膜基-氨基酸盐及其复合溶液吸收CO2的性能

选择了氨基乙酸(GLY)和氨基丙酸(ALA)的盐溶液作为CO2吸收剂,将高效活化剂哌嗪(PZ)添加于GLY形成新型氨基酸基复合溶液,采用膜接触器-再生循环装置,研究了液速、吸收剂浓度等因素对总传质系数和脱除率的影响,评价和比较了GLY和ALA及其复合溶液的吸收性能。结果表明:GLY的传质推动力大于ALA,GLY的总传质系数和脱除率大于ALA;在吸收剂浓度对总传质系数的影响程度上,GLY大于ALA;复合溶液的吸收性能明显优于单一的氨基酸盐溶液,少量的PZ能显著地增强传质效率。     

一种氨基酸盐基复合溶液捕集CO_2气体性能评价

将无机盐硼酸钾作为活化剂添加于甘氨酸盐溶液中,形成活化复合吸收剂;采用膜接触器装置,评价和比较了甘氨酸盐和活化复合吸收剂捕集CO2的性能。研究了活化剂浓度、液相流量和操作温度等因素对总体积传质系数、传质通量和捕集率的影响。结果表明:活化复合吸收剂对CO2的捕集产生明显的影响,活化复合吸收剂的总体积传质系数高于甘氨酸盐吸收剂;活化剂浓度对传质通量的影响表明,少量活化剂的作用远比多量的活化作用大;活化复合吸收剂的捕集率远大于甘氨酸盐吸收剂;膜接触器流体力学状态的改变,能够改善膜接触器传质性能,增大传质通量,但增大的程度有限;操作温度对膜吸收传质通量影响较大,温度越高,传质通量越高。     

膜气吸收法分离烟气中CO2的实验

采用聚丙烯中空纤维膜接触器,分别用去离子水、单乙醇胺（MEA）及N-甲基二乙醇胺（MDEA）水溶液作为吸收剂,对模拟烟气中的CO2分离进行了试验研究.考察了气体流速、入口气体中CO2体积分数、吸收剂流速、吸收剂浓度以及吸收剂种类等因素对CO2脱除率和总传质速率的影响.实验结果显示：3种吸收剂分离CO2的效率由大到小依次为MEA、MDEA、去离子水;CO2的脱除率和传质通量随吸收剂浓度、流速的提高均增加;CO2的脱除率随气体流速和CO2在入口气体中体积分数的增大而减小,而传质速率却随之增加.系统长时间运行后发现存在膜孔润湿现象,进而影响膜的传质性能.因此,吸收剂浓度须在传质和长时间运行性能之间进行权衡.     

填料塔中磷酸钠缓冲溶液吸收低体积分数SO2的体积传质系数

为满足磷酸一钠和二钠缓冲溶液脱硫设计开发的需要,采用磷酸钠缓冲盐溶液为吸收剂,测定和计算了在鲍尔环填料塔中磷酸钠溶液吸收模拟烟气中SO2的体积总传质系数KYa.在常温常压下,考察了空塔气速、喷淋密度、入口SO2体积分数、吸收液磷酸根浓度和初始pH等工艺参数对KYa的影响.结果表明,KYa随着空塔气速、喷淋密度、初始pH和磷酸根浓度的增加而增大;随着入口SO2体积分数的增加先增加后减小;该体系的传质过程受气膜和液膜共同控制.     

沼气提纯过程中醇胺溶液吸收CO2传质性能

醇胺溶液吸收CO₂是沼气提纯领域重要的研究课题。在实验填料吸收塔中,以乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)为吸收剂,研究了吸收剂浓度、进气流量、CO₂浓度、进液温度对吸收过程转化率η、吸收速率N以及气相总体积传质系数K_Ga_e的影响。结果表明,吸收剂浓度增加可有效提高η、N及K_Ga_e;进气流率增加,η逐渐降低,N先增加后降低,K_Ga_e先增加后降低最终趋于稳定;随着CO₂浓度增加,η和K_Ga_e不断降低,N逐渐增加;随着进液温度升高,η和K_Ga_e均先升高后降低;MEA、DEA的最佳进液温度在40～60℃之间,并随CO₂负载量增大而逐渐降低。研究结果对于醇胺溶液吸收法沼气提纯技术的研究开发和实际应用有参考作用。     

双驱动搅拌器内碳酸钾——二氧化碳吸收过程研究

以热碳酸钾为吸收剂,二氧化碳为被吸收气体,在双驱动搅拌吸收器内进行化学吸收实验,实验表明碳酸钾溶液吸收二氧化碳时存在一个诱导期,讨论了吸收剂的温度,气液相的搅拌速度,吸收液浓度对吸收过程的影响,并测量了热碳酸钾溶液吸收二氧化碳的平均传质系数。     

旋流气液两相强化吸收CO2的传质性能

为强化二氧化碳的吸收过程,采用一类旋流逆向气液多级接触的方式,以NaOH溶液为吸收剂,研究其与大跨度浓度CO₂(2.5%～15%)接触反应的传质性能。分别探讨了吸收剂浓度、吸收剂流量、烟气CO₂浓度、烟气流量及反应温度对气相总体积传质系数(K_ga)的定量影响。结果表明,在实验条件下,其K_ga可达(4.53×10^-5)～(9.22×10^-5)kmol·m^-3·s^-1·kPa^-1。与双级直流喷雾和单级旋流喷雾相比,旋流逆向气液多级接触能够有效强化大跨度浓度CO₂的吸收过程。K_ga随吸收剂浓度、流量和反应温度的增加而增加,随CO₂浓度增加呈现先增加后减小(CO₂浓度大于5%)的非线性关系,随气体流量增加先增加后趋于稳定。     

中空纤维致密膜基吸收CO2传质机理分析

研究了硅橡胶/聚砜中空纤维致密膜基吸收CO2的传质机理,考察了吸收剂种类(NaOH、MEA、DEA、TEA)、NaOH浓度、吸收剂流速、吸收剂压力和气相压力对CO2传质系数的影响,并采用数学模型对实验结果进行了分析.其中,用2×103 mol·m-3NaOH溶液作吸收剂时,聚合物膜传质为控制步骤,总传质系数与CO2在膜中的传质系数相近,且实验过程中无漏液、鼓泡等现象发生.     

一种新型甲苯吸收剂的复配及性能评价

实验采用吸收法系统研究了矿物油、植物调和油及二者按不同比例复配后的新型吸收剂对甲苯吸收效率、吸收饱和时间及饱和吸收量的影响。结果表明,矿物油和植物调和油对甲苯的初始吸收效率均可达到95%以上,但其相应地饱和吸收时间分别仅为155 min和145 min,且最大饱和吸收量分别为10.2,6.0 mg/g;而经不同比例复配后的新型吸收剂的初始阶段饱和吸收量却下降至89%～93%,当甲苯的吸入浓度为4 000 mg/m³时,其饱和吸收时间和最大饱和吸收量却分别增加至305 min和13.62 mg/g。经实验对甲苯整体吸附性能研究,三者综合吸收效果为:新型吸收剂>矿物油>植物调和油。     

一种新型甲苯吸收剂的复配及性能评价

实验采用吸收法系统研究了矿物油、植物调和油及二者按不同比例复配后的新型吸收剂对甲苯吸收效率、吸收饱和时间及饱和吸收量的影响。结果表明,矿物油和植物调和油对甲苯的初始吸收效率均可达到95%以上,但其相应地饱和吸收时间分别仅为155 min和145 min,且最大饱和吸收量分别为10.2,6.0 mg/g;而经不同比例复配后的新型吸收剂的初始阶段饱和吸收量却下降至89%～93%,当甲苯的吸入浓度为4 000 mg/m~3时,其饱和吸收时间和最大饱和吸收量却分别增加至305 min和13.62 mg/g。经实验对甲苯整体吸附性能研究,三者综合吸收效果为:新型吸收剂矿物油植物调和油。     

基于COSMO-SAC模型的分子筛选方法用于咪唑类离子液体吸收甲苯蒸气

采用基于COSMO-SAC模型的分子筛选方法,对作为甲苯蒸气吸收剂的咪唑类离子液体进行了筛选。建立了100种常见的N,N'-二烷基咪唑阳离子与阴离子构成的咪唑类离子液体的s-谱图,在此基础上计算了303.15 K下离子液体对甲苯的吸收势,并以此为热力学评价标准对吸收剂进行筛选。选取6种离子液体进行甲苯蒸气的吸收实验,通过其饱和吸收量验证此方法的可行性。研究表明,实验和分子筛选结果相吻合。利用Gaussian 09软件进行微观结构分析,计算了离子液体阳离子与甲苯的相互作用能。对进气浓度和进气速度等动力学因素的影响进行探究,在条件为303.15 K、进气浓度为10000 mg·m^-3、进气速度为0.05 m³·h^-1情况下,离子液体对甲苯的初始吸收率高达96.2%。此外,实验验证了离子液体随着重复利用次数的增加,其吸收效果基本不变。     

基于COSMO-SAC模型的分子筛选方法用于咪唑类离子液体吸收甲苯蒸气

采用基于COSMO-SAC模型的分子筛选方法,对作为甲苯蒸气吸收剂的咪唑类离子液体进行了筛选。建立了100种常见的N,N'-二烷基咪唑阳离子与阴离子构成的咪唑类离子液体的s-谱图,在此基础上计算了303.15 K下离子液体对甲苯的吸收势,并以此为热力学评价标准对吸收剂进行筛选。选取6种离子液体进行甲苯蒸气的吸收实验,通过其饱和吸收量验证此方法的可行性。研究表明,实验和分子筛选结果相吻合。利用Gaussian 09软件进行微观结构分析,计算了离子液体阳离子与甲苯的相互作用能。对进气浓度和进气速度等动力学因素的影响进行探究,在条件为303.15 K、进气浓度为10000 mg·m~(-3)、进气速度为0.05 m~3·h~(-1)情况下,离子液体对甲苯的初始吸收率高达96.2%。此外,实验验证了离子液体随着重复利用次数的增加,其吸收效果基本不变。     

填料塔中氨水吸收二氧化碳的传质性能

在填料塔中对氨水吸收二氧化碳的传质性能进行了实验研究,测定了填料塔单位体积的有效传质面积aV,气相传质系数kG和体积总传质系数KGaV等,实验结果表明,随着气体流量增加,aV值略有上升,kGaV和kG值明显增大;体积总传质系数KGaV值也随着气体流量和氨水浓度的升高而增大。在总传质阻力中,气膜阻力所占比例相对较小,氨水吸收二氧化碳的过程主要受液膜阻力的控制。     

多种有机胺吸收剂循环利用实验研究

在化学吸收法捕集CO_2的工艺中,吸收剂都是循环使用的。过去的吸收剂性能测定实验通常是测定吸收剂单次使用的性能,而对于吸收剂多次循环之后的性能变化很少提及。以单乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、三乙醇胺(TEA)、羟乙基乙二胺(AEE)溶液为研究对象,对有机胺溶液多次使用后的吸收与解吸性能进行实验分析测定。实验结果表明:随着循环次数的增加,AEE溶液吸收速度下降明显,而MEA、DEA、TEA溶液经过多次循环后的吸收速率与解吸速率变化不大;随着循环次数的增加,各种有机胺吸收剂的解吸能耗变化大小依次为MEADEATEAAEE;AEE溶液在多次循环反应过程中的解吸能耗变化最小。     

水力喷射-空气旋流器用于湿法烟气脱硫及其传质机理

在一种新型高效的气液传质设备--水力喷射-空气旋流器(WSA)中,以Ca(OH)₂料浆为吸收剂进行了模拟烟气湿法脱硫的实验研究。结果表明:脱硫率随进口气速增加而增加;随液体喷射速度增加先增加,增加到一定程度后几乎不变;随烟气中SO₂的进口浓度增加而减小,存在一适宜的Ca(OH)₂浓度和回流比。在气体流量24～72 m³·h^-1、循环液体量0.4～0.8 m³·h^-1、料浆中Ca(OH)₂浓度7500 g·m^-3时,对SO₂浓度为1891～6373 mg·m^-3的烟气进行湿法脱硫,脱硫率达88.9%～97.7%,且WSA的旋流气体和喷射液体在湿法脱硫中具有自清洁能力,未发现内部结垢和喷孔堵塞现象。总体积传质系数K_Ga、有效相界面积a均随进口气速u_G增大而增大,而总传质系数K_G随u_G增加变化较小;当液体喷射速度 u_L≤0.26 m·s^-1时,K_Ga和K_G随u_L增加快速增大,之后增加缓慢,而a随u_L几乎线性增加,K_Ga和K_G随吸收剂中Ca(OH)₂浓度c_L增加有一最大值。结合实验数据拟合得到了相关的经验公式,这些关联式能较好地预测WSA的湿法脱硫传质性能。气体旋流场强度对总体积传质系数K_Ga和有效相界面积a起支配作用,脱硫传质过程同时受气膜和液膜阻力控制,但以液膜控制为主。     

填料塔中哌嗪二胺吸收低浓度SO_2的传质性能

为满足有机胺法脱硫设计开发的需要,采用动态吸收法测定了填料塔中哌嗪二胺(PA-A)水溶液吸收低浓度SO2的体积总传质系数KGa,考察了吸收工艺参数如吸收液中的PA-A浓度和初始pH值、液相流率、吸收温度、进气SO2浓度及流速等对KGa的影响。结果表明:KGa随着吸收液中的PA-A浓度和初始pH值、液相喷淋密度的增加而增大;随着吸收温度、气相流率及进气SO2浓度的增加而减小。通过实验结果分析得到体积总传质系数KGa与气液相流率比(qG/qL)之间符合指数关系式,该经验关系可用于工程设计计算。     

喷淋塔尾气脱氨实验研究

为了研究喷淋塔对硝酸磷肥尾气的脱氨特性,将空气和氨气按一定比例混合制成模拟尾气,用p H=1的稀硝酸溶液作为吸收剂,考察了空塔气速、喷淋密度、吸收液温度、混合气入口温度、入口氨浓度对脱氨体积传质系数KYa的影响。结果表明:KYa随着空塔气速的增加而显著增大;随着喷淋密度的增加,KYa先增大后趋缓;入口气相温度和氨浓度对KYa几乎无影响;随着吸收液温度的升高,KYa呈先增大后减小的趋势。     

正己烷在两相分配搅拌式反应器中的传质过程研究

为研究两相分配搅拌式反应器中硅油对正己烷传质的影响,采用静态顶空法获得正己烷的气/水和硅油混合液分配系数H,通过模型拟合计算最大气相可转移至液相的正己烷体积分数β_S~*,利用效能—传热单位数法计算总体积传质系数KLa。结果表明,随着硅油比例φ的提高,H显著下降;"等效吸收容量"模型可以很好地描述H与φ之间的关系;β_S~*随着硅油的添加急剧增大,并随着φ提高而上升,而进气流速的增加会导致β_S~*减小;KLa会随着φ上升而减小,但硅油显著提升了饱和液相正己烷浓度,从而提高正己烷的总传质速率。     

双驱动搅拌器内N-甲基二乙醇胺吸收剂吸收二氧化碳的传质研究

采用双驱动搅拌器,用MDEA溶液作为吸收剂进行CO_2吸收实验,考察了吸收温度、双驱动搅拌器中上、下搅拌速率和进气流量对瞬时传质速率和平均传质系数的影响。研究发现,在本文工况条件下,随着吸收温度和进气量升高,CO_2的瞬时吸收速率和平均传质系数均呈现先上升后下降的趋势;随着上、下搅拌速率的增加,CO_2的瞬时吸收速率和平均传质系数均呈现上升趋势。     

液相射流吸收耦合气相旋流分离烟气脱硫

在传统的除雾型旋风分离器基础上进行改进,使其同时具备液相射流、气液吸收反应以及气液分离功能,并将这一新型旋风分离器用于烟气脱硫实验。实验中气相为含SO₂烟气,液相为NaOH或Na₂CO₃碱液吸收剂,通过调节吸收剂浓度、烟气含硫浓度、烟气喷射速度、吸收剂喷射速度、吸收剂固含率等参数得到其相应脱硫率的变化。实验研究表明：脱硫率随吸收剂浓度的增加先增加,达到一定浓度后脱硫率几乎不变;脱硫率随SO₂进口浓度的升高而下降;随进口气速的增大,脱硫率也一定程度增大;随液体喷射速度的增加脱硫率先增大,增大到一定程度后脱硫率趋于不变;NaOH作为吸收剂所得最佳脱硫率可达85%,Na₂CO₃作为吸收剂,最佳脱硫率可达77%;当其他参数一定时,加入一定量的CaCO₃固体微粒,可以提高脱硫效率1%~2%。该液相射流吸收耦合气相旋流分离装置不仅脱硫效率高,而且脱硫剂损失少,投资成本与运行维护费用均低于相同处理量的烟气脱硫塔,具有良好的应用前景。