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。     

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。     

煤层气脱碳工艺分析与模拟

对煤层气的液化可以达到环保、节能和能源综合利用的目的。煤层气液化之前需要进行脱碳净化,本文通过对煤层气醇胺法脱碳流程进行HYSYS模拟,通过分析胺液配比、胺液浓度,温度以及吸收塔压力对脱碳效果的影响,以选择最佳工艺参数对脱碳工艺进行优化。通过分析研究表明,本煤层气气质条件下,在50℃,3.5MPa,35%浓度的MDEA(25%)+MEA(10%)混合胺液进行脱碳操作吸收效果最佳。     

胺法脱碳系统再生能耗

胺法脱碳系统最大的缺陷是再生能耗高,流程参数优化是降低再生能耗的有效途径。为了解再生操作参数对再生能耗的影响,通过再生塔实验台对醇胺吸收剂在不同再生工艺参数下的再生特性进行实验研究。实验内容包括富液CO₂担载量、富液进料温度、再沸器温度、再生压强及胺的种类因素对再生能耗及再生速率的影响,并分析了显热、潜热的变化规律。应用Aspen Plus 基于速率模型对再生过程进行了模拟研究。研究结果表明:提高富液CO₂担载量和富液进料温度能有效降低再生能耗。增大再沸器温度及再生压强反而增大再生能耗。一乙醇胺(MEA)再生能耗较高,混入甲基二乙醇胺(MDEA)能够显著降低能耗。提高富液CO₂担载量和再沸器的温度可以加快CO₂再生速率。     

适合高含硫天然气的脱硫脱碳工艺研究

在分析了目标高含硫天然气组分及含量的基础上,采用MDEA/DEA混合胺溶液对高含硫天然气进行脱硫脱碳处理,并对MDEA/DEA法脱硫脱碳工艺的主要参数进行了优化。确定最佳工艺参数为：MDEA/DEA混合胺溶液中MDEA和DEA的质量浓度分别为41.0%和5.0%、MDEA/DEA混合胺溶液循环量为105 m³·h^-1、吸收塔压力为4 MPa、吸收塔塔板数为20块、MDEA/DEA混合胺溶液温度为40℃,在此条件下,净化气中H₂S和CO₂的含量分别为10.69 mg·m^-3和2.74%,能够达到GB 17820-2018中二类天然气的质量要求。     

Aspen HYSYS对胺法脱碳再生工艺模拟的适用性

为分析Aspen HYSYS软件模拟的可靠度,进一步确定HYSYS软件在胺法脱碳再生工艺中的适用性,基于自主设计搭建的胺法脱碳中试试验装置,建立相应的HYSYS软件稳态仿真模型,对不同原料气气质、胺液流量、胺液配方、再生压力、再生温度下的胺液解吸率及再生能耗进行模拟、误差计算,分析HYSYS软件在胺法脱碳再生工艺中的适用性。研究结果表明,利用HYSYS软件模拟胺法脱碳过程中的再生工艺时,模拟结果随工艺参数的变化规律与试验结果总体保持一致,除个别不利于再生的工艺参数外,HYSYS软件的模拟适用性均较好;HYSYS软件中影响再生效果的5个工艺参数对模拟适用性影响较大的是再生压力,MDEA+MEA和TEA+MEA两种不同配方影响较小。另外,对再生能耗模拟误差影响较大的是再生温度,在一定塔底压力下,再生温度存在一个转折点,高于该温度时,再生能耗大幅度增加。本次验证过程中,再生温度115℃左右为一个转折点,但HYSYS软件的总体模拟能耗适应性均较差。     

LNG液化装置酸性气体的脱除工艺模拟

综合比较常用脱酸气方法,确定选用MDEA/DEA混合胺脱酸气工艺。采用ASPEN HYSYS模拟软件,分析了胺液配比、气液比、再生温度和吸收压力等关键工艺参数对MDEA混合胺脱除酸气装置的影响。     

含硫天然气脱硫工艺关键参数优化

为了提高含硫天然气的脱硫处理效率，以中国石油某天然气净化厂的原料气为研究对象，在分析了其组分及含量的基础上，采用Aspen HYSYS软件对MDEA法脱硫工艺的关键参数进行了优化，主要考察了吸收塔压力、贫胺溶液循环量、吸收塔塔板数、贫液温度、原料气温度以及再生塔回流比等参数对脱硫效果的影响。结果表明：吸收塔压力越高、贫胺溶液循环量越大、再生塔回流比越高，净化气中H₂S的含量就越低；而贫液温度和原料气温度越高，净化气中H₂S的含量就越高；随着吸收塔塔板数的逐渐增多，净化气中H₂S含量则呈现出“先降低后升高”的趋势。由此得出适合目标天然气的最佳脱硫工艺参数为：吸收塔压力为3.5MPa，贫胺溶液循环量为105m³·h^-1，吸收塔塔板数为20块，贫液温度为40℃，原料气温度为20℃，再生塔回流比为0.8。在此工艺参数条件下净化气中H₂S的含量低于6mg·m^-3，能够满足GB 17820-2018中的一类气标准。     

天然气混合胺法脱碳工艺计算分析

利用MDEA混合胺法进行天然气的脱碳工艺模拟,分析了MDEA混合胺溶液与CO_2的反应机理后确定了脱碳流程、搭建脱碳模型,并对胺液配比、胺液循环量、再生醇胺质量等参数进行分析优化,同时完成了塔体关键参数的计算,对指导生产有一定的参考意义,从而减少设备的资金投入,实现利益最大化。     

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(2 mol·L~(-1)+1 mol·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。     

The CO2 absorption and desorption performance of the triethylenetetramine + N,N-diethylethanolamine + H2O system

Post-combustion CO₂ capture (PCC) process faces significant challenge of high regeneration energy consumption. Biphasic absorbent is a promising alternative candidate which could significantly reduce the regeneration energy consumption because only the CO₂-concentrated phase should be regenerated. In this work, aqueous solutions of triethylenetetramine (TETA) and N,N-diethylethanolamine (DEEA) are found to be efficient biphasic absorbents of CO₂. The effects of the solvent composition, total amine concentration, and temperature on the absorption behavior, as well as the effect of temperature on the desorption behavior of TETA-DEEA-H₂O system were investigated. An aqueous solution of 1 mol·L^-1 TETA and 4 mol·L^-1 DEEA spontaneously separates into two liquid phases after a certain amount of CO₂ is absorbed and it shows high CO₂ absorption/desorption performance. About 99.4% of the absorbed CO₂ is found in the lower phase, which corresponds to a CO₂ absorption capacity of 3.44 mol·kg^-1. The appropriate absorption and desorption temperatures are found to be 30℃ and 90℃, respectively. The thermal analysis indicates that the heat of absorption of the 1 mol·L^-1 TETA and 4 mol·L^-1 DEEA solution is -84.38 kJ·(mol CO₂)^-1 which is 6.92 kJ·(mol CO₂)^-1 less than that of aqueous MEA. The reaction heat, sensible heat, and the vaporization heat of the TETA-DEEA-H₂O system are lower than that of the aqueous MEA, while its CO₂ capacity is higher. Thus the TETA-DEEA-H₂O system is potentially a better absorbent for the post-combustion CO₂ capture process.     

液相还原法制备纳米镍粉

采用液相还原法在搅拌反应器内进行了纳米镍粉的制备研究。系统考察了反应物浓度、反应物配比（N₂H₄：NiSO₄）、引发剂浓度、氢氧化钠浓度、反应温度、搅拌速度等操作条件对镍粉物性的影响规律,获得了较优操作条件：NiSO₄为0.8 mol·L^-1,反应物配比为6：1,NaBH₄浓度为0.01 mol·L^-1,NaOH浓度为1 mol·L^-1,反应温度80℃,搅拌速度为2400 r·min^-1,在较优条件下制备出常温下稳定性良好、平均粒径107 nm的面心立方结构的纳米镍粉。     

锌催化电还原脱氯合成2,3,5,6-四氯吡啶:反应机理和工艺优化

采用循环伏安法和恒电位电解法,探讨了含有ZnCl₂的乙睛水混合溶液中五氯吡啶(PCP)在不锈钢阴极表面电还原脱氯生成2,3,5,6-四氯吡啶(2,3,5,6-TCP)的反应机理;采用恒电流电解法对该电还原脱氯过程的各种工艺条件进行了优化。结果表明:该体系中PCP电还原脱氯生成2,3,5,6-TCP主要遵循以Zn/Zn²⁺为氧化还原媒介的间接电还原机理;优化工艺条件下(阴极液含0.025mol·L^-1HCl+15%(体积分数)水+0.2mol·L^-1苯磺酸钠+0.16mol·L^-1ZnCl₂的乙腈溶液;电流密度为1.25A·dm^-2),0.08mol·L^-1PCP能高选择性地脱氯生成2,3,5,6-TCP,2,3,5,6-TCP的收率和电解电流效率分别可达88.7%和59.1%。     

石蜡乳液中直接沉淀制备单分散性的纳米氧化镁

MgCl₂·6H₂O和Na₂CO₃在石蜡乳液中直接沉淀出碱式碳酸镁/石蜡前驱体,该前驱体在600℃条件下焙烧后获得MgO纳米粉体。采用TG-DTA、FTIR、XRD、BET和FESEM等手段对MgO粉体进行表征分析,并研究焙烧温度和物料比对纳米MgO的粒径及形貌的影响。结果表明,在最佳工艺条件下,石蜡乳液体系中能够得到分散性好、晶粒呈六边形、颗粒均匀、平均粒径约60 nm和比表面积132.54 m²·g^-1的纳米MgO。其最佳工艺条件为:MgCl₂·6H₂O溶液浓度0.6 mol·L^-1、Na₂CO₃溶液浓度0.6 mol·L^-1、反应时间0.5 h、焙烧温度600℃和焙烧时间3 h。     

Gas separation using sol-gel derived microporous zirconia membranes with high hydrothermal stability☆

A microporous zirconia membrane with hydrogen permeance about 5 × 10?8 mol·m?2·s?1·Pa?1, H2/CO2 permselectivity of ca. 14, and excellent hydrothermal stability under steam pressure of 100 kPa was fabricated via polymeric sol–gel process. The effect of calcination temperature on single gas permeance of sol–gel derived zirconia membranes was investigated. Zirconia membranes calcined at 350 °C and 400 °C showed similar single gas permeance, with permselectivities of hydrogen towards other gases, such as oxygen, nitrogen, methane, and sulfur hexafluoride, around Knudsen values. A much lower CO2 permeance (3.7 × 10?9 mol·m?2·s?1·Pa?1) was observed due to the interaction between CO2 molecules and pore wall of membrane. Higher calcination tem-perature, 500 °C, led to the formation of mesoporous structure and, hence, the membrane lost its molecular siev-ing property towards hydrogen and carbon dioxide. The stability of zirconia membrane in the presence of hot steam was also investigated. Exposed to 100 kPa steam for 400 h, the membrane performance kept unchanged in comparison with freshly prepared one, with hydrogen and carbon dioxide permeances of 4.7 × 10?8 and~3 × 10?9 mol·m?2·s?1·Pa?1, respectively. Both H2 and CO2 permeances of the zirconia membrane de-creased with exposure time to 100 kPa steam. With a total exposure time of 1250 h, the membrane presented hydrogen permeance of 2.4 × 10?8 mol·m?2·s?1·Pa?1 and H2/CO2 permselectivity of 28, indicating that the membrane retains its microporous structure.     

Heat of absorption of CO2 in aqueous N,N-diethylethanolamine + N-methyl-1,3-propanediamine solutions at 313 K

Differential heat of absorption of CO_2 in aqueous solutions of N,N-diethylethanolamine(DEEA) and activated DEEA solutions up to a total concentration of 2 mol·L~(-1) was measured as a function of CO_2 loading at 313.15 K using a reaction calorimeter. In order to analyze the performance of N-methyl-1,3-propanediamine(MAPA)as an activator, DEEA blended solutions containing 0.05, 0.1 and 0.2 mol·L~(-1) MAPA were studied. The heat of CO_2 absorption in single DEEA solutions was unaffected by changing the DEEA concentration in the range of(0.5–2) mol·L~(-1). On the other hand, increasing the concentration of MAPA in aqueous amine mixtures of(DEEA + MAPA) raised the heat of absorption.     

硫代杯[4]冠-4在硝酸体系中对Sr2+的萃取

乏燃料后处理的高放废液分离过程中,发展新型分离材料实现对锶的高效萃取至关重要。合成了1,2交替构象的硫代杯[4]冠-4(TCACE),利用FT-IR、¹H NMR和MS对目标产物进行了表征。研究不同稀释剂对萃取的影响,优化得出CH₂Cl₂为稀释剂,在硝酸浓度为3 mol·L^-1,有机相中硫代杯[4]冠-4浓度为1×10^-3 mol·L^-1,水相中Sr²⁺浓度为5×10^-4 mol·L^-1,萃取温度为25℃,萃取80 min条件下,平均传质系数为1.36×10^{-5 m}·s^-1,Sr²⁺的分配比为0.69。分析了不同条件对硫代杯[4]冠-4对Sr²⁺的萃取影响,研究了萃取计量方程式,实验结果表明萃合物为{Sr(NO₃)₂}·{TCACE}。研究了TCACE对其他金属离子Mo⁶⁺、Ni²⁺、Ag⁺、Sn⁴⁺等的萃取效果,表明对Sr²⁺具有较好的选择性。     

制备工艺对淀粉基碳分子筛性能的影响

以淀粉为碳源,F127为结构导向剂,通过KOH活化一步合成法制备系列碳分子筛,采用SEM、TG、FT-IR和N_2吸附-脱附等技术对原料和碳分子筛样品的结构、表面官能团和性能进行表征。结果表明,温度、F127与淀粉添加质量比和KOH浓度对碳分子筛样品的孔隙结构性能影响显著。在KOH浓度为0.75 mol·L~(-1)、m(F127)∶m(淀粉)=4∶3、搅拌时间12 h和反应温度45℃时制备的碳分子筛孔径分布集中,BET比表面积达1 228.972 5 m~2·g~(-1),单点孔容0.807 113 cm~3·g~(-1),单点微孔体积0.636 869 cm~3·g~(-1)。     

Feasibility analysis of SO2 absorption using a hydrophilic ceramic membrane contactor

Hydrophilic ceramic membranes would be potential candidates for membrane gas absorption if they could be applied to appropriate separation processes. This study highlights a novel concept for the practical implementation of SO₂ absorption in hydrophilic ceramic membrane that exhibits outstanding thermal and mechanical stabilities. With this aim, we investigated experimentally the performance of SO₂ absorption into aqueous sodium hydroxide (NaOH) solution in a hydrophilic alumina (Al₂O₃) membrane contactor in terms of SO₂ removal efficiency and SO₂ mass transfer flux, and compared the performance with that in a hydrophobic one. A series of experiments were performed at various conditions over a NaOH concentration range of 0-1.0 mol·L^-1, a liquid flow rate range of 30-180 ml·min^-1, a gas flow rate range of 120-1000 ml·min^-1, an inlet SO₂ concentration range of 400-2000 μl·L^-1, and a temperature range of 10-35℃. It was found that the hydrophilic membrane was more competitive when using a NaOH concentration higher than 0.2 mol·L^-1. Furthermore, it can be inferred that the hydrophilic α-Al₂O₃ membrane exhibited exceptional long-term stability under 480 h continuous operation.