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醇胺溶液CO2吸收性能与解吸能耗实验研究

作　者: 史澄辉
导　师: 刘炳成
学　校: 青岛科技大学
专　业: 化工过程机械
关键词: 二氧化碳捕集 醇胺溶液 吸收性能 解吸能耗
分类号: X701
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


醇胺溶液化学吸收法被广泛应用于电厂烟气CO2的捕集回收,但目前该法存在吸收剂吸收效率较低、解吸能耗高、设备庞大等问题,严重制约着烟气二氧化碳捕集技术的大规模推广。开展吸收剂性能的实验研究,优化筛选高吸收率、低解吸能耗、抗降解的新型配方型吸收剂,可以有效降低C02捕集成本,为电厂烟气C02的大规模减排提供技术支持。实验选取了具有代表性的MEA.DEA.TEA和AEE溶液,分析了溶液吸收速率、解吸速率、溶液pH值以及再生度随反应时间和溶液C02吸收总量的变化规律。实验结果表明：溶液CO2吸收速率随反应的进行不断降低,且在前30min内,吸收速率下降较快,随后下降趋势变缓；相同浓度醇胺溶液的吸收速率大小依次为AEE>MEA>DEA>TEA;溶液pH值随着吸收的进行呈下降趋势,且TEA溶液在反应前25min内pH下降最快。借鉴电厂烟气二氧化碳捕集示范工程的实际工艺路线,设计并搭建了间歇式化学法捕集二氧化碳解吸能耗测定实验平台,测定多种吸收剂的CO2解吸能耗,重点考察不同工况下醇胺溶液的解吸能耗、解吸速率、再生度、溶液活性以及解吸C02总量的耦合规律。实验结果表明：吸收剂瞬时解吸能耗随反应时间的变化显著,呈现出降-平缓-急剧升高的变化规律；相同实验条件下,反应的前40min里不同组分吸收剂的C02解吸能耗差别较大,依次为MEA>TEA>DEA>AEE;反应进行到50-85min时,四种溶液在多种浓度下解吸能耗差别不大,瞬时解吸能耗维持在7-15GJ/tC02；解吸反应的末段,所有溶液的解吸能耗急剧升高,且CO2解吸总量微弱。醇胺溶液解吸速率随溶液浓度的增大而升高,解吸速率随反应时间的变化曲线呈现典型的升-降抛物线趋势。相同浓度醇胺溶液的平均解吸速率依次为：AEE>DEA>TEA>MEA.吸收剂再生度的增大趋势呈缓慢-剧烈-缓慢规律,TEA溶液再生度可高达90%。开展了吸收剂多次循环吸收解吸特性实验研究。实验结果表明：传统吸收剂溶液多次循环反应时的吸收、解吸速率变化不大,AEE溶液吸收速率随着循环次数增加下降明显；吸收剂解吸能耗随循环反应次数的变化大小依次为MEA>DEA>TEA>AEE.AEE溶液在多次循环反应过程中的解吸能耗变化最小。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-6
目录  6-9
1 绪论  9-22
  1.1 捕集CO_2的意义  9-10
    1.1.1 CO_2的排放与气候问题  9-10
    1.1.2 CO_2的性质及使用价值  10
  1.2 氧化碳回收方法概述  10-14
    1.2.1 物理吸附法  11
    1.2.2 燃烧法  11-12
    1.2.3 物理吸收法  12
    1.2.4 膜法  12-13
    1.2.5 化学吸收法  13-14
  1.3 二氧化碳吸收剂概述  14-18
    1.3.1 化学吸收剂  14-16
    1.3.2 物理吸收剂  16-17
    1.3.3 新型吸收剂  17-18
  1.4 醇胺溶液吸收CO_2研究现状及发展趋势  18-20
    1.4.1 醇胺吸收CO_2存在的问题  19
    1.4.2 醇胺吸收CO-2的发展趋势  19-20
  1.5 论文选题背景及研究内容  20-22
    1.5.1 本课题选题依据  20-21
    1.5.2 本课题研究内容  21-22
2 实验装置及分析方法  22-37
  2.1 实验试剂及设备  22-27
    2.1.1 实验试剂和气体  22
    2.1.2 实验设备  22-27
  2.2 实验装置与步骤  27-30
    2.2.1 吸收实验装置及操作步骤  27-28
    2.2.2 解吸实验装置及操作步骤  28-29
    2.2.3 实验注意事项  29-30
  2.3 实验参数测量方法  30-32
    2.3.1 醇胺溶液中CO_2含量测定  30-31
    2.3.2 解吸能耗测定  31-32
    2.3.3 其他数据测定  32
  2.4 实验系统误差分析  32-34
    2.4.1 重复性实验  32-33
    2.4.2 误差分析  33-34
  2.5 实验数据处理方法  34-37
    2.5.1 吸收速率  34
    2.5.2 CO_2脱除率  34-35
    2.5.3 吸收量  35
    2.5.4 解吸能耗  35-36
    2.5.5 再生度  36-37
3 单组分醇胺溶液吸收CO_2实验研究  37-49
  3.1 MEA溶液吸收CO_2实验分析  37-39
    3.1.1 MEA溶液吸收速率与时间的变化关系  37-38
    3.1.2 MEA溶液吸收速率与吸收量的变化关系  38-39
    3.1.3 MEA溶液pH随时间的变化关系  39
  3.2 DEA溶液吸收CO_2实验分析  39-42
    3.2.1 DEA溶液吸收速率与时间的变化关系  39-40
    3.2.2 DEA溶液吸收速率与吸收量的变化关系  40-41
    3.2.3 DEA溶液pH随时间的变化关系  41-42
  3.3 TEA溶液吸收CO_2实验分析  42-44
    3.3.1 TEA溶液吸收速率与时间的变化关系  42
    3.3.2 TEA溶液吸收速率与吸收量的变化关系  42-43
    3.3.3 TEA溶液pH随时间的变化关系  43-44
  3.4 AEE溶液吸收CO_2实验分析  44-46
    3.4.1 AEE溶液吸收速率与时间的变化关系  44
    3.4.2 AEE溶液吸收速率与吸收量的变化关系  44-45
    3.4.3 AEE溶液pH随时间的变化关系  45-46
  3.5 同浓度醇胺溶液吸收特性对比分析  46-47
    3.5.1 10wt%醇胺溶液吸收速率与时间的变化关系  46
    3.5.2 10wt%醇胺溶液pH随时间的变化关系  46-47
  3.6 本章小结  47-49
4 单组分醇胺溶液解吸特性与能耗实验研究  49-67
  4.1 MEA富液解吸特性与能耗实验分析  49-53
    4.1.1 MEA富液解吸速率与时间的变化关系  49-50
    4.1.2 MEA富液解吸速率与温度的变化关系  50-51
    4.1.3 MEA富液解吸能耗与时间的变化关系  51-52
    4.1.4 MEA富液解吸能耗与CO_2含量的变化关系  52
    4.1.5 MEA富液再生度分析  52-53
  4.2 DEA富液解吸特性与能耗实验分析  53-56
    4.2.1 DEA富液解吸速率与时间的变化关系  53-54
    4.2.2 DEA富液解吸速率与温度的变化关系  54
    4.2.3 DEA富液解吸能耗与时间的变化关系  54-55
    4.2.4 DEA富液解吸能耗与CO_2含量的变化关系  55-56
    4.2.5 DEA富液再生度分析  56
  4.3 TEA富液解吸特性与能耗实验分析  56-60
    4.3.1 TEA富液解吸速率与时间的变化关系  56-57
    4.3.2 TEA富液解吸速率与温度的变化关系  57-58
    4.3.3 TEA富液解吸能耗与时间的变化关系  58-59
    4.3.4 TEA富液解吸能耗与CO_2含量的变化关系  59
    4.3.5 TEA富液再生度分析  59-60
  4.4 AEE富液解吸特性与能耗实验分析  60-63
    4.4.1 AEE富液解吸速率与时间的变化关系  60-61
    4.4.2 AEE富液解吸速率与温度的变化关系  61
    4.4.3 AEE富液解吸能耗与时间的变化关系  61-62
    4.4.4 AEE富液解吸能耗与CO_2含量的变化关系  62-63
    4.4.5 AEE富液再生度分析  63
  4.5 同浓度醇胺溶液解吸特性与能耗对比分析  63-66
    4.5.1 10wt%醇胺溶液解吸速率与时间的变化关系  63-64
    4.5.2 10wt%醇胺溶液解吸能耗与时间的变化关系  64-65
    4.5.3 10wt%醇胺溶液再生度比较  65-66
  4.6 本章小结  66-67
5 重复循环使用醇胺溶液的性能实验分析  67-79
  5.1 醇胺溶液吸收速率及pH随时间变化规律  67-72
    5.1.1 MEA多次循环吸收的吸收速率及pH的变化  67-68
    5.1.2 DEA多次循环吸收的吸收速率及pH的变化  68-70
    5.1.3 TEA多次循环吸收的吸收速率及pH的变化  70-71
    5.1.4 AEE多次循环吸收的吸收速率及pH的变化  71-72
  5.2 醇胺溶液解吸速率与能耗随时间变化规律  72-78
    5.2.1 MEA多次循环解吸的解吸速率、能耗的变化  72-74
    5.2.2 DEA多次循环解吸的解吸速率、能耗的变化  74-75
    5.2.3 TEA多次循环解吸的解吸速率、能耗的变化  75-76
    5.2.4 AEE多次循环解吸的解吸速率、能耗的变化  76-78
  5.3 本章小结  78-79
6 总结与展望  79-81
  6.1 总结  79-80
  6.2 展望  80-81
参考文献  81-85
致谢  85-86
攻读硕士学位期间发表的学术论文  86-87

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 废物处理与综合利用 > 一般性问题 > 废气的处理与利用
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