催化活化MDEA溶液对天然气中CO2吸收的研究

摘要

在低碳经济成为经济发展趋势的今天,天然气已经成为一种非常重要的清洁能源。CO2是天然气中含量较高的酸性组分之一,CO2不仅会降低天然气品质,也会腐蚀金属管道、设备反应器等带来安全隐患,甚至还会造成污染环境,危害人体健康。因此,天然气必须脱除 CO2后才能进行输送和利用。
　　醇胺法是天然气工业中最为常用的脱碳方法,在众多醇胺中,MDEA(N-甲基二乙醇胺)由于吸收负荷高,化学稳定性好,腐蚀性小,再生热负荷低,溶液不易发泡降解等优点,成为应用最广泛的脱碳剂之一。以 MDEA为主要组分,添加少量催化活化剂是天然气脱碳溶剂的一种理想选择。
　　本课题的主要内容是研究催化活化 MDEA溶液对 CO2的吸收性能。用N2+CO2配制成 CO2浓度为100g/m3的原料气模拟含酸性组分的天然气,首先在静态实验条件下考察 MDEA浓度、吸收温度、气体线速度等实验条件对脱碳效果的影响;然后考察 DEA、MEA、环状胺类化合物等不同活化剂对 MDEA活化性能的影响,探讨活化剂对促进 MDEA吸收 CO2作用的反应机理,挑选最佳脱碳溶剂并在动态循环实验条件下检验最佳脱碳溶剂的脱碳效果和稳定性;最后对最佳脱碳溶剂的腐蚀性等其他性质进行考察。
　　在静态条件下探讨了 MDEA浓度、反应温度以及气体线速度对 CO2吸收反应的影响,研究结果表明:随着 MDEA浓度增大,吸收效果先提高后降低,在反应前60min内,MDEA浓度为35％时吸收效果最好,在反应时间超过60min后,45%的 MDEA溶液吸收效果最好;吸收效果随反应温度的增加呈现先增大后减小的趋势,最佳反应温度出现在40℃;气体线速度越小,吸收效果越好。确定实验最佳条件为:MDEA浓度为45%、反应温度为40℃,气体线速度为0.52m/min。
　　对不同催化活化剂对脱碳效果的影响以及动态循环实验研究结果表明:催化活化效果 HA>MEA>DEA,其中5%HA活化的 MDEA溶液脱碳效果最好,活化后的 MDEA溶液穿透时间和穿透碳容是未活化 MDEA溶液的7.75倍和8.31倍;经过动态循环实验验证其具有良好的稳定性和较高的脱碳率。腐蚀实验结果表明:温度越高,腐蚀速率越快;再生后的贫液腐蚀性要大于从未反应过的贫液;加入 HA后的 MDEA溶液腐蚀性与 MDEA溶液相差不大,HA不会导致 MDEA溶液腐蚀性增加。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

1 文献综述

1.1 CO2 与气候变化

1.2 天然气在能源结构中的地位及其脱碳指标

1.3 天然气中 CO2 分离技术现状

1.4 醇胺法反应机理简介

1.5 选题依据与研究思路、研究内容

2 静态吸收 CO2 实验因素考察

2.1 引言

2.2 实验方法

2.3 实验结果与讨论

2.4 本章小结

3 活化剂种类对吸收效果的影响

3.1 引言

3.2 MEA、DEA 和杂环胺（Heterocyclic amine）简介

3.3 单组份活化剂对 MDEA 的活化作用

3.4 多组份活化剂对 MDEA 的活化作用

3.5 动态连续验证实验

3.6 本章小结

4 催化活化 MDEA 溶液的腐蚀性研究及其他性质

4.1 引言

4.2 实验试剂及仪器

4.3 溶液基本性质

4.4 溶液腐蚀性

4.5 本章小结

5 结论与建议

5.1 结论

5.2 建议

参考文献

致谢

个人简历

发表的学术论文