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填料塔中醇胺水溶液回收低浓度CO_2的研究

作　者: 燕涛
导　师: 张永春
学　校: 大连理工大学
专　业: 工业催化
关键词: CO2 羟乙基乙二胺 N-甲基二乙醇胺苯甲醇 2-氨基-2-甲基-1-丙醇
分类号: X701
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

C02作为一种温室气体,对人类生存环境有着重要的负面影响,但同时也是一种重要的资源和工业气体,可以在许多方面造福于人类,目前已广泛应用于食品、化工、医药、石油开采等部门,所以如何更好地回收并利用CO2成为各国研究的热点。醇胺水溶液吸收CO2工艺出现于20世纪30年代,是工业净化CO2的主要方法之一。本研究通过搭建的醇胺水溶液回收C02的小型中试装置,考察了不同醇胺溶液吸收CO2的性能。常压下,考察了体积分数20%乙醇胺(MEA)+2%N-甲基二乙醇胺(MDEA)与20%羟乙基乙二胺(AEE)+2%N-甲基二乙醇胺(MDEA)的水溶液对C02的吸收及解吸效果。考察了静态吸收和中试动态吸收实验。实验结果表明：在吸收温度及解吸温度相同的条件下,20%羟乙基乙二胺(AEE)+2%N-甲基二乙醇胺(MDEA)水溶液对C02的吸收及解吸效果要好于20%乙醇胺(MEA)+2%N-甲基二乙醇胺(MDEA)水溶液,而且不易降解。达到同样的解吸效果,20%羟乙基乙二胺(AEE)+2%N-甲基二乙醇胺(MDEA)吸收剂的能耗要低10%左右,具有较好的工业应用前景。考察了以AEE为主吸收组分的吸收剂中助吸收组分2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)对吸收剂吸收效果的影响,在总胺浓度不变的条件下,考察了不同配比的混胺水溶液(AEE+AMP+H2O)吸收及解吸C02的效果,考察了静态吸收和中试动态吸收实验。实验结果表明：随着混胺溶液中2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)浓度的增加,吸收剂对C02的解吸量有所升高,但吸收量有所下降,总体来说,混胺中2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)作为助吸收剂对CO2的吸收及解吸效果不如MDEA。同时测得了AEE+AMP水溶液吸收低浓度CO2的总体积传质系数KGa,,的近似值,并考察了其影响因素,实验结果表明：AEE+AMP水溶液吸收C02的总体积传质数KGav随入塔原料气及液体流量的增加而增大。由于醇胺水溶液吸收CO2的再生温度一般高于373K,使得再生过程中水蒸发而消耗大量热量。因此本研究考察了用沸点较高的苯甲醇(BP)做溶剂与AEE组成的吸收剂吸收C02的效果。实验结果表明在相同的胺浓度下水做溶剂吸收C02的效果要好于苯甲醇(BP)。但是苯甲醇(BP)做溶剂对C02的再生速率较快,再生温度在333K左右,所以可以降低再生能耗。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
引言  10-11
1 文献综述  11-24
  1.1 CO_2与温室效应  11-16
    1.1.1 CO_2的物理性质  11-12
    1.1.2 CO_2的化学性质  12-13
    1.1.3 CO_2的用途  13-14
    1.1.4 温室效应及其危害  14-16
  1.2 CO_2的排放与储存  16-17
    1.2.1 CO_2资源与排放  16
    1.2.2 CO_2捕集与储存  16-17
  1.3 常用的CO_2富集方法  17-20
    1.3.1 物理法  17-18
    1.3.2 膜分离法  18-19
    1.3.3 低温分馏法  19
    1.3.4 化学吸收法  19
    1.3.5 CO_2富集方法的特点  19-20
  1.4 有机胺吸收法回收CO_2的理论及进展  20-23
    1.4.1 有机胺吸收CO_2的理论  20-21
    1.4.2 有机胺吸收CO_2的机理  21-22
    1.4.3 有机胺吸收CO_2的进展  22-23
  1.5 本论文研究的内容  23-24
2 实验装置及分析方法  24-28
  2.1 静态实验考察装置  24-25
    2.1.1 装置流程  24
    2.1.2 评价因子  24-25
  2.2 醇胺法回收CO_2的中试装置  25-28
    2.2.1 装置流程  25-26
    2.2.2 评价因子及塔参数  26
    2.2.3 吸收及再生装置的选择  26-27
    2.2.4 填料的装填  27
    2.2.5 实验试剂  27-28
3 以MEA与AEE为主吸收组分的混胺水溶液吸收CO_2的静态实验  28-37
  3.1 AEE+MDEA混胺水溶液吸收CO_2的研究  28-33
    3.1.1 温度对吸收的影响  28-30
    3.1.2 温度对解吸的影响  30-31
    3.1.3 CO_2流量对吸收的影响  31
    3.1.4 MDEA的含量对吸收的影响  31-33
  3.2 两种吸收剂吸收及解吸CO_2的对比考察  33-35
    3.2.1 两种吸收剂吸收量的变化  33
    3.2.2 两种吸收剂解吸量的变化  33-34
    3.2.3 两种混胺吸收剂对CO_2的吸收及解吸情况对比  34-35
  3.3 助吸收组分AMP对CO_2吸收的影响  35-36
  3.4 本章小结  36-37
4 填料塔中混合胺吸收CO_2的动态考察  37-53
  4.1 20%AEE+2%MDEA与20%MEA+2%MDEA吸收CO_2的比较  37-40
    4.1.1 入塔CO_2含量对吸收率的影响  37-39
    4.1.2 两种混胺吸收剂对CO_2的吸收效果  39-40
  4.2 20%AEE+2%MDEA与20%MEA+2%MDEA解吸CO_2的比较  40-45
    4.2.1 再生气中的CO_2含量变化  40-42
    4.2.2 再生气CO_2流量的变化  42-44
    4.2.3 再生塔塔顶的温度变化  44-45
  4.3 液体流量对AEE+MDEA吸收及解吸CO_2的影响  45-47
    4.3.1 液体流量对CO_2的吸收率影响  45-46
    4.3.2 液体流量对CO_2解吸的影响  46-47
  4.4 吸收塔底富液及再生塔底贫液的分析  47-48
  4.5 20%AEE+2%MDEA吸收CO_2的500小时长运转考察  48-52
    4.5.1 AEE+MDEA对CO_2的吸收效果  48
    4.5.2 AEE+MDEA对CO_2的解吸效果  48-51
    4.5.3 AEE混胺水溶液的降解情况及对金属腐蚀性研究  51-52
  4.6 本章小结  52-53
5 AEE+AMP+H_2O及AEE+BP吸收CO_2的研究及总体积传质系数  53-62
  5.1 AEE+AMP+H_2O吸收剂对CO_2的吸收及解吸  53-57
    5.1.1 AMP含量对CO_2吸收的影响  53
    5.1.2 液体流量对CO_2吸收的影响  53-54
    5.1.3 原料气流量对CO_2吸收的影响  54-55
    5.1.4 AMP含量对CO_2解吸的影响  55-56
    5.1.5 液体流量对CO_2解吸的影响  56-57
    5.1.6 再生气中CO_2的含量变化  57
  5.2 AEE+AMP总体积传质系数K_Ga_v的计算  57-60
  5.3 AEE+BP吸收剂吸收及解吸CO_2的效果  60-61
  5.4 本章小结  61-62
结论  62-63
参考文献  63-67
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  67-68
致谢  68-69

填料塔中醇胺水溶液回收低浓度CO_2的研究

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