化学溶剂1DMA2P和1DEA2P对二氧化碳吸收性能的研究

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二氧化碳(CO2)排放引起的温室效应及全球变暖,对人类活动造成了严重影响。因此,快速有效控制CO2的排放变得非常重要。化学吸收法回收CO2被认为是最具有运用前景的一个技术之一。在化学吸收法中,这门技术的关键点是需要采用一种高效率的吸收剂。为了得到更多的有吸引力的胺溶剂,有关筛选和合成新的胺溶剂的研究已经成为大家讨论研究的热点。  在本研究中,对CO2在新型溶剂1-二甲氨基-2-丙醇(1DMA2P)和1-二乙氨基-2-丙醇(1DEA2P)溶剂中的吸收性能做了详尽的研究。分别从它的CO2的平衡溶解度,CO2的吸收热,CO2的吸收速率,溶液中离子浓度的计算以及传质效率这几个方面进行了实验考察。  在温度为298K-333K、CO2分压为8-101 kPa、胺浓度为1M-5M的条件下,测量了CO2在1DMA2P和1DEA2P里的平衡溶解度。结果表明,CO2在1DMA2P和1DEA2P里的平衡溶解度高于传统的胺溶剂 MEA和MDEA。根据吉布斯-亥姆霍兹公式得到1DMA2P和1DEA2P的CO2吸收热分别为-31.6 kJ/mol、-29.7 kJ/mol,并与MEA、DEA和MDEA进行了对比。结果表明:1DMA2P和1DEA2P解吸CO2所需的能耗小于MEA、DEA和MDEA。通过测量溶液中CO2负载随时间的变化情况得到1DMA2P、1DEA2P、MDEA对CO2的吸收速率。其大小可归纳为:1DEA2P>1DMA2P> MDEA。通过文献得到的平衡常数K1、K3数据,反推出K2,得到1DMA2P和1DEA2P的Kent and Eisenberg模型常数。结合质量平衡方程,平衡常数方程,电荷平衡方程和氢离子的浓度,计算出温度在298K和313K下的体系中(2M1DMA2P-CO2-H2O、2M1DEA2P-CO2-H2O)各离子的浓度值(包括1DMA2P/1DEA2P,1DMA2PH+/1DEA2PH+,HCO3-,CO32-),得到离子物种形成图。同时,在DX-type填料散堆组成的实验室规模吸收塔中,对1DMA2P的传质性能进行了实验研究。体积总传质系数(KGav)可归纳为MEA>1DMA2P> MDEA。实验结果表明:1DMA2P的传质效果虽然不如MEA,但比MDEA好,可以考虑用1DMA2P代替传统叔胺MDEA。
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