氨基酸离子液体-MDEA混合水溶液对CO2的降膜吸收

氨基酸离子液体对CO₂吸收速度快,而N-甲基二乙醇胺（MDEA）有较高的CO₂吸收负荷,因此选用四甲基铵甘氨酸（［N₁₁₁₁］［Gly］）与MDEA水溶液复配成混合吸收剂用于CO₂的降膜吸收。用恒定容积法研究了混合吸收剂吸收CO₂的性能,实验结果显示,提高CO₂分压和增大［N₁₁₁₁］［Gly］浓度均能提高混合吸收剂对相似文献   

功能型离子液体的合成表征及CO2吸收性能

合成了两种传统型离子液体［bmim］BF₄和［emim］BF₄及含有胺基和羟基的功能型离子液体［NH₂P-mim］Br、［NH₂-e-mim］BF₄、［OH-e-mim］Br,并对合成的离子液体进行IR和¹H NMR表征。常温常压条件下,对所合成的离子液体开展CO₂吸收性能实验,发现胺基改性离子液体［NH₂P-mim］Br、［NH₂-e-mim］BF₄和羟基改性离子液体［OH-e-mim］Br的CO₂饱和吸收量分别是常规离子液体的3～9倍和1～2倍,且含有乙基官能团的离子液体吸收平衡时间普遍较短。最终探讨了温度、CO₂分压等对功能型离子液体吸收CO₂过程的影响。     

功能化离子液体用于CO2吸收和分离的研究进展

离子液体的结构具有高度可调性,可通过改变阴阳离子的结构改变其物理、化学性能,实现离子液体的功能化。功能化离子液体可用于分离、电化学、催化剂、有机合成等方面,已成为离子液体领域的研究热点。本文综述了含氟、含氨基和其它极性基团的功能化离子液体吸收CO₂的研究进展,介绍了功能化离子液体支撑液膜分离CO₂的研究,指出了今后研究需解决的问题。     

氨丙基离子液体水溶液CO2吸收特性及计算模型

氨丙基功能型离子液体对CO₂具有良好的选择吸收特性,以[APMim]Br离子液体水溶液体系为例,在有效吸收(水含量大于55%)区间,水含量对CO₂的化学吸收和物理吸收都具有显著影响。依据[APMim]Br水溶液在278.15~348.15 K,0.1~4.5 MPa,水质量分数为55.90%、64.50%、76.80%和85.80%范围的CO₂吸收特性数据,对溶液体系的化学吸收和物理吸收模型进行分析研究,获得两种吸收机理的数学表达,并对实验数据进行回归分析,得到能够正确反映化学吸收和物理吸收的计算模型。结果表明,低压下化学吸收占主导作用,随水含量增大,溶液体系对CO₂吸收能力成倍增加,而且产生的物理吸收效应远大于离子液体本身的化学吸收能力。水的质量分数在0.65~0.85区间,[APMim]Br水溶液在相当大的温度和压力范围内具有优良的CO₂吸放气特性,显示出良好的工程应用前景。     

功能化离子液体的合成及对CO2的吸收

以1-氨丙基-3-甲基咪唑溴盐和甘氨酸为原料,采用两步法合成了一种新型功能性离子液体1-氨丙基-3-甲基咪唑甘氨酸盐([APMim][Gly]),考察对CO_2的吸收性能。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重分析(TG)等进行表征,分析其结构及热稳定性。与N-甲基二乙醇胺(MDEA)溶液对比,研究了压力为1 MPa,不同质量分数的[APMim][Gly]在不同温度下对CO_2的吸收能力,并进行多次循环再生,探讨该离子液体[IL]的循环稳定性。结果表明:在30℃时,质量分数为20%的[APMim][Gly]溶液具有最佳的吸收能力,对CO_2的吸收量可达1.32 mol/mol,远高于MDEA溶液。该离子液体具有良好的再生能力,经过6次循环其吸收率仍高达92.4%。     

微通道内离子液体/乙醇混合溶液吸收CO2的传质特性

采用高速摄像仪对微通道内离子液体/乙醇混合溶液吸收CO₂的传质行为进行了实验研究。考察了弹状流型下气液两相流量比和离子液体浓度对液侧体积传质系数k_La和液侧传质系数k_L的影响。当离子液体浓度不变时,k_La、k_L均随气液流量比的升高而增大并逐渐趋于恒定。当液相流量不变时,对于不同浓度的离子液体溶液,液侧体积传质系数k_La和液侧传质系数k_L随气液流量比的变化曲线出现了交叉点。在交叉点之前,k_La和k_L均随着离子液体浓度的增大而减小;在交叉点之后,k_La和k_L均随着离子液体浓度的增大而增大。提出了用于预测液侧体积传质系数k_La的新的量纲1经验关联式,预测效果良好。     

氨基酸离子液体-MDEA混合水溶液的CO2吸收性能

为改善N-甲基二乙醇胺(MDEA)水溶液对CO₂气体的吸收性能,选择了四甲基铵甘氨酸(［N₁₁₁₁］［Gly］)、四乙基铵甘氨酸(［N₂₂₂₂］［Gly］)、四甲基铵赖氨酸(［N₁₁₁₁］［Lys］)、四乙基铵赖氨酸(［N₂₂₂₂］［Lys］)4种功能性离子液体作为活化剂与其复配组成新型CO₂吸收剂。用恒定容积法考察了总质量分数为30%的混合溶液吸收CO₂的性能,分析了离子液体在水溶液中与MDEA通过质子传递相互促进吸收CO₂的机理。实验结果显示离子液体能够显著提高MDEA水溶液吸收CO₂的速率,且吸收速率随着添加量的增加而提高。在本文所用的几种混合吸收剂中,阴离子为赖氨酸的离子液体混合吸收剂具有较高的吸收负荷;而［N₁₁₁₁］［Gly］-MDEA混合溶液对CO₂的初期吸收速率最快,同时［N_1111^］［Gly］-MDEA混合吸收剂的再生效率高于其他离子液体混合吸收剂,达到98%。     

无水氨基酸类离子液体-聚乙二醇混合溶剂吸收CO2的动力学

以聚乙二醇400（PEG400）为溶剂,氨基酸类离子液体（AAILs）作为化学吸收剂的混合体系具有蒸汽压极低、热稳定性好、黏度和再生能耗低、CO₂吸收量和选择性高等优点,适用于燃烧前CO₂捕集过程的高温高压吸收条件。本文采用压降法,测定了以四正丁基膦（[P₄₄₄₄]⁺）为阳离子,甘氨酸（Gly）、丙氨酸（Ala）和脯氨酸（Pro）作为阴离子的3种氨基酸类离子液体的混合溶剂体系对CO₂的吸收速率,并建立了该无水体系的CO₂吸收动力学模型。对于反应速率而言,在333.15K时,[P₄₄₄₄][Gly]-PEG400 > [P₄₄₄₄][Pro]-PEG400 > [P₄₄₄₄][Ala]-PEG400,温度升高至373.15K时,[P₄₄₄₄][Pro]-PEG400 > [P4444][Gly]-PEG400 > [P₄₄₄₄][Ala]-PEG400;根据相关吸收动力学参数,推测出CO₂在AAILs-PEG400中的反应均为快反应。通过研究其吸收动力学,获得了关键的吸收动力学数据,为后续的工业开发设计提供基础数据和设计依据。     

离子液体及其吸收机理的研究进展

介绍了近几年常用于吸收二氧化碳的几类离子液体,分别阐述了每种离子液体的特点,综述了国内外离子液体吸收二氧化碳的研究结果。对胺类离子液体吸收二氧化碳时的反应机理加以总结,分类介绍每种机理的特性。最后,针对离子液体现有的状况提出建议,并对未来的研究方向做了展望。     

离子液体及其吸收机理的研究进展

介绍了近几年常用于吸收二氧化碳的几类离子液体,分别阐述了每种离子液体的特点,综述了国内外离子液体吸收二氧化碳的研究结果。对胺类离子液体吸收二氧化碳时的反应机理加以总结,分类介绍每种机理的特性。最后,针对离子液体现有的状况提出建议,并对未来的研究方向做了展望。     

氨基酸离子液体-MDEA混合水溶液的CO_2吸收性能

为改善N-甲基二乙醇胺(MDEA)水溶液对CO2气体的吸收性能,选择了四甲基铵甘氨酸([N1111][Gly])、四乙基铵甘氨酸([N2222][Gly])、四甲基铵赖氨酸([N1111][Lys])、四乙基铵赖氨酸([N2222][Lys])4种功能性离子液体作为活化剂与其复配组成新型CO2吸收剂。用恒定容积法考察了总质量分数为30%的混合溶液吸收CO2的性能,分析了离子液体在水溶液中与MDEA通过质子传递相互促进吸收CO2的机理。实验结果显示离子液体能够显著提高MDEA水溶液吸收CO2的速率,且吸收速率随着添加量的增加而提高。在本文所用的几种混合吸收剂中,阴离子为赖氨酸的离子液体混合吸收剂具有较高的吸收负荷;而[N1111][Gly]-MDEA混合溶液对CO2的初期吸收速率最快,同时[N1111][Gly]-MDEA混合吸收剂的再生效率高于其他离子液体混合吸收剂,达到98%。     

肉桂酸型离子液体的合成及其二氧化碳吸收

合成了一系列肉桂酸型功能化离子液体,研究了其CO₂ 吸收性能。结果表明,肉桂酸型功能化离子液体吸收二氧化碳性能良好,其阴离子苯环上的取代基会影响CO₂ 吸收性能。随着温度的升高和压力的降低,其CO₂吸收性能都会降低。同时,该离子液体具有很好的循环稳定性,经过5 次吸收脱附循环,该离子液体仍能保持较高的CO₂ 吸收量。结合红外光谱和其低浓度下CO₂ 的吸收研究发现肉桂酸型离子液体吸收CO₂ 存在着化学作用。     

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。     

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%。     

Heat and mass transfer on the wavy film absorption process

Recently the absorption heat pumps and chillers have received considerable attention due to their low electricity consumption rate. Therefore, it is important to understand the transport mechanism of an absorption process. In this paper, a numerical study of the heat and mass transfer taking place on a wavy falling liquid film of an absorption process is presented. With previously solved periodic wavy film flow solutions, the finite difference method is employed to solve the heat and mass transport equations. The numerical solution indicates that the waves significantly increase the transport rates. A comparison of the transfer rates of the wavy film to that of the smooth film is presented to show that the mass transfer rate can be doubled.     

Gas–liquid mass‐transfer properties in CO2 absorption system with ionic liquids

The deficiency of mass‐transfer properties in ionic liquids (ILs) has become a bottleneck in developing the novel IL‐based CO₂ capture processes. In this study, the liquid‐side mass‐transfer coefficients (k_L) were measured systematically in a stirred cell reactor by the decreasing pressure method at temperatures ranging from 303 to 323 K and over a wide range of IL concentrations from 0 to 100 wt %. Based on the data of k_L, the kinetics of chemical absorption of CO₂ with mixed solvents containing 30 wt % monoethanolamine (MEA) and 0–70 wt % ILs were investigated. The k_L in IL systems is influenced not only by the viscosity but also the molecular structures of ILs. The enhancement factors and the reaction activation energy were quantified. Considering both the mass‐transfer rates and the stability of IL in CO₂ absorption system, the new IL‐based system MEA + [bmim][NO₃] + H₂O is recommended. © 2014 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 60: 2929–2939, 2014     

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。