化碳进行了实验研究。采用在MDEA(N-甲基二乙醇胺)水溶液中加入少量烯胺TETA(三乙烯四胺)或氨基酸盐组成的复合溶液。主要考察了不同类型吸收液、吸收液二氧化碳负荷、超重力因子β、气液比等因素对合成氨原料气中二氧化碳脱除效率的影响。实验结果表明,在MDEA水溶液中加入TETA或氨基酸盐添加剂,大大提高了脱除效率,改善了传质速率,其中以TETA作为添加剂的混合吸收液的脱除效率在2种混合吸收液中最好,相对于单一的MDEA吸收液,混合吸收液的脱除效率平均提高了101.19%。在相同的操作条件下,脱除效率随着超重力因子β增大而增大,β大于120后对脱除效率的影响不明显;脱除效率随液气比的增大呈现出先增大后减小的趋势,其最佳液气比约为10 L/m3。超重力旋转填料床与传统塔设备相比,具有二氧化碳脱除效率高、低液泛、处理能力大、能耗和运行费用低、占地面积小、操作简便等优点,具有良好的工业应用前景。     

N-甲基二乙醇胺吸收法火炬气脱硫过程模拟

针对火炬气的工况,选择N-甲基二乙醇胺(MDEA)吸收法进行火炬气脱硫,以满足进一步利用火炬气的要求。采用AMSIM模块进行脱硫模拟计算,其中热力学方法选择Kent-Eisenberg模型。用炼油厂干气、液化气脱硫的实际操作数据对模拟方案进行检验,证明此热力学模型适用于MDEA吸收法脱硫过程的模拟。根据火炬气实际操作情况,分析了火炬气进口压力、碳氢化合物、吸收塔操作参数对脱硫性能的影响。模拟结果表明,当火炬气流量16000m3/h(标准状况下)、温度30℃、压力0.45MPa;循环MDEA溶液中MDEA质量分数25%、流量10.0m3/h、温度35℃;吸收塔的塔板数为15时,可将火炬气中H2S脱除到摩尔分数1.00×10-4以下,且具有较好的脱硫选择性。     

延迟焦化装置吸收稳定系统的模拟优化

为了解决延迟焦化装置吸收稳定系统干气产品中C≥3组分摩尔分数超标的问题,利用Aspen Hysys流程模拟软件对该吸收稳定系统进行了流程模拟,分析了干气产品中C≥3组分的影响因素,并对操作参数进行了优化。结果表明:吸收稳定系统模型可靠,模拟值与生产实际值接近;在补充吸收剂和粗柴油进料量分别为60～70,60～80 t/h,吸收塔中段回流返塔温度低于36 ℃,解析塔塔底再沸器出口温度为140 ℃,稳定塔塔底再沸器出口温度为185～195 ℃的优化条件下,吸收稳定系统干气中C≥3组分摩尔分数降至1.50%,液化气产量增加了1.09 t/h。     

Fe~ⅡEDTA(/NH_4)_2SO_3溶液吸收脱除NO的工艺研究

为研究Fe~ⅡEDTA(/NH_4)_2SO_3溶液吸收脱除NO的效果,考察了吸收脱除过程中(NH_4)_2SO_3浓度、FeⅡEDTA初始浓度、烟气流量、p H、温度、入口NO浓度、φ(O2)等因素的影响。通过设计正交试验,确定主次因素关系和最佳工艺条件。结果表明:各因素对NO吸收脱除效果的影响由大到小的顺序为FeⅡEDTA初始浓度入口NO浓度温度φ(O2)烟气流量p H(NH_4)_2SO_3浓度;Fe~ⅡEDTA(/NH_4)_2SO_3溶液吸收脱除NO的最佳工艺条件为FeIIEDTA初始浓度0.005 mol/L、入口NO浓度1 072 mg/m3、温度30℃、φ(O2)4%、烟气流量800 m L/min、p H=7、(NH_4)_2SO_3浓度0.2 mol/L,此时NO最大脱除率达到92.5%,NO吸收量为3.28 mol/mol。     

MEA-AMP二元复配溶液吸收烟气中二氧化碳的实验研究

实验以乙醇胺(MEA)为主体,加入定量的新型空间位阻胺2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)配成复合胺,研究了该复合胺液对CO_2吸收和再生性能,并与同浓度的MEA、二乙醇胺(DEA)溶液进行了比较,筛选了MEA-AMP体系中最佳吸收液。以搅拌实验装置研究了MEA-AMP不同配比的复合胺溶液吸收和解吸模拟烟道气中CO_2特性,揭示了吸收速率、吸收容量和酸碱度与时间之间的关系,并与目前工业应用较广的MEA、DEA溶液进行了对比分析;对CO_2初始逸出温度、试液再生温度、试液再生率、再生pH值下降率进行了记录分析。结果表明,0.7 mol/L MEA-0.3 mol/L AMP吸收容量最大,为0.329 moL;再生温度最低,为100℃,是MEA-AMP复合胺体系中最佳配比溶液。     

超重力旋转填料床中柠檬酸钠法脱除低浓度SO_2

在超重力旋转填料床中以柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液为吸收液进行模拟烟气中SO2吸收的实验。考察了超重力因子(β)、液气比(L/m3)、入口烟气中SO2质量浓度、气体流量、吸收液中柠檬酸浓度、pH值等对SO2脱除率(η)和气相传质系数(KGa)的影响。实验结果表明,η和KGa随超重力因子、液气比(L/m3)、吸收液中柠檬酸浓度和pH的增加而增加,随入口烟气中SO2浓度的增加先增大后降低,随气体流量的增加而降低。采用超重力旋转填料床用柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液吸收SO2的最佳工艺条件是:吸收液中柠檬酸浓度1.0mol/L,初始pH 4~5,液气比3L/m3~7L/m3,超重力因子54.53~90.14。在此条件下,出口气体中SO2质量浓度低于80mg/m3,η稳定在98%左右。     

规整填料塔中二甲醚吸收的实验研究

在合成气一步法合成二甲醚过程中,产物被冷凝为气、液两相。采用CY700型金属丝网波纹规整填料,以去离子水为吸收剂对气相产物在操作温度20~50℃、压力1.0~3.0MPa、气液比(体积流率比)100~300的范围内进行了吸收分离研究,考察工艺参数对二甲醚吸收的影响。实验结果表明:吸收的操作压力和温度是影响二甲醚吸收的主要因素。在较高的操作压力下,采用较大的空塔气速依然可以得到较高的二甲醚吸收率;低温有利于二甲醚的吸收,吸收温度控制在40℃左右为宜;吸收剂水量控制在236m l/(m2.s)~283m l/(m2.s)范围内为宜。