有机胺溶液捕集二氧化碳的研究

发布时间：2020-08-01 21:20

【摘要】：随着人们对地球温室效应的重视,有关二氧化碳(CO2)排放、捕集和利用方面的课题已经成为研究热点。工业排放的CO2大部分来自煤、石油、天然气等化石燃料的燃烧过程,若能对烟道气中的C02进行回收利用,将会具有显著的社会和经济效益。有机胺化学吸收法是诸多工业捕集C02方法中常用的一种方法。为提高有机胺溶液捕集C02的效率以及降低捕集过程的能耗,论文以羟乙基乙二胺(AEEA)为主体,从改进有机胺配方和研究反应机理这两方面,对有机胺溶液吸收和解吸C02过程进行了系统研究。在改进有机胺配方方面,首先考察了不同浓度、温度和C02分压下,AEEA与N-甲基二乙醇胺(MDEA)或者2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)混合吸收C02的量(mol CO2/mol amine)和稳定性等参数。研究发现：混胺AEEA+MDEA/AMP水溶液吸收C02的量随着温度升高而降低,随着C02分压的升高而增大；在总质量分数不变的情况下,混胺AEEA+MDEA/AMP吸收C02的量随着MDEA/AMP浓度的增大而减小,多次吸收和解吸CO2循环实验证明,混胺AEEA+MDEA/AMP水溶液具有较好的稳定性。其次,论文对新型叔胺N,N-二甲基乙醇胺(DMMEA)和二乙胺基乙醇(DEEA)代替工业中现有的有机胺水溶液进行可行性研究后发现：DMMEA和DEEA的循环能力较好,具有低温下吸收C02速率较快,高温下吸收CO2的量低的特点,有一定的工业应用前景；最后,论文采用苯甲醇(BP)代替水作为溶剂与AEEA混合的方式以达到降低再生能耗的目的,研究发现,AEEA+BP混合吸收C02时,虽然吸收C02的量与AEEA水溶液相比有所降低,但其解吸C02速率大大提高,393K下,相同浓度的AEEA+BP溶液的解吸C02速率为AEEA水溶液的1.3倍,并且,解吸所需要的时间比AEEA水溶液减少30%。在研究反应机理方面,采用碳核磁共振(13C NMR)定量分析了混胺AEEA+AMP水溶液在吸收和解吸CO2过程中离子浓度变化,推导出反应机理：在吸收CO2过程中,混胺AEEA+AMP水溶液与C02反应生成AEEA伯氨基甲酸盐、AEEA仲氨基甲酸盐、质子胺和HCO3/CO32-,未生成AEEA二氨基甲酸盐与AMP氨基甲酸盐,且生成AEEA伯氨基甲酸盐的速率大于生成AEEA仲氨基甲酸盐的速率；在解吸CO2过程中,部分HCO3并没有直接解吸为CO2,而是与质子胺AEEAH+反应,转化为AEEA仲氨基甲酸盐；HCO3-/CO32-在解吸过程中容易解吸,而氨基甲酸盐在解吸过程中难解吸,并且AEEA伯氨基甲酸盐的稳定性比AEEA仲氨基甲酸盐的稳定性强,在解吸过程中更难解吸。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：X701;TQ226.3
【图文】：

示意图,捕集系统,联合生产,示意图

燃烧前捕集系统示意图

示意图,富氧燃烧,示意图,排烟损失

和能耗都比较高。该技术的优点在于C02与氧气（02) —起参与C02浓度大大提高，可直接回收，并且排放的二氧化硫（S02)和此之外，由于减少了排烟损失，该技术能够明显提高锅炉的热效率系统示意图丨15]。

示意图,化学链燃烧,示意图,氧载体

氧载体被还原成HcOy—l，之后，NUVl进入空气反应器，与空气中的02反应，完成氧载体MxOy的再生。化学链燃烧系统原理见图1.4。总体来看，化学链燃烧的主要研究难点在于氧载体的制备、反应机理的研究以及反应器的设计和运行等方面。目前，化学链燃烧技术仍处于研究阶段。电?力^ NB 轮机 1 CO2 , r S 1压缩器 I 空气CH4+-4Ni0-C02+2H20MNi ； ) ? IL I H20 ；_? \ 点2:无NO.生丨0# Z ； Ni+O.502-Ni0?? ^^ I ：： .[in N2(02)z 、 T t Ni : “ 点3:热效率CH4 ?“屯力图1.4化学链燃烧系统示意图Fig. 1.4 Schematic diagram of chemical-looping combustion system-5 -

【参考文献】