填料吸收塔内乙醇胺溶液吸收CO_2增强因子

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NaOH水溶液吸收低浓度CO2的实验结果估算了填料的有效相界面积,建立了乙醇胺(MEA)溶液吸收高浓度CO2增强因子的数学模型,并从数学模型和实验的角度研究了MEA浓度、进气流率、CO2浓度等工艺参数对MEA吸收CO2增强因子的影响。结果表明,增强因子数学模型计算值与实验值能够良好吻合,MEA吸收CO2化学反应增强因子随进气CO2浓度增加而降低,随MEA浓度增加而增加,随进气流率增加而减小。     

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。     

pH法监测MEA溶液吸收CO2反应进程

乙醇胺(MEA)溶液对CO₂等酸性气体具有良好的吸收效果,在气体分离与净化等领域有较好的应用前景。通过酸度计对MEA水溶液吸收CO₂过程中pH的变化进行实时监测,综合考虑了溶液浓度、原料气流量、温度对反应速率的影响,引入描述吸收性能的比催化活性概念。实验结果表明:随着溶液浓度增加,pH下降速率不断降低,饱和时间逐渐延长,饱和状态的pH不断提高;随着CO₂进气流量的增加,溶液pH下降速率逐渐提高并最终保持不变,溶液饱和时间逐渐缩短,饱和状态的pH随着流量的增加先降低后升高,在70 ml·min^-1进气流量下pH达到最低;随着溶液温度升高,pH下降速率先增加最终趋于稳定,饱和时间逐渐缩短最终趋于一致。该法操作简单,监测准确,并可以为CO₂吸收液的研发提供参考。     

环丁砜对乙醇胺溶液吸收和解吸CO2的影响

利用物理溶剂环丁砜替代部分水,采用气液搅拌实验装置和真实热流量热法测定了环丁砜对乙醇胺（MEA）溶液吸收和解吸二氧化碳（CO₂）过程的影响,考察了CO₂循环负载、吸收速率、吸收热和解吸热等性质变化。研究表明：环丁砜对MEA溶液负载CO₂的吸收热影响较小,但对吸收速率、循环吸收容量和解吸过程影响较大。环丁砜可降低MEA溶液对CO₂的表观吸收速率,且随CO₂负载量的增大,降幅也逐渐变大。环丁砜有利于富液解吸过程,加快解吸速率,增大CO₂解吸程度,同时单位热流负荷、单位冷流负荷和单位能耗均有不同程度的降低。在燃煤电厂烟气条件下,20% MEA+20% sulfolane体系相对20% MEA体系,其表观吸收速率平均降低约10%,CO₂循环吸收容量增加24%,单位CO₂解吸能耗降低18%。     

金属离子促进乙醇胺捕集二氧化碳研究

为了解决醇胺法燃烧后捕集二氧化碳再生能耗过高的问题,研究了一种向胺溶液中添加金属离子以降低其CO₂解吸能耗的方法,称之为金属离子络合物热缓冲自热利用技术。以广泛商业化应用的单乙醇胺（MEA）溶液为研究载体,并在MEA溶液中分别添加金属离子铜或镍, 通过建立含有金属离子的MEA捕集CO₂体系的化学反应模型,解释金属离子热缓冲剂效应的内在机理。机理显示在MEA-金属离子-CO₂-H₂O体系中,金属-MEA络合物作为一种有效的反应热缓冲剂,将有机胺吸收CO₂过程中释放的反应热（放热反应）存储于金属络合物的解离键能中（吸热反应）,在CO₂高温解吸中通过其络合放热反应将储存的能量释放出来用于CO₂解吸,形成自热再生低能耗CO₂捕集技术,从而降低了MEA再生的能耗。本文进行了综合的实验测定来评价金属离子对MEA溶液捕集CO₂过程的性能提升影响,包括CO₂反应热、解吸速率、吸收-解吸循环负载、汽液平衡溶解度等。实验结果表明铜离子或镍离子作为添加剂,能增加MEA的CO₂平衡循环负载14%~20%或7%~10%,同时能够降低MEA的CO₂反应热值6.6%~24%或6.0%~20%。     

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。     

基于pH测量的CO2吸收到钠基溶液动态实验及模型

采用基于pH测量的CO₂吸收速率研究方法。将pH与溶液中的成分相关联,采用分段拟合获得CO₂吸收速率,获得溶液成分对吸收速率的影响规律。对于低浓度的NaOH来说,吸收速率一直保持不变直到CO₂物理吸收到NaHCO₃溶液中。对于高浓度的NaOH,NaOH完全转化成Na₂CO₃时,吸收速率降低。但在两个吸收阶段中,吸收速率不变,CO₂物理吸收到NaHCO₃中时,吸收速率随CO₂饱和度的增加而降低。对CO₂吸收到NaOH中,CO₂和钠离子浓度都促进吸收,钠离子浓度影响更大;对于CO₂吸收到Na₂CO₃中,当Na₂CO₃浓度大于0.05mol/L,吸收速率不随浓度增加;对于CO₂吸收到NaHCO₃中,低浓度的钠可以促进CO₂吸收,而高浓度的钠抑制CO₂吸收,这主要由于析盐的作用。为避免CO₂大量吸收,优先选择0.5mol/L以上浓度的NaHCO₃。     

离子液体水溶液吸收模拟烟气中SO2

建立了一套放大脱硫装置, 利用该装置研究了乙醇胺乳酸盐([MEA]L)水溶液在不同条件下吸收SO₂的性能, 确定出了较优的实验条件, 并在该条件下进行吸收-解吸SO₂循环实验。研究结果表明:烟气中SO₂的去除率随[MEA]L中水分的增加而增加;SO₂的去除率随着气液比的减少而增加, 在气液比为420, SO₂浓度为2850～14280 mg·m^-3范围内时, 出口烟气中SO₂浓度均小于285 mg·m^-3, 满足排放标准;烟气中的CO₂对[MEA]L水溶液吸收SO₂没有影响;利用蒸汽对富液进行解吸再生, 解吸后的贫液可以继续使用, 并且仍具有很高的SO₂去除率。     

规整填料塔中氨水吸收CO2的体积总传质系数

目前,CO₂排放问题已经成为世界各国可持续发展面临的重要挑战。以化学溶剂吸收法工艺为基础的燃烧后脱碳是当前比较成熟的已进入工业规模实验的技术路线。而氨水作为一种新的吸收剂受到广泛关注。以气相体积传质系数（K_Ga_e）作为表征,对规整填料塔中氨水吸收CO₂的传质性能进行了研究,探索了气速、CO₂分压、液速和氨水浓度对K_Ga_e的影响。实验结果表明,在本文的工况条件下,K_Ga_e随液速和氨水浓度的增大而增大,随CO₂分压的增大有所减小,气速对K_Ga_e的影响不大。实验结果对今后填料塔的设计工作的经济性和合理性有一定指导作用。     

N,N-二乙基乙醇胺(DEEA)溶液CO2吸收解吸性能的实验研究

胺法捕集回收二氧化碳工艺存在的最大缺陷是高吸收速率与低再生能耗不能共存,高效溶剂的开发是解决这一问题的有效途径之一。为筛选出吸收解吸综合性能良好的吸收剂,本文利用溶剂快速筛选实验装置对几种不同醇胺吸收剂进行了实验研究,主要从溶液吸收负载、吸收速率、解吸负载、解吸速率、循环容量及相对再生能耗等方面进行了分析比较,实验结果显示N,N-二乙基乙醇胺(DEEA)溶液表现出较好的CO₂捕获性能。此外,通过溶解度装置、填料吸收塔及再生塔分别对DEEA溶液的平衡溶解度、传质系数及再生能耗进行了实验研究与验证。实验结果表明:增加溶液浓度会降低其CO₂平衡溶解度;增加CO₂分压能增加其CO₂平衡溶解度;增大进料温度能增加溶液在填料塔中的传质系数;提高富液负载及贫液负载会降低溶液的再生能耗。因此,基于其较好的吸收解吸性能,DEEA是一种可以工业化应用的潜在吸收剂。     

Experimental studies of air-blast atomization on the CO2 capture with aqueous alkali solutions

In this work, an air-blast atomizing column was used to study the CO₂ capture performance with aqueous MEA (mono-ethanol-amine) and NaOH solutions. The effects of gas flow rate, the liquid to gas ratio (L/G), the CO₂ concentration on the CO₂ removal efficiency (η) and the volumetric overall mass transfer coefficient (K_Ga_v) were investigated. The air-blast atomizing column was also compared with the pressure spray tower on the studies of the CO₂ capture performance. For the aqueous MEA and NaOH solutions, the experimental results show that the η decreases with increasing gas flow rate and CO₂ concentration while it increases with increasing L/G. The effects on K_Ga_v are more complicated than those for η. When the CO₂ concentration is low (3 vol%), K_Ga_v increases with increasing gas flow rate while decreases with increasing L/G. However, when the CO₂ concentration is high (9.5 vol%), as the gas flow rate and L/G increases, K_Ga_v increases first and then decreases. The aqueous MEA solution achieves higher η and K_Ga_v than the aqueous NaOH solution. The air-blast atomizing column shows a good performance on CO₂ capture.     

3D multiphase flow simulation of Marangoni convection on reactive absorption of CO2 by monoethanolamine in microchannel

A multiphase flow 3D numerical simulation method employing the coupled volume of fluid (VOF) and level set model is established to study the reactive absorption of CO₂ by the monoethanolamine (MEA) aqueous solution in a falling film microchannel. Based on the flow-reaction-mass transfer model of the MEA-CO₂ system in the falling film microchannel, the enhancement effect of the Marangoni convection in this reactive absorption process is analyzed. The enhancement factor of the Marangoni convection obtained in this work is in good agreement with experimental results in the literature. With consideration of the absorption ratio as well as the enhancement effect of the Marangoni convection, the influence of different MEA concentrations on absorption of CO₂ is investigated. Furthermore, the appropriate MEA concentration for absorption enhanced by the Marangoni convection is acquired.     

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。     

微通道内乙醇胺吸收CO2的过程特征（英文）

Process characteristics of CO2 absorption using aqueous monoethanolamine(MEA) in a microchannel reactor were investigated experimentally in this work.A T-type rectangular microchannel with a hydraulic diameter of 408 μm was used.Operating parameters,i.e.temperature,pressure and molar ratio of MEA to CO2 were studied.Under 3 MPa pressure,the mole fraction of CO2 in gas phase could decrease from 32.3% to 300×10?6 at least when gas hourly space velocity ranged from 14400 to 68600 h?1 and molar ratio of MEA to CO2 was kept at 2.2.In particular,the effects of temperature on CO2 absorption flux,mass transfer driving force,gas-liquid contact time and en-hancement factor were analyzed in detail and found that mass transfer enhancement by chemical reaction was a crucial factor for the process of CO2 absorption.     

乙醇胺捕集燃煤烟气二氧化碳工艺模拟

有机胺法是最有效的燃煤烟气二氧化碳（CO₂）捕集技术之一。使用Aspen plus模拟乙醇胺（MEA）捕获烟气CO₂的过程,先进行单独的吸收塔与再生塔模拟,在单独系统模型收敛的基础上,再进行吸收-解吸的综合模拟。在入塔烟气流量为8.22 m³/min、CO₂物质的量分数为0.18、MEA流量为2 311.3 kg/h、MEA物质的量分数为0.12条件下,MEA捕集燃煤烟气中CO₂的模拟结果: CO₂脱除率为69.3%,净化气中CO₂物质的量分数为5.33×10^-2,再生塔顶再生气中CO₂物质的量分数为0.956,基本达到了设计要求。此为更深入地开展胺法吸收CO₂的研究提供了依据。     

微通道内醇胺/离子液体复配水溶液吸收CO2的传质特性

研究了微通道内醇胺[单乙醇胺(MEA)和甲基二乙醇胺(MDEA)]与离子液体[1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸([Bmim][BF₄])和1-羟乙基-3-甲基咪唑甘氨酸([C₂OHmim][GLY])]复配水溶液吸收CO₂的传质特性。考察了醇胺/离子液体浓度比(c_AA∶c_IL)对液相体积传质系数(k_La)的影响,发现k_La随反应速率的增大而增大。为进一步阐释复配水溶液吸收CO₂的传质机理,分析了比表面积、扩散速率、增强因子和液弹循环对传质速率的影响。结果表明,四种复配溶液中,反应速率和循环频率(f_cir)分别在低流率和高流率下对传质速率起主导作用。k_La可表示为f_cir的函数,低气相流率下k_La与f_cir呈线性关系,斜率与反应速率成正相关,高气相流率下,液弹循环因膜弹传递困难而对整体传质速率的影响减弱,k_La与f_cir呈指数关系,幂律指数小于1。