用于吸收燃煤电厂烟气中CO2的混合胺吸收剂研究

摘要

温室效应主要由温室气体导致，温室气体中CO2贡献最大，CO2主要来源于化石燃料的使用;化学吸收法是研究和应用最广泛的处理方法，而吸收剂的化学性质和组成是降低运行能耗的关键。本文主要针对提高循环负载量和降低解吸温度这两个关键问题开展混合吸收剂研究，主要结论如下:
　　(1)论文研究了以N-甲基二乙醇胺(MDEA)为主六种混合吸收剂的吸收速率、循环负载量、解吸能耗，比较发现，循环负载MDEA-二乙烯三胺(DETA)＞MDEA-脯氨酸钾＞MDEA-丙氨酸钾＞MDEA-精氨酸钾＞MDEA-MEA＞MDEA-PZ，均优于MDEA水溶液，解吸能耗MDEA-脯氨酸钾混合溶液最低，较MDEA-DETA降低了21.2％;对该吸收剂进行10次吸收/解吸循环实验后，吸收能力基本保持不变，表现出良好的稳定性，MDEA-脯氨酸钾混合溶液具有较好的综合性能;通过研究该溶液中脯氨酸钾浓度和吸收温度对吸收性能影响，研究表明，脯氨酸钾含量为5％wt，吸收温度30℃至50℃较合适。
　　(2)通过向DETA溶液中添加乙醇，解吸温度可降低至85℃，循环负载量增加了38.2％;对MDEA-脯氨酸钾溶液解吸温度可降低至88.6℃，循环负载基本保持不变;研究表明，通过加入低沸点溶剂降低溶液水含量，降低解吸温度可行。
　　(3)搭建了实验室规模的吸收解吸中试试验平台，测定了吸收剂综合性能。MDEA-脯氨酸钾溶液较MDEA-PZ溶液，平均单位能耗降低18.7％，表现出良好的节能降耗潜力;DETA添加乙醇后平均单位能耗从4.85GJ/t降低到4.3GJ/t，降幅11.3％，DETA-乙醇溶液经过9次循环，仍能保持较好的吸收解吸性能，说明溶液稳定可靠。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1．1 燃煤电厂CO2排放与温室效应

1．1．2 燃煤电厂CO2捕集进展

1．2 CO2捕集分离技术

1．2．1 吸收法

1．2．2 吸附法

1．2．3 膜分离法

1．2．4 离子液体法

1．3 混合吸收剂的研究进展

1．3．1 有机胺与有机胺混合吸收剂研究进展

1．3．2 有机胺与氨基酸盐混合吸收剂研究进展

1．3．3 CO2吸收剂中加入乙醇研究进展

1．4 本文研究思路和主要内容

第二章 实验系统与实验方法

2．1 吸收解吸实验系统及方法

2．1．1 吸收解吸试验系统介绍

2．1．2 吸收解吸试验步骤

2．1．3 实验参数定义及计算

2．1．5 实验系统可靠性验证

2．2 量热实验系统及方法

2．2．1 量热试验系统介绍

2．2．2 量热试验操作步骤

2．2．3 实验参数的定义及计算方法

2．2．4 设备可靠性验证

2．3 实验药品与气体

2．4 实验辅助仪器介绍

2．4．1 质量流量控制器

2．4．2 加热磁力搅拌器

2．4．3 电子天平

2．4．4 总有机碳分析仪(TOC)

2．5 本章小结

第三章 混合吸收剂的相关性能研究

3．1．1 醇胺混合吸收剂吸收机理

3．1．2 醇胺混合吸收剂解吸机理

3．2 以MDEA为主混合吸收剂吸收解吸性能实验研究

3．2．1 氨基酸盐活化剂对MDEA吸收剂的影响

3．2．2 醇胺活化剂对MDEA吸收剂的影响

3．2．3 混合溶液吸收解吸CO2性能比较

3．3 实验变量对混合溶液吸收解吸CO2性能影响

3．3．1 混合体系中氨基酸盐浓度

3．3．2 吸收反应温度

3．3．3 CO2气体流速

3．4 有机胺与氨基酸盐混合吸收剂稳定性研究

3．5 本章小结

第四章 吸收剂低沸点解吸研究

4．1．1 乙醇对相似分子结构有机胺吸收剂影响

4．1．2 乙醇对不同氨基数目吸收剂的影响

4．2 乙醇对混合吸收剂吸收解吸CO2的相关性能影响

4．3 乙醇浓度对单一吸收剂吸收解吸CO2的相关性能影响

4．4 乙醇浓度对混合吸收剂吸收解吸CO2的相关性能影响

4．5 本章小节

第五章 混合吸收剂热力学研究

5．1 混合溶液吸收热的研究

5．1．1 氨基酸盐对MDEA溶液吸收热的影响

5．1．2 混合吸收剂吸收热比较

5．2 混合溶液解吸热的研究

5．2．1 不同氨基酸盐对MDEA溶液解吸热的影响

5．2．2 单一溶液和混合溶液解吸热的比较

5．2．3 混合溶液解吸热的比较

5．3 吸收剂中试循环试验及能耗测定

5．3．1 试验设备介绍

5．3．2 设备规格

5．3．3 试验操作

5．3．4 试验结果及分析

5．4 本章小节

第六章 结论与建议

6．1 研究结论

6．2 后续建议

参考文献

致谢

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