疏水性单管陶瓷膜接触器在SO_2吸收中的应用

对平均孔径200 nm的氧化锆陶瓷膜进行疏水改性与表征,并将其组装制成疏水性单管陶瓷膜接触器,采用清水作为低成本吸收液,开展了陶瓷膜接触器在废气脱硫方面应用的研究。比较了亲、疏水陶瓷膜接触器的传质性能,考察了进气流量、吸收液流量、进气浓度和吸收液温度等因素对SO_2脱除率和传质速率的影响,并对陶瓷膜接触器进行了长期稳定性测试。研究表明,疏水改性只改变陶瓷膜的表面性质(接触角达到132°),对形貌结构影响较小;与未改性的陶瓷膜相比具有更高的脱硫效率和总传质系数。SO_2的脱除率和传质速率随吸收液流量的增加均增加;SO_2的脱除率随进气流量和进气浓度的增加而降低,但传质速率增加;吸收液温度的升高不利于SO_2的吸收;原料气中的CO_2对SO_2的脱除率影响较小。与传统的填料塔相比,陶瓷膜接触器具有更小的传质单元高度(HTU)值。陶瓷膜接触器脱硫效率高,可稳定操作,在废气脱硫方面具有良好的应用前景。     

疏水性单管陶瓷膜接触器在SO2吸收中的应用

对平均孔径200 nm的氧化锆陶瓷膜进行疏水改性与表征,并将其组装制成疏水性单管陶瓷膜接触器,采用清水作为低成本吸收液,开展了陶瓷膜接触器在废气脱硫方面应用的研究。比较了亲、疏水陶瓷膜接触器的传质性能,考察了进气流量、吸收液流量、进气浓度和吸收液温度等因素对SO₂脱除率和传质速率的影响,并对陶瓷膜接触器进行了长期稳定性测试。研究表明,疏水改性只改变陶瓷膜的表面性质（接触角达到132°）,对形貌结构影响较小;与未改性的陶瓷膜相比具有更高的脱硫效率和总传质系数。SO₂的脱除率和传质速率随吸收液流量的增加均增加;SO₂的脱除率随进气流量和进气浓度的增加而降低,但传质速率增加;吸收液温度的升高不利于SO₂的吸收;原料气中的CO₂对SO₂的脱除率影响较小。与传统的填料塔相比,陶瓷膜接触器具有更小的传质单元高度（HTU）值。陶瓷膜接触器脱硫效率高,可稳定操作,在废气脱硫方面具有良好的应用前景。     

微通道内离子液体/乙醇混合溶液吸收CO_2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CO_2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kLa和液侧传质系数kL的影响。当离子液体浓度不变时,kLa、kL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kLa和液侧传质系数kL随气液流量比的变化曲线出现了交叉点。在交叉点之前,kLa和kL均随着离子液体浓度的增大而减小;在交叉点之后,kLa和kL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kLa的新的量纲1经验关联式,预测效果良好。     

泡沫金属填料旋转床用于胺法脱碳

为有效实现CO2的分离富集,在泡沫金属填料的超重力旋转床中,采用醇胺溶液吸收大气中的CO2。考察了不同种类醇胺溶液的CO2吸收特性和传质行为。研究结果表明,醇胺溶液种类对超重力旋转床的CO2吸收性能有很大影响,其中乙醇胺溶液的吸收效果最好;提高转速或吸收液浓度,体积传质系数随之明显增大;体积传质系数随液体流量的增加呈增大趋势,但增幅逐渐减小,随温度的升高呈先增加后减小的趋势。     

富氧燃烧烟气冷凝塔钠碱法脱硫过程SO_2和CO_2共吸收建模与实验研究

建立SO_2与CO_2共吸收到钠基溶液中的吸收速率模型,假设该模型中SO_2的水解反应为瞬间反应;关于CO_2水解反应存在两种假设:有限动力学假设和瞬间反应假设。由这两种方法计算分别获得SO_2的吸收速率并与完全预混气液反应器中的的动态实验进行对比。采用瞬间反应假设可以预测反应速率的趋势,绝对反应速率误差仍然较大。而采用有限动力学假设的模拟值与实验值在pH3吻合良好。CO_2对SO_2吸收速率的影响主要通过影响气相传质系数和相同pH下溶液总硫浓度产生。根据CO_2存在与否对SO_2吸收速率的影响,获得五个不同的相互作用pH的区间。pH11.42时,SO_2/N_2吸收速率大于SO_2/CO_2,主要由于气相传质系数影响;7.8pH11.42时,SO_2/N_2的吸收速率和SO_2/CO_2吸收速率相似,主要由于气相传质系数和溶液总硫影响抵消;5.41pH7.8时,SO_2/CO_2的吸收速率相对较高,主要由于溶液总硫影响更大;2.8pH5.41时,SO_2/CO_2的吸收速率相对较低,主要由于气相传质系数影响;pH2.8时,SO_2/N_2和SO_2/CO_2吸收速率相似,主要受液相传质的控制。模拟同时获得不同pH下溶液中碳和硫相关离子的转化规律和SO_2吸收速率的控制步骤,为富氧燃烧冷却塔同时脱硫设备的设计和运行提供参考。     

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。     

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。     

混合醇胺溶液吸收烟气中CO2

研究了温度、CO2含量与吸收液浓度对醇胺溶液吸收CO2性能的影响,并比较了不同复配体系对二异丙醇胺(MDEA)的活化效果。结果表明,醇胺溶液对CO2的吸收速率随反应时间的增加而降低,随吸收温度的升高而增强,以40℃为宜;吸收反应速率均随气、液相反应物含量增大而增强;混合体系对MDEA的活化效果为二乙烯二胺最好,乙醇胺最差。     

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。     

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。     

动力波洗涤器中碱液吸收低浓CO_2的传质特性

为研究动力波洗涤器内的气液传质特性,在动力波洗涤器中,进行NaOH溶液吸收混合气体中微量CO2气体的吸收实验。参考填料塔中钠碱溶液吸收低浓气体的传质模型,测定了动力波洗涤器中NaOH溶液吸收低浓CO2的气相体积总传质系数KGa及吸收效率η。研究了气相速度、NaOH溶液质量分数及液气比对KGa的影响,结果表明:KGa随着气相速度及NaOH溶液质量分数的增加而增大,但NaOH溶液质量分数小于气相速度对KGa的影响;随着液气比的提高,KGa逐渐减小,η开始随着液气比的提高而增加,但到一定数值后,效果不明显;回归了KGa的准数关联式,并依据液气比对KGa及η的综合评价,提出洗涤管直径为100 mm,NaOH溶液质量分数为10%,液气比操作范围在0.005—0.025时,动力波洗涤器具有较高的综合传质性能,为工业应用提供参考。     

CO_2在MDEA-MEA-H_2O混合溶剂中的溶解度关联和预测

通过简化Clegg-Pitzer方程无需增添调节参数,将甲基二乙醇胺（MDEA）-水、一乙醇胺（MEA）-水二元体系,CO_2-MDEA-H_2O、CO_2-MEA-H_2O三元体系气液平衡数据回归得到的相互作用参数用于预测CO_2-MDEA-MEA-H_2O四元体系的气液平衡数据。所预测四元体系中含有3种中性溶剂（MDEA、MEA和水）和4种离子（MDEAH~+、MEAH~+、HCO_3~-和RNHCOO_-）,并同时考虑了4个化学反应。     

微通道内二乙醇胺/乙醇溶液吸收CO2的传质性能

利用高速摄像仪实验研究了微通道内二乙醇胺（DEA）/乙醇溶液吸收CO₂的传质过程。采用图像法得到微通道内气泡的体积变化,根据微通道进出口压力,计算得到了气液两相从开始接触到平衡时的平均传质系数k。分别考察了气液相流量和DEA浓度对传质系数的影响。结果表明：传质系数随着液相流量和溶液中DEA浓度增大而增大。对于给定的液相流量和DEA浓度,k随着气相流量增大而增大并逐渐趋于一个恒定值。提出了一个传质系数预测式,预测值和实验结果吻合良好。     

以MDEA为主体的混合胺溶液吸收CO2研究进展

综述了近年来乙醇胺、二乙醇胺、哌嗪、碳酸酐酶以及离子液体与N-甲基二乙醇胺的混合溶液用于CO2吸收的研究进展;分析了混合溶液的吸收机理和CO2吸收的动力学;讨论了混合溶液组成、体系温度、压力等对吸收性能的影响;并对该法未来的研究方向和发展前景进行了展望.     

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。     

Simultaneous Absorption of Hydrogen Sulfide and Carbon Dioxide into di-isopropanolamine Solution

The simultaneous absorption of hydrogen sulfide and carbon dioxide into di-isopropanolamine (DIPA) solution was investigated in a 183 cm long, 2.72 cm OD wetted-wall column at atmospheric pressure. The influence of liquid flow rate, gas flow rate, temperature and liquid concentration on the absorption rate, overall gas-phase mass transfer coefficient and selectivity factor were studied at a constant gas feed ratio. The results show that the absorption rate of CO₂ increases rapidly with increasing liquid flow rate (the Reynolds number of the turbulent liquid film ranges from 2600 to 4350) but increases moderately with increasing gas flow rate (G = 18-91 L/min), indicating that it is liquid-phase mass transfer controlled. In contrast, the absorption rate of H₂S increases very slowly with increasing liquid flow rate but increases rapidly with increasing gas flow rate, indicating that it is gas-phase mass transfer controlled. The absorption rate of CO₂ also increases with increasing temperature (26-80°C) but H₂S absorption rate decreases with increasing temperature. When the concentration of DIPA solution increases from 0.2 to 2.6 mol/L, the absorption rate of both CO₂ and H₂S increases but with a larger rate of increase for CO₂ For selective H₂S removal, it is preferable to operate at low liquid and high gas flow rates, low temperatures and low DIPA concentrations.     

基于中空纤维膜的混合富CO2吸收液解吸及再生

用中空纤维膜接触器(FMC)作解吸装置,选取N-甲基二乙醇胺(MDEA)?二乙醇胺(DEA)混合吸收剂为富CO2吸收液进行膜法解吸及再生实验,考察了解吸温度、解吸压力和液相流速对解吸效果的影响,研究了再生液的CO2二次吸收和解吸性能. 结果表明,在取样时间20和40 min下,混合吸收剂最佳溶质摩尔比为MDEA:DEA=1:0.6. 适当增大解吸温度、液相流速及负压压强可有效提高CO2的释放流量和解吸率. 60℃时CO2释放流量峰值为101.29 mL/min (峰值前移),CO2最终解吸率为61.51%,比30℃时分别提高了56.14%和50.5%;解吸压力20 kPa时CO2释放流量峰值和最终解吸率分别为96.17 mL/min (峰值前移)和58.66%,比65 kPa时分别提高了62.21%和16.85%. 流速为0.08 m/s时CO2释放流量峰值为88.65 mL/min (峰值未前移),最终解吸率为55.63%,比0.02 m/s时分别提高了43.45%和30.13%. MDEA?DEA再生液循环使用5次后CO2吸收容量为原液的70%,二次解吸率为原液的60%,无明显下降. 膜法解吸混合富CO2吸收液效果良好,且再生液具有优异的二次吸收和解吸性能.     

多相催化臭氧化处理采油废水试验研究

采用多相催化臭氧化技术在实验室条件下去除采油废水中的COD。考察了催化剂的种类、吸附作用和投加量以及pH、反应时间、HCO3-和CO32-对多相催化臭氧化去除采油废水COD的影响。试验最佳工艺条件为:臭氧质量浓度为80 mg.L-1、催化剂为A3、催化剂投加量为1 000 mg.L-1、pH为10.8和反应时间为50 min。结果表明,在最佳工艺条件下,采用A3/O3氧化工艺处理采油废水,COD去除率可达到79.40%,比O3、A1/O3和A2/O33种氧化工艺对COD的去除率分别提高了33.00%、14.00%和18.10%,出水COD为118.450 mg.L-1,达到了国家污水综合排放标准的二级排放标准;催化剂对采油废水中的有机物具有一定的吸附作用;pH对反应影响显著,pH越大越有利于COD的去除;COD去除率随反应时间的延长其增幅逐渐减小,最终趋于平衡;HCO3-和CO32-对多相催化臭氧化去除COD的效果具有很大的抑制作用,在HCO3-和CO32-质量浓度为200 mg.L-1时,COD去除率分别为39.89%和27.59%,比HCO3-和CO32-质量浓度为0 mg.L-1时的COD去除率分别降低了39.51%和51.81%,试验还发现,CO32-对自由基的抑制作用强于HCO3-。这在某种程度上证明了多相催化臭氧化对有机物的降解遵循羟基自由基氧化机理。     

Absorption Rate of CO_2 into MDEA Aqueous Solution Blended with Piperazine and Diethanolanline

Absorption rate of CO2 into aqueous solution of N-methyldiethanolamine (MDEA) blended with di-ethanolamine (DEA) and piperazine (PZ) was studied and a kinetic model was established. It is shown that homogeneous activation mechanism could explain this absorption process. The absorption rate coefficients of carbon dioxide into MDEA aqueous solution blended with DEA, PZ or DEA+PZ were compared with each other. The results demonstrated that the different activation effect of DEA, PZ and DEA+PZ on the carbon dioxide absorption comes from the difference in CO2 combination rate, transport of PZ and DEA to MDEA and the regeneration rate of PZ and DEA.     

Modeling the rate of corrosion of carbon steel using activated diethanolamine solutions for CO2 absorption

A mechanistic model is developed to investigate the influence of an activator on the corrosion rate of carbon steel in the absorption processes of carbon dioxide (CO₂). Piperazine (PZ) is used as the activator in diethanolamine (DEA) aqueous solutions. The developed model for corrosion takes into consideration the effect of fluid flow, transfer of charge and diffusion of oxidizing agents and operating parameters like temperature, activator concentration, CO₂ loading and pH. The study consists of two major models: Vapor-liquid Equilibrium (VLE) model and electrochemical corrosion model. The electrolyte-NRTL equilibrium model was used for determination of concentration of chemical species in the bulk solution. The results of speciation were subsequently used for producing polarization curves and predicting the rate of corrosion occurring at the surface of metal. An increase in concentration of activator, increases the rate of corrosion of carbon steel in mixtures of activated DEA.