MDEA与MEA脱碳反应动力学

通过双模理论及反应釜吸收实验的方法,建立了胺液脱碳拟一级传质反应模型,并对其进行了实验验证。通过模型中的增强因子、二级反应速率常数及传质速率分析了伯胺MEA(乙醇胺)及叔胺MDEA(甲基二乙醇胺)的动力学特性,以此为基础进一步分析了MDEA+MEA混合胺液的交互作用、动力学特性,并得到了较优的胺液配比。研究结果表明:伯胺MEA的增强因子及传质速率数值大于叔胺MDEA,随着气液传质过程进行,传质速率逐渐减小;对于混合胺液,表观反应速率常数以及增强因子随着MEA浓度的增加以及温度的升高而逐渐增大;当总胺浓度为3mol·L^-1时,MDEA+MEA(2mol·L^-1+1mol·L^-1)的混合胺液增强因子数值为0.5,传质速率较大,为最优混合胺液配比。     

TEA混合胺液脱碳性能实验研究

针对吸收法捕集二氧化碳开发新型高效吸收剂对于提高吸收性能意义重大。目前国内外普遍采用以一乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)和甲基二乙醇胺(MDEA)为主体的复配胺液为吸收剂,但对以三乙醇胺(TEA)为主体的混合胺研究较少。TEA的吸收容量大,解吸效果好,经济性优良,其不足在于吸收速率较低。为此,本文在TEA反应机理的研究基础上,保持总胺浓度3 mol×L~(-1)不变,分别添加乙醇胺(MEA)、哌嗪(PZ)、羟基乙基哌嗪(AEP)、羟乙基乙二胺(AEEA)进行混合胺液的吸收解吸性能分析,对比优选出综合表现较好的混合胺液,并进一步考察其不同配比下吸收、解吸效果,完成配比优选研究。结果表明:开发的混合胺相对于纯TEA溶液,吸收性能均显著提高;相对于纯TEA溶液,只有添加了AEP的混合胺液解吸效果有所提高,其余几种均有所下降;TEA+AEP吸收和解吸性能均显著优于其余几种混合液;经实验验证,TEA+AEP的优选配比为1.5 mol×L~(-1):1.5 mol×L~(-1),综合效果最佳。     

MDEA复配胺液脱除天然气中H2S性能

为了研究以N-甲基二乙醇胺（MDEA）为主体的MDEA+一乙醇胺（MEA）和MDEA+二乙烯三胺（DETA）两种配方混合胺液脱除H₂S性能,给工业中天然气脱硫配方提供参考和基础数据。利用小型反应釜进行吸收实验,使用单一MDEA胺液进行了工艺参数的筛选,同时考察吸收温度、吸收压力、再生温度对胺液脱除H₂S性能影响,得出升高吸收温度、吸收压力均可在一定程度内提升MDEA胺液的H₂S吸收效果,但当吸收温度过高时会降低胺液的H₂S吸收效果,吸收压力过高会造成脱硫成本的增加,筛选出最优吸收温度50℃,吸收压力5MPa,解吸油浴温度125℃。在优选出的实验工艺参数条件下进行不同添加剂对MDEA胺液脱除H₂S性能影响研究,考察不同配比的MDEA+DETA混合胺液和MDEA+MEA混合胺液脱除天然气中H₂S吸收及解吸性能。通过分析不同配比胺液的吸收负荷、吸收速率及解吸率等指标得出,MDEA单一胺液中添加二乙烯三胺（DETA）、一乙醇胺（MEA）胺液均可提升其H₂S吸收性能但并不利于胺液H₂S解吸性能的提升。性能较优配方为2.4mol/L MDEA+0.6mol/L MEA、2.4mol/L MDEA+0.6mol/L DETA混合胺液。     

MDEA活化胺液在天然气预处理工艺中的吸收性能

目前天然气预处理工业中存在各种不同类型的胺液活化剂,不同的胺液活化剂具有各自的优缺点,其中,最常用的是甲基二乙醇胺(MDEA)的活化胺液。本文通过实验研究了以MDEA为主吸收剂,添加5种不同种类胺液活化剂(MEA、DEA、TEA、DETA、TETA)的吸收性能,包括吸收速率、吸收负荷等,并对实验结果进行了对比分析。实验结果表明:在本文实验条件下,MDEA与伯胺、仲胺的混合胺液吸收负荷较高,综合脱碳效果较好;MDEA与烯胺的混合胺液可以显著提高反应速率,但会受到胺液中CO2负荷的影响;TEA吸收速率最慢,不适合做MDEA的活化剂。本文研究内容为混合胺液工业应用提供了技术指导。     

有机胺对螺旋藻生长及固碳效果的影响

采用微藻培养来降低空气中二氧化碳含量是当前研究的热点。然而,以气态CO_2为碳源的微藻培养过程中,普遍存在传质和固碳速率较低等问题。研究发现有机胺类物质如MEA(乙醇胺)、DEA(二乙醇胺)、MDEA(N-甲基-二乙醇胺)、TEA(三乙醇胺)等能够显著提高CO_2的气液传质速率。而针对有机胺类物质影响微藻培养及固碳效率的公开报道却并不多。研究以钝顶螺旋藻(FACHB-901)利用低含量CO_2气体为碳源的培养过程为对象,系统研究了有机胺类物质的种类(MDEA、MEA、DEA、TEA)及其添加策略对螺旋藻生物量和固碳速率的影响关系。研究结果表明,在改良的Zarrouk培养基中添加了1 mmol·L~(-1) MDEA可以使培养基中溶解性无机碳(DIC)含量达到297.4 mg·L~(-1)。而添加1mmol·L~(-1) TEA可以得到最佳的螺旋藻生物量(0.894 g·L~(-1))和固碳速率(139.3 mg·(L·d)~(-1))。同时,研究获得螺旋藻培养过程中TEA的最优添加策略为:延滞期添加5 mmol·L~(-1)、对数前期补加1 mmol·L~(-1)、对数后期补加2 mmol·L~(-1)。最终,通过TEA优化的添加策略获得了螺旋藻的生物量(1.248 g·L~(-1))和固碳速率(191.4 mg·(L·d)~(-1),比对照组分别提高了25.6%和41.2%。     

MDEA-MEA混合有机胺水溶液吸收CO_2

研究了N-甲基二乙醇胺(MDEA)和一乙醇胺(MEA)混合有机胺水溶液吸收CO_2的过程.根据双膜理论,导出了简化近似宏观动力学模型,用以预测混合有机胺水溶液吸收CO_2的速率.该模型考虑了化学反应之间的交互作用,用三次多项式近似表示反应组分在膜中的浓度分布.在各种条件下测定了搅拌反应器内MDEA/MEA水溶液吸收CO_2的速率.模型计算值与实验测定值符合良好.     

CO_2在混合胺MEA+DETA溶液中的溶解度

在温度298—338 K,压力300—700 kPa,吸收剂浓度1—3 mol/L的实验条件范围内,讨论了CO2-吸收剂体系气液二相基本达到平衡时,CO2吸收量与体系温度,压力及吸收剂浓度的关系。根据亨利定律,引入温度及压力相关因子,建立了CO2在单胺溶液中的溶解度模型。模型对CO2在MEA、DETA单胺溶液中的溶解度预测效果较好,与实验值比较,误差在1%以下。引入增强因子β=1.06,并以单胺在混合胺溶液中的摩尔分数为系数,将CO2在单胺溶液中的溶解度叠加获得CO2在MEA+DETA混合溶液中的溶解度模型。模型对MEA+DETA混合胺的预测误差在1%—10%。     

填料塔中混合胺吸收二氧化碳的研究

在填料塔中考察了常压下混合胺吸收剂[20%乙醇胺(MEA)+2% N-甲基二乙醇胺(MDEA),20%羟乙基乙二胺(AEE)+2% MDEA]对CO_2的吸收与解吸效果.同时测得了AEE+MDEA混合胺体系吸收剂脱除空气中体积分数约10%的CO_2的体积总传质系数K_Ga_v的近似值,并考察了进口气体中CO_2摩尔流量、气体流量、液体流量等因素对K_Ga_v的影响.实验结果表明,AEE+MDEA吸收效果明显好于MEA+MDEA,并且二者解吸效果相同;K_Ga_v随CO_2摩尔流量、气体流量、液体流量增大而增大.     

高效液相色谱法研究4-氨基-1,2,4-三唑与三硝基甲苯的VNS胺化反应动力学

以三硝基甲苯(TNT)与4-氨基-1,2,4-三唑(ATA)的胺化反应为模型,采用高效液相色谱(HPLC)检测反应体系中反应物浓度随时间的变化,得到反应的速率常数和反应活化能.结果表明,用高效液相色谱可研究VNS胺化反应动力学,在25℃和35℃的VNS胺化反应中,速率常数分别为0.36 L·mol-1·min-1和0.63 L·mol-1·min-1,且反应较易进行,随着温度的升高,反应速率逐渐增加,反应活化能为42.74 kJ/mol.     

超重力强化AMP-PZ复合溶液脱碳技术及表观动力学

为提高工业上火电厂乙醇胺（MEA）吸收塔脱碳工艺中脱碳率和反应速率,提出了超重力技术耦合2-氨基-2-甲基-1-丙醇-对二氮己环（AMP-PZ）混合胺脱碳方法。正交实验表明：不同操作参数对脱碳率的影响显著性大小依次为：超重力因子、气液比、吸收剂质量浓度、主吸收剂含量、温度;最佳操作条件为：超重力因子为60,气液比为15,吸收剂质量分数为25%,主吸收剂质量分数为60%,温度为25℃,CO₂脱除率可达97.16%。相对传统的乙醇胺（MEA）吸收塔法,CO₂脱除率提高了7.16%。相同操作条件下,旋转填料床的脱碳反应速率常数比曝气反应装置高一倍。建立了超重力场中AMP-PZ脱碳表观动力学模型,不同操作参数对反应速率常数的显著性影响大小依次为：超重力因子>气液比>吸收剂质量浓度。     

高浓度MDEA二元复配溶液回收CO2驱返排气中CO2研究

采用自主设计的搅拌反应釜压力装置,以CO_2和CH_4(1∶1,体积比)混合气体作为原料气,MDEA为主吸收剂,分别添加PZ、DEA、DETA和DIPA作为活化剂,复合体系总质量分数40%,优选最佳的CO_2驱返排气中CO_2回收MDEA复合体系。通过饱和吸收量、吸收速率、再生速率、再生率对比分析,得出各体系最佳配比分别为:35%MDEA+5%PZ、37%MDEA+3%DEA、35%MDEA+5%DETA、35%MDEA+5%DIPA。对4种优选的配方体系的吸收性能和再生性能进行综合分析,得出DETA对MDEA溶液吸收及再生性能提升最大,35%MDEA+5%DETA是最佳的二元复配溶液:吸收实验中最大吸收量为0.953 mol CO_2·mol~(-1)胺,最大平均吸收速率为5.822 mol CO_2·min~(-1),再生实验中最大再生率为95.3%,最大平均再生速率为27.4×10~(-3) mol CO_2·min~(-1)。     

二氧化碳、碳酸氢盐与有机伯胺和仲胺反应机理

采用停留光谱法和核磁共振(氢谱)法系统地研究了二氧化碳(aq)、碳酸氢盐与一乙醇胺(MEA)、L-氨基丙醇(2-AP)、1-氨基-2-丙醇(1-AP)、N-甲基正丙胺(IBA)、3-氨基丙醇(3-AP)、二乙醇胺(DEA)、吗啉(MORP)、哌啶(PIPD)和4-哌啶甲醇(4-PIPDM)在水溶液中25℃下的反应动力学,阐明其反应机理,给出二氧化碳、碳酸氢盐与有机胺的反应速率常数、氨基甲酸盐质子化常数和氨基甲酸盐的稳定常数。研究发现:二氧化碳与伯胺和仲胺的反应速率常数与其氨基甲酸盐的稳定常数具有线性关系。发现氨基甲酸盐稳定常数代表液态有机胺(氨)分子的空间位阻效应、溶剂化效应和电子效应的协同作用,它对于设计新型液态有机胺分子具有重要理论指导作用。     

微通道内MEA/MDEA混合溶液吸收CO_2的传质特性

研究了T形微通道内N-甲基二乙醇胺(MDEA)和单乙醇胺(MEA)混合水溶液吸收CO2的传质过程。考察了弹状流型下气液两相流量、MEA和MDEA浓度对液侧传质系数k L和体积传质系数k La的影响。液侧传质系数和体积传质系数均会随着MEA浓度的升高而升高。与MEA相比,MDEA浓度的提高对传质影响较小。传质系数会随着液体流量的增大而增大,但气体流量的变化对其影响较小。体积传质系数随液体流量的增大而增大,但随气体流量的增大先增大,之后趋于稳定。考虑到化学反应对传质的强化作用,引入了Hatta数,提出了一个新的体积传质系数预测式,预测效果良好。     

氨碱性蚀刻液中铜溶解过程的化学动力学

氨碱性溶液是印制电路板工业中采用最为广泛的蚀刻溶液,但是关于溶液中铜溶解过程的动力学研究还比较缺乏。研究利用模拟实验的方法,定量地研究了铜溶解反应的化学动力学性质。当速度梯度G值大于7 570 s~(-1)时,铜溶解速率不受混合强度影响的传质速率限制;在反应前120 s内,平均单位面积铜溶解质量与反应时间呈线性关系,反应的速率常数约为0.137 3 mg/(cm~2·s);溶液Cu~(2+)浓度低于0.8 mol/L时,铜溶解速率随Cu~(2+)浓度增大而线性增大,此区间反应符合一级反应动力学;Cu~(2+)浓度约为1.0 mol/L时溶解速率最大;温度对反应速率的影响非常显著,升高温度反应速率增加较快,50℃时溶解速率可达21.106μm·L/(min·mol);溶解反应的Arrhenius活化能Ea约为23.7 k J,频率因子A约为1.43×10~5。     

微通道内单乙醇胺水溶液吸收CO_2/N_2混合气的传质特性

采用高速摄像仪对400μm×400μm T形微通道内单乙醇胺(MEA)水溶液吸收混合气中CO_2过程的气液两相流及传质特性进行了实验研究,微通道内的压力降采用压力传感器进行测量。考察了弹状流型下气液两相流量及MEA浓度对压力降、比表面积和传质性能的影响。结果表明,当MEA浓度不变,气液两相流量增大时,压力降、比表面积、传质系数、体积传质系数和增强因子均增大,并逐渐趋于恒定。当气液流量不变,MEA浓度增大时,压力降、传质系数、体积传质系数和增强因子增大,但比表面积减小。实验条件下,压力降范围为2.00~5.23 kPa,化学吸收过程的传质系数范围为7.74×10~(-4)~2.97×10~(-3) m·s~(-1)。对于伴有快速化学反应的传质过程,以Sherwood数、Reynolds数、Schmidt数及增强因子为变量建立了体积传质系数的预测关联式,平均偏差为5.09%,具有良好的预测性能。     

脱碳MEA/叔胺的性能

应用于工业烟气的CO₂吸收剂以一乙醇胺（MEA）为主,改进MEA使其成为更高效的吸收剂是吸收脱CO₂的关键之一。本文对相同浓度的MEA和3种不同结构的叔胺：即N,N-二乙基乙醇胺（DEAE）、N,N-二甲基乙醇胺（DMAE）和N-甲基二乙醇胺（MDEA）水溶液,以及MEA与这3种叔胺的混胺水溶液（MEA/叔胺）对CO₂的吸收和再生性能开展了实验研究,以期达到改进MEA性能的目的。结果表明,叔胺与MEA的吸收行为完全不同;MEA吸收性能好,叔胺再生性能强。MEA/多胺的吸收初期速率下降,但是再生量和再生率都较MEA高。叔胺与MEA在吸收和再生过程中都存在交互作用,交互作用与叔胺种类及吸收时间有关,其中MDEA与MEA之间的协同作用最强。     

混合醇胺/MEA法电厂烟气CO_2吸收性能的实验比较

目前对应用于烟气CO2的吸收液以醇胺MEA为主,但其存在吸收量小、再生能耗高、腐蚀性强等缺点,配方型混合胺溶液已经成为重要的研究方向。本文对部分混合醇胺(MEA+DEA、MEA+TEA、MEA+AMP)的吸收速率和吸收总量进行了实验测定,并与MEA做了比较分析。实验结果表明:在本文的实验条件下,混合胺MEA+AMP的吸收效果优于MEA溶液,而混合胺MEA+TEA的吸收效果最差。为混合胺的研究及工业化应用提供理论指导。     

有机胺基氨基酸盐混合吸收剂对沼气中CO2的分离特性

在鼓泡式CO2吸收和再生装置中,研究了N-甲基二乙醇胺(MDEA)/乙醇胺(MEA)、MDEA/乙醇胺基甘氨酸(MEAGLY)和MDEA/乙醇胺基肌氨酸(MEASAR)混合吸收剂的沼气CO2吸收及再生特性。结果表明:混合吸收剂的沼气CO2吸收速率随MEA、MEAGLY和MEASAR等添加剂添加量的增加而提高,但再生速率却呈现下降趋势。再生过程中,吸收剂在升温阶段均发生了CO2再生,且混合吸收剂再生效果要优于单一吸收剂。综合考虑CO2吸收速率、再生速率和CO2循环携带量,MDEA与活化剂质量配比为3∶2时所组成的混合吸收剂的沼气CO2吸收-再生综合性能最优。沼气CO2分离成本对比分析显示,与质量分数为30%的MEA相比,总质量分数为30%的MDEA/MEAGLY(3∶2)和MDEA/MEA(3∶2)的CO2分离成本可分别下降约12%和30%,在未来具有替代MEA进行工程应用的潜能。     

新型MDEA-TETA混合胺解吸CO_2的动力学研究

以新型MDEA-TETA混合胺为吸收剂,研究CO_2解吸的动力学,计算解吸反应的级数、活化能及指前因子,并探讨温度和溶液组成对CO_2解吸速率的影响。结果表明,新型MDEA-TETA吸收剂解吸CO_2可分为2个阶段,且均为准一级反应,解吸过程的液相阶段为整个解吸过程的控制阶段。TETA的存在能够降低解吸CO_2反应的活化能,使解吸速率加快。相同浓度配比条件下,随着解吸温度的增高,混合胺溶液的CO_2解吸速率增加。温度在90—100℃,浓度配比c(MDEA)∶c(TETA)=2.7∶0.3时CO_2的解吸效果最佳。     

三乙醇胺+哌嗪混合胺液的脱碳性能及配比优选

胺法脱碳以其脱除效果好、能耗低等优点在天然气预处理中得到广泛应用,目前国内外普遍采用以MDEA为主体的复配胺液为吸收剂.本文选取同为叔胺的TEA为主体进行实验研究,在TEA反应机理的研究基础上,选取哌嗪作为添加剂,对三乙醇胺+哌嗪混合胺液进行脱碳性能研究,通过吸收、解吸及酸解实验,对不同配比的三乙醇胺+哌嗪混合胺液的吸收、解吸及循环性能进行了深入地对比分析.实验结果表明,哌嗪的添加量越大,三乙醇胺+哌嗪混合胺液的吸收效果越好,但这一现象会随着哌嗪添加量的增大而不明显.而添加哌嗪对三乙醇胺的解吸性能并无明显改善.