固态胺捕集二氧化碳的实验研究
发布时间：2024-01-29 20:11
固态胺吸附剂用于燃烧后CO2捕集因其相比醇胺溶液法能够降低再生能耗、避免设备腐蚀而受到关注。本文围绕固态胺捕集CO2的技术,分别从固态胺的开发与测试、再生稳定性、流化床反应器以及中试试验四个方面进行了研究。在固态胺的开发和测试方面,以不同孔尺寸的无序介孔硅胶和大孔树脂为载体,采用物理浸渍法制备固态胺,利用热重分析仪和小型流化床反应器,研究了载体孔结构、胺种类和担载量、温度、CO2浓度以及水蒸气对固态胺吸附性能的影响规律,分析了水蒸气对固态胺脱碳性能的影响机理,建立了固态胺吸附模型,并获得了相关的化学平衡及动力学参数。研究结果表明,固态胺吸附能力基本随着平均孔径和孔容的增加而增大,当平均孔径大于10nm时,载体比表面积也会对吸附能力产生影响;固态胺具有一个最佳担载量和反应温度,水蒸气的存在改变了胺和CO2的反应机理,对固态胺的脱碳过程具有一定程度的促进作用。在再生稳定性方面,研究了反应条件、胺的分子量和反应器对固态胺热稳定性的影响,发现载体对胺在CO2氛围下的降解有不同程度的催化...
【文章页数】：195 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 引言
1.1 课题背景与意义
1.1.1 全球变暖与CO2排放
1.1.2 CO2减排技术
1.1.3 燃烧后捕集CO2的技术
1.2 固态胺吸附剂捕集CO2的技术
1.2.1 固态胺吸附剂介绍
1.2.2 固态胺能耗和经济性优势
1.2.3 固态胺的发展历史与现状
1.3 固态胺吸附剂的研究综述与分析
1.3.1 吸附性能
1.3.2 再生与稳定性
1.3.3 固态胺捕集CO2的反应器
1.3.4 存在的主要问题
1.4 论文研究思路与主要内容
1.4.1 论文研究思路
1.4.2 论文研究内容与章节分布
第2章 固态胺的吸附性能与模型研究
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 材料及试剂
2.2.2 固态胺的制备
2.2.3 分析与表征
2.2.4 实验仪器
2.3 载体孔结构对CO2吸附性能的影响
2.3.1 担载量对载体孔结构和吸附能力的影响
2.3.2 表面微观形态
2.3.3 载体孔隙变化对吸附能力的影响
2.4 胺种类和担载量对吸附性能的影响
2.5 不同捕集工艺对吸附性能的影响
2.5.1 CO2浓度的影响
2.5.2 温度的影响
2.5.3 水蒸气的影响规律与反应机理
2.6 吸附模型与反应动力学
2.6.1 化学平衡
2.6.2 吸附模型与化学反应动力学
2.6.3 模型验证
2.7 小结
第3章 固态胺的再生特性及稳定性研究
3.1 引言
3.2 实验介绍
3.2.1 材料及测试仪器
3.2.2 小型流化床实验系统
3.2.3 分析仪器
3.3 固态胺的再生特性
3.3.1 氮气氛围下再生
3.3.2 水蒸气氛围下再生
3.3.3 CO2氛围下再生
3.4 固态胺再生过程热稳定性研究
3.4.1 胺的挥发机理
3.4.2 再生过程胺的挥发特性
3.4.3 胺分子量的影响
3.4.4 反应器中固态胺的热稳定性
3.5 固态胺再生过程CO2降解性能
3.5.1 再生过程中胺的降解特性
3.5.2 CO2浓度对胺降解的影响
3.5.3 水蒸气的影响规律
3.5.4 载体种类对胺降解的影响
3.5.5 CO2氛围下再生的循环稳定性
100h)测试"> 3.5.6 吸附剂稳定性长时间(>100h)测试
3.5.7 载体催化胺降解的可能机理
3.6 离子交换树脂的脱碳性能与稳定性
3.6.1 吸附等温线与拟合
3.6.2 热稳定性
3.6.3 再生特性
3.6.4 循环稳定性
3.6.5 水蒸气的影响
3.7 小结
第4章 固态胺流化床反应器的实验与模型研究
4.1 引言
4.2 实验介绍
4.2.1 材料及分析仪器
4.2.2 单流化床实验系统
4.3 单流化床中反应与传热模型
4.3.1 流化床反应器模型
4.3.2 传热模型
4.3.3 流化床K–L两相模型的验证
4.3.4 传热模型的验证
4.3.5 固态胺在单流化床中的循环稳定性
4.4 系统质量与能量守恒分析
4.4.1 流程介绍
4.4.2 守恒方程
4.4.3 质量守恒结果
4.4.4 能量守恒结果
4.5 双流化床反应器连续捕集实验
4.5.1 双流化床反应器结构的选择与设计
4.5.2 双流化床反应器冷态实验
4.5.3 双流化床反应器热态实验
4.6 小结
第5章 固态胺连续捕集CO2的中试试验研究
5.1 引言
5.2 下行床反应器模型与实验验证
5.2.1 实验介绍
5.2.2 下行床流动及反应模型
5.2.3 实验结果与模型验证
5.3 中试试验系统的结构选择与设计
5.3.1 中试试验系统的设计理念与选型
5.3.2 中试试验台介绍
5.4 中试系统冷态测试
5.4.1 操作参数的测试
5.4.2 系统压力平衡
5.4.3 CO2浓度测量位置的选择
5.5 中试系统热态试验
5.5.1 吸附剂材料
5.5.2 系统温度分布
5.5.3 连续稳定捕集试验
5.5.4 吸附剂的破碎磨损特性
5.6 小结
第6章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 主要特色及创新点
6.3 工作展望
参考文献
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果
本文编号：3888762
【文章页数】：195 页
【学位级别】：博士
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摘要
Abstract
第1章 引言
1.1 课题背景与意义
1.1.1 全球变暖与CO2排放
1.1.2 CO2减排技术
1.1.3 燃烧后捕集CO2的技术
1.2 固态胺吸附剂捕集CO2的技术
1.2.1 固态胺吸附剂介绍
1.2.2 固态胺能耗和经济性优势
1.2.3 固态胺的发展历史与现状
1.3 固态胺吸附剂的研究综述与分析
1.3.1 吸附性能
1.3.2 再生与稳定性
1.3.3 固态胺捕集CO2的反应器
1.3.4 存在的主要问题
1.4 论文研究思路与主要内容
1.4.1 论文研究思路
1.4.2 论文研究内容与章节分布
第2章 固态胺的吸附性能与模型研究
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 材料及试剂
2.2.2 固态胺的制备
2.2.3 分析与表征
2.2.4 实验仪器
2.3 载体孔结构对CO2吸附性能的影响
2.3.1 担载量对载体孔结构和吸附能力的影响
2.3.2 表面微观形态
2.3.3 载体孔隙变化对吸附能力的影响
2.4 胺种类和担载量对吸附性能的影响
2.5 不同捕集工艺对吸附性能的影响
2.5.1 CO2浓度的影响
2.5.2 温度的影响
2.5.3 水蒸气的影响规律与反应机理
2.6 吸附模型与反应动力学
2.6.1 化学平衡
2.6.2 吸附模型与化学反应动力学
2.6.3 模型验证
2.7 小结
第3章 固态胺的再生特性及稳定性研究
3.1 引言
3.2 实验介绍
3.2.1 材料及测试仪器
3.2.2 小型流化床实验系统
3.2.3 分析仪器
3.3 固态胺的再生特性
3.3.1 氮气氛围下再生
3.3.2 水蒸气氛围下再生
3.3.3 CO2氛围下再生
3.4 固态胺再生过程热稳定性研究
3.4.1 胺的挥发机理
3.4.2 再生过程胺的挥发特性
3.4.3 胺分子量的影响
3.4.4 反应器中固态胺的热稳定性
3.5 固态胺再生过程CO2降解性能
3.5.1 再生过程中胺的降解特性
3.5.2 CO2浓度对胺降解的影响
3.5.3 水蒸气的影响规律
3.5.4 载体种类对胺降解的影响
3.5.5 CO2氛围下再生的循环稳定性
100h)测试"> 3.5.6 吸附剂稳定性长时间(>100h)测试
3.5.7 载体催化胺降解的可能机理
3.6 离子交换树脂的脱碳性能与稳定性
3.6.1 吸附等温线与拟合
3.6.2 热稳定性
3.6.3 再生特性
3.6.4 循环稳定性
3.6.5 水蒸气的影响
3.7 小结
第4章 固态胺流化床反应器的实验与模型研究
4.1 引言
4.2 实验介绍
4.2.1 材料及分析仪器
4.2.2 单流化床实验系统
4.3 单流化床中反应与传热模型
4.3.1 流化床反应器模型
4.3.2 传热模型
4.3.3 流化床K–L两相模型的验证
4.3.4 传热模型的验证
4.3.5 固态胺在单流化床中的循环稳定性
4.4 系统质量与能量守恒分析
4.4.1 流程介绍
4.4.2 守恒方程
4.4.3 质量守恒结果
4.4.4 能量守恒结果
4.5 双流化床反应器连续捕集实验
4.5.1 双流化床反应器结构的选择与设计
4.5.2 双流化床反应器冷态实验
4.5.3 双流化床反应器热态实验
4.6 小结
第5章 固态胺连续捕集CO2的中试试验研究
5.1 引言
5.2 下行床反应器模型与实验验证
5.2.1 实验介绍
5.2.2 下行床流动及反应模型
5.2.3 实验结果与模型验证
5.3 中试试验系统的结构选择与设计
5.3.1 中试试验系统的设计理念与选型
5.3.2 中试试验台介绍
5.4 中试系统冷态测试
5.4.1 操作参数的测试
5.4.2 系统压力平衡
5.4.3 CO2浓度测量位置的选择
5.5 中试系统热态试验
5.5.1 吸附剂材料
5.5.2 系统温度分布
5.5.3 连续稳定捕集试验
5.5.4 吸附剂的破碎磨损特性
5.6 小结
第6章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 主要特色及创新点
6.3 工作展望
参考文献
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果
本文编号：3888762
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