基于pH值擺動法的醇胺液吸收-解吸CO2動力學特性研究.pdf

1、當今全球工業(yè)化的迅猛發(fā)展,帶來了諸多環(huán)境問題,如溫室效應等,CO2過度排放導致其對環(huán)境的危害日益加劇?？刂艭O2的排放,對煙氣中的CO2進行捕集已刻不容緩。化學吸收法是燃燒后捕集CO2的主要技術,也是當前各種捕集CO2技術中唯一達到商業(yè)化應用的技術。目前工業(yè)上采用的化學吸收劑以醇胺溶液為主,其主要優(yōu)勢是吸收CO2快、吸收量大、易解吸以及價格低廉等。但是,化學吸收法的推廣應用也存在一些瓶頸,其中最為關鍵的問題是解吸過程的能耗較高。醇胺法捕

2、集CO2過程中,50-80％的能量用于解吸CO2過程。降低醇胺法CO2捕集運行成本的關鍵在于降低解吸過程能耗。研究醇胺法CO2捕集技術的吸收和解析反應動力學,提出了pH值擺動法優(yōu)化CO2解析過程,降低醇胺法捕集CO2的解吸能耗,對于醇胺法CO2捕集技術的研究和應用,具有重要的學術意義和工業(yè)應用價值。
　　 針對醇胺法CO2吸收體系,首先進行反應機理和反應動力學分析,實驗研究了醇胺溶液吸收CO2的特性,獲得了溫度、吸收劑濃度等參數(shù)

3、的影響規(guī)律。進一步提出了pH值擺動法優(yōu)化醇胺法捕集CO2過程,并進行了系統(tǒng)的實驗研究,揭示了pH值影響溶液吸收和解吸CO2速率的機理,得到了pH值調節(jié)劑對于富液解吸CO2過程的影響規(guī)律。最后,采用Aspen plus軟件對國外某300MW機組的煙氣脫碳系統(tǒng)進行了模擬研究,對比分析了煙氣脫碳系統(tǒng)的主要參數(shù)變化情況。
　　 通過理論分析和實驗研究醇胺溶液吸收CO2的特性,得出以下結論:
　　 ①溫度和吸收劑濃度對溶液吸收-解

4、吸CO2過程有顯著影響。研究結果表明,實驗范圍內,提高溫度和吸收劑濃度,能夠顯著提高反應速率。當溫度和吸收劑濃度較高時,反應速率的增加幅度逐漸減小；
　　 ②醇胺溶液的種類對溶液吸收-解吸CO2過程的影響不同。研究表明:MEA的吸收速率最高,而MDEA的解吸速率最高；混合胺溶液的吸收-解吸速率則介于單胺之間；適當?shù)幕旌习啡芤航M分,具有較好的吸收.解吸特性；
　　 ③采用攪拌方法可以使醇胺溶液吸收-解吸CO2的速率均增大。

5、攪拌增加了氣液反應的接觸面積和傳質系數(shù),但攪拌速率達到600r/min時,其對吸收CO2速率的影響逐漸減弱。
　　 首次提出將pH值擺動法優(yōu)化醇胺法捕集CO2過程,以降低解吸CO2能耗。篩選出4種pH值調節(jié)劑,通過理論分析和實驗研究,得出以下結論:
　　 ①4種pH值調節(jié)劑可有效加快富液解吸CO2的速率,降低解吸能耗。實驗結果表明:pH值調節(jié)劑使解吸速率增加一倍以上,MEA的解吸速率上升尤為明顯,達3.8倍。己二酸對解吸

6、過程的影響要明顯優(yōu)于其它三種作為pH值調節(jié)劑；
　　 ②溶液的pH值是影響解吸CO2能耗的一個重要因素。在本研究工作的添加量范圍內,pH值調節(jié)劑可使每摩爾CO2的解吸能耗下降超過50％。貧液pH值在8-10之間擺動時,解吸能耗的變化最大；
　　 ③貧液中的殘留酸會其二次循環(huán)吸收CO2的量產(chǎn)生負面影響。吸收劑濃度較低時,殘留酸使溶液吸收CO2量明顯下降。而工業(yè)上采用的醇胺吸收液濃度高于20wt％,此時當殘留酸量在≤75g/