面向海洋工程的超重力过程强化技术及应用

以旋转填料床（rotating packed bed, RPB）为核心装备的超重力技术是典型的化工过程强化技术之一,由于具有体积小、传质及分离效率高的优点,已被成功应用于海洋平台的化工过程中。介绍了超重力技术的核心装备结构及原理,回顾了针对超重力技术的各项基础实验研究、数学模型化和CFD模拟方面的工作,这些工作为超重力技术的工业应用提供了很好的理论支持。最后介绍了近年来超重力技术在海洋平台油气生产中天然气脱水、脱硫及注入水脱氧过程的工业应用。     

空间位阻胺AMP捕集CO_2技术研究进展

空间位阻胺AMP(2-氨基-2-甲基-1-丙醇)捕集CO_2具有吸收容量大、解吸能耗低和腐蚀性小等特点,对工艺过程的设计优化以及系统节能降耗具有重要的意义。综述了应用AMP捕集CO_2的动力学和热力学特性研究进展,介绍了其低腐蚀性的优良特性。其中,AMP混合体系改善其综合性能是当前研究热点,并对今后利用AMP捕集CO_2技术的研究方向提出了展望。     

MDEA复合溶液吸收CO2反应热实验研究

采用自主设计的中压搅拌反应釜及反应热测试装置,以CO_2和CH_4体积比为1∶1的混合气体作为模拟原料气,N-甲基二乙醇胺(MDEA)为主吸收剂,分别添加单乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、哌嗪(PZ)和2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)作为活化剂,通过反应热对比分析,优选了最佳的MDEA二元复合溶液。得出各体系最佳配比分别为:32%MDEA+3%MEA、30%MDEA+5%DEA、32%MDEA+3%PZ、30%MDEA+5%AMP。其中,32%MDEA+3%PZ是最佳的二元复合溶液,反应热为67.330 kJ·mol~(-1)CO_2。     

GCLE3-位硫取代产物的合成及反应动力学研究

以7-苯乙酰氨基-3-氯甲基头孢烷烯酸对甲氧基苄酯（简称GCLE）取代7-ACA,直接和三嗪环反应合成头孢曲松中间体7-苯乙酰氨基-3-三嗪环甲基头孢-4-羧酸对甲氧苄酯,通过高效液相色谱仪对反应过程进行监测。研究了该反应的动力学,确定反应为SN2历程,通过测定25℃、35℃下在不同溶剂中反应的速率常数,得出其亲核取代反应活性顺序为：乙腈〉四氢呋喃。     

新型环氧固化剂的合成及固化动力学研究

介绍了2步法合成1,4-双(2,4-二氨基苯氧基)苯(14BDAPOB)的方法,并将其用作环氧树脂固化剂。采用非等温差示扫描量热法(DSC)对酚醛环氧树脂/14BDAPOB的固化过程进行了研究,并利用Kissinger、Crane和Arrhenius方程对该固化反应进行了动力学分析,求得了体系的固化动力学参数;测定了体系的拉伸剪切强度。结果表明,体系的活化能为66.97 kJ/mol,反应级数为0.90;经14BDAPOB固化后的酚醛环氧体系拉伸剪切强度可达21.3 MPa。     

常用脂环胺固化剂制备方法研究进展

脂环胺是一种特殊的胺类固化剂,其性能可满足一些高科技领域及特殊环境下的技术要求,具有巨大的潜力和价值.本文主要对1,3-环己二甲胺(1,3-BAC)、3,3'-二甲基-4,4'-二氨基二环己基甲烷(MACM)、1,2-环己二胺及异佛尔酮二胺(IPDA)脂环胺固化剂特点及制备方法研究进展进行了论述和总结.     

DBU/甘油/CO2反应过程及动力学

1,8-二氮朵双环[5.4.0]十一碳-7-烯（DBU）-甘油溶液作为一种新型溶剂,具有低热容、高沸点等优点,目前被广泛研究应用于化学合成和产物分离等。本文考察了不同摩尔比的DBU-甘油溶液吸收CO₂效果,测定了不同摩尔比的DBU-甘油溶液吸收CO₂反应过程中体系的黏度变化,研究了DBU-甘油溶液吸收CO₂反应的动力学。结果表明,在反应温度25℃、CO₂气体流速为238mL/min的条件下,DBU与甘油摩尔比为0.49~1的溶液对CO₂的吸收量可在120min的反应时间内达到10.88g/100g溶液;DBU与甘油摩尔比为0.49∶1和1.12∶1的溶液在吸收CO₂后体系的黏度显著增大,而DBU与甘油摩尔比为0.11∶1和3.43∶1的溶液在吸收CO₂后体系的黏度变化较小。25℃、常压下,在消除扩散影响,甘油大大过量时,DBU/甘油/CO₂反应的速率方程为r=0.22C_DBUP_CO2^0.5,反应的活化能为40.44kJ/mol。     

SO42-/TiO2-SnO2固体超强酸催化合成季戊四醇双缩1,4-环己二酮

以1.4-环己二酮和季戊四醇为原料,在固体超强酸催化和无溶剂条件下合成了1.4-环己二酮双缩季戊四醇.在反应温度160℃～180℃条件下,研究了催化剂用量、摩尔配比、反应时间对催化反应的影响.实验结果表明,催化剂用量是总反应物总质量的8％,季戊四醇与1.4-环己二酮的摩尔比为1∶2.4,反应时间3h,产率可达75％.     

三官能团环氧树脂/复合固化剂体系的固化研究

以间苯二酚二缩水甘油醚和1,1,1-三对羟基苯基乙烷为原料合成了三官能团环氧树脂(TEP),通过DSC,FT-IR,动态热力学分析和耐化学介质性测试对比研究了其分别与4,4-二氨基二环己基甲烷(DDCM)以及2-乙基-4-甲基咪唑(2E4MZ)与DDCM的复合固化剂所组成体系的固化反应动力学、固化度及玻璃化转变温度(Tg)。结果表明,DDCM与2E4MZ的复合固化剂体系虽然表观活化能稍高,但固化放热量大,放热集中,有利于提高固化度;且其固化物Tg和耐腐蚀性均优于DDCM体系。     

瑞舒伐他汀钙的合成工艺改进

以(4R-cis)-6-醛基-2,2-二甲基-1,3-二氧己环-4-乙酸环戊酯和[4-[4-氟苯基-6-(1-甲基乙基)-2-[N-甲基-(N-甲磺酰基)氨基]]-5-嘧啶基]甲基溴化三苯基磷为起始原料,经维悌希反应、水解、成盐等反应制备瑞舒伐他汀钙,产品纯度99.2%,总收率为79.2%,其结构经ESI-MS、1H NMR确证。     

醇胺溶液吸收CO_2的动力学研究进展

醇胺是一种用于脱除CO2的常用溶剂,被认为是最经济的分离吸收方法。因此总结CO2与醇胺反应的动力学研究具有举足轻重的意义。本文的目的是对CO2与醇胺水溶液反应的动力学进行总结概述:介绍了3种化学吸收理论模型;详细总结醇胺与CO2的反应机理,包括两性离子反应机理、三分子反应机理、碱催化水合CO2反应机理,通常来说,CO2与伯胺、肿胺、空间位阻胺的反应机理为两性离子机理,CO2与叔胺的反应机理为碱催化水合CO2反应机理;列举动力学实验装置;归纳对比文献中的动力学数据。     

压力对N-甲基二乙醇胺混合哌嗪水溶液脱碳速率的影响

通过实验室填料塔研究了加压下(0. 2—0. 6MPa)哌嗪 (PZ)混合N 甲基二乙醇胺 (MDEA)水溶液吸收CO2的动力学。研究结果表明当CO2 分压大于 0. 1MPa时,压力会强化在气液界面的表面扰动,使得CO2 吸收速率较常压模型值大,并且该速率随压力的增大而增加。得到了哌嗪混合MDEA水溶液脱碳常压动力学模型的压力修正式。     

单乙醇胺吸收CO2的热力学模型和过程模拟

采用非随机双流体电解质（ENRTL）热力学模型,通过拟合单乙醇胺（MEA）的饱和蒸气压、热容数据,MEA和水（H₂O）二元体系的汽液平衡、热容、混合热数据,以及二氧化碳（CO₂）在MEA水溶液中的溶解度数据,建立了MEA吸收CO₂的热力学模型,并用核磁共振（NMR）组成数据成功地进行了验证。在此模型基础上,利用平衡级模型建立了MEA吸收/解吸CO₂的过程模拟,利用文献中中试工厂数据验证了过程模拟的准确性。对于质量分数为30%的MEA溶液,固定吸收塔CO₂去除率为90%的条件下,当吸收塔液气质量流率比值为2时,再沸器能耗最小,为3.64 GJ·（t CO₂）^-1。     

二乙醇胺溶液吸收CO2过程

运用双膜理论对气液两相传质进行分析,针对二乙醇胺溶液吸收CO2建立数学模型,该模型精确描述CO2传质速率对溶液pH值依赖程度及速率强化因子随化学反应进行的变化情况. 从每种含碳离子(包括CO32-, HCO3-与RNHCOO-)在不同反应阶段的浓度分布角度分析了各自对总传质速率的影响规律,实验中分别控制溶液浓度、进气流量和复合溶液配比等工艺参数. 结果表明,CO2传质速率主要受CO32-与HCO3-控制,而RNHCOO-的作用有限. 吸收液浓度提高促进传质,但当pH值降至8.2后其作用减弱;传质速率随进气流量升高而加快,70 mL/min后趋于稳定;复配溶液较单一溶液对CO2吸收速率和吸收量均有促进作用,但复配比例变化对离子贡献率影响微弱.     

微通道内单乙醇胺水溶液吸收CO2/N2混合气的传质特性

采用高速摄像仪对400 μm×400 μm T形微通道内单乙醇胺（MEA）水溶液吸收混合气中CO₂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。     

MDEA-PZ复合胺溶液吸收烟气中CO2实验研究

采用搅拌实验装置,研究不同摩尔配比的MDEA-PZ复合胺溶液对烟道气中CO2的吸收和解吸性能,揭示了吸收速率、吸收量与吸收时间、pH值、电位之间的内在联系;对CO2初始逸出温度、试液再生温度、再生率、再生pH值下降率进行了分析。结果表明,MDEA—PZ二元复合体系吸收效果优于单组分MDEA、PZ的吸收效果。MDEA—PZ复合胺溶液摩尔配比为0．5：0．5时,吸收效果最佳,吸收量约为0．8mol·L^-1;CO2初始逸出温度最低,为54℃;再生温度最低,为102℃;再生率最高,为88．61％;再生pH值下降率最低,为11．39％。MDEA-PZ复合体系的两种组分之间存在正交互作用。     

天然气半贫液脱碳工艺三元胺液配方优选

为实现天然气脱碳工厂降本增效目标,基于某工厂PZ活化MDEA半贫液工艺,在现有设备能力下进一步提升胺液性能,进行三元复配胺液配方筛选以替代原有吸收剂。本文针对单一胺液的贫液、半贫液及富液分别进行实验,确定合适的主体胺液及添加剂,将胺液进行三元复配后通过实验探究三元复配胺液的吸收及再生性能,旨在寻找吸收容量大、吸收速率快、解吸率高、循环溶解度高、再生能耗低综合性能优的胺液配方。通过研究发现,单一胺液中AMP、DETA及PZ吸收性能较优,TEA再生能耗最低,解吸率最高;对于三元复配胺液而言,当MDEA/DEEA为主体胺液时,两种胺液配方贫液状态下的吸收速率和吸收负荷均较高,MDEA/TEA双主体胺液的最终解吸率高于MDEA/DEEA双主体胺液,TEA的加入显著提高了胺液的解吸率;筛选得到的三元高效胺液配方18%MDEA+18%TEA+4%PZ的半贫液循环溶解度高于原PZ活化MDEA配方,再生能耗较低,可代替PZ活化MDEA胺液应用于天然气半贫液脱碳工艺。     

Effects of piperazine concentration and operating conditions on the solubility of CO2 in AMP solution at low CO2 partial pressure

In this study, new equilibrium solubility data for carbon dioxide in aqueous solutions of 2-amino-2-methyl-1-propanol and piperazine (PZ) are provided. The two famous Deshmukh–Mather and Kent Eisenberg thermodynamic models are utilized to predict the CO₂ absorption. The experimental data show that the solubility of CO₂ decreases as the temperature increases. Our data suggest that the addition of PZ has different effects on CO₂ absorption under different partial pressure of the CO₂ in the gas stream. For high partial pressure, the addition of PZ promotes the absorption performance. However, at low CO₂ partial pressure, PZ addition results in less saturated CO₂ loading. The Deshmukh–Mather model can provide an accurate prediction of the experimental data at high partial pressure of CO₂ (i.e. AAD = 3.4%) whereas the modified Kent–Eisenberg model can capture the inverse effects of the PZ at low partial pressure and provides a relatively good approximation of experimental data at low partial pressure (i.e. AAD = 10%).     

并流降膜塔液相传质系数实验研究

水吸收含１０％ＣＯ２的混合气为体系，测定了并流降膜塔中液相传质系数与气液相流量的关系。液相传质系数与液相流量基本呈线性关系。在较低气相流量情况下，液相传质系数ｋＬ随气相流量的增加而增大，但当气相流量超过某一定值时，随着气相流量的增加反而减小。