四氢呋喃对离子液体水溶液二氧化碳水合物生成特性影响

为改善离子液体1-胺丙基-3-甲基咪唑溴([APMIm][Br])水溶液CO_2水合物的生成特性,加入四氢呋喃(THF)形成复配溶液体系,研究复配体系中吸收CO_2同时生成水合物的特性。建立可视化高压反应釜,在273.15—288.15 K、0.5—3.5 MPa条件下,测试了不同浓度的[APMIm][Br]和THF体系中水合物-溶液-CO_2气体三相相平衡数据。实验结果表明:离子液体会抑制CO_2水合物生成,而THF能有效促进离子液体水溶液CO_2水合物的生成,水合物生成压力可大幅降低。基于离子液体水溶液缔合特性的活度系数模型理论和气体水合物的Van der Waals-Platteeuw模型理论,对复配溶液中CO_2气体水合物的相平衡进行了计算,与实验值相比,平均相对误差为1.84%。复配溶液对低压二氧化碳表现出良好的溶液吸收和气体水合物生成双效捕获能力。     

离子液体复配溶液吸收CO_2的研究进展

综述了近年来国内外利用离子液体吸收CO2的研究状况,重点分析了离子液体-水复配溶液和离子液体-有机胺复配溶液吸收分离CO2的特点及其机理,讨论了温度、压力、配比、特殊基团等相关影响因素对脱碳过程的影响。对尚存在的问题提出建议,并对前景做了展望。     

表面活性离子液体的合成及其在促进CO_2水合物生成中的应用

合成出3种表面活性离子液体1-(3-磺酸基)丙基六亚甲基亚胺十二烷基苯磺酸、1-(3-磺酸基)丙基哌啶十二烷基苯磺酸和1-(3-磺酸基)丙基-3-甲基咪唑十二烷基苯磺酸,用1HNMR,FTIR,TG和元素分析方法对其进行了表征,并测定了这3种表面活性离子液体的表面张力。实验结果表明,合成的3种表面活性离子液体具有离子液体和表面活性剂的双功能特性,其水溶液的表面张力与十二烷基苯磺酸钠水溶液的表面张力相近,将其应用于CO2水合物生成的实验中,三者均能明显促进CO2水合物的生成,其中1-(3-磺酸基)丙基哌啶十二烷基苯磺酸促进CO2水合物生成的效果最佳,在4℃时其300 mg·L-1的水溶液与纯水和700 mg·L-1的十二烷基苯磺酸钠水溶液相比,CO2水合物相平衡压力分别下降20.1%和13.6%。     

CO2-N2-TBAB和CO2-N2-THF体系的水合物平衡生成条件

利用等温压力搜索法测定了CO2-N2-TBAB与CO2-N2-THF体系的水合物平衡生成压力. 实验的压力范围为0.69~14.55 MPa,温度范围为275.75~288.15 K. 结果表明,TBAB与THF均可作为添加剂有效降低气体水合物的平衡生成压力. 在较低的药剂浓度下,CO2-N2-TBAB的水合物平衡生成压力低于CO2-N2-THF体系. 在较高的浓度下,两种体系的水合物平衡生成压力没有明显差别.     

水合物法分离烟气(CO2/N2)中CO2的实验研究

利用四丁基溴化铵(TBAB)作为促进剂进行了水合物法分离烟气(CO2/N2)的实验研究.结果表明较高TBAB浓度下生成的水合物较多,其中包含更多的未填充气体的纯TBAB水合物;解析气中的CO2含量受到气体消耗率及实验初始压力的影响;TBAB浓度、实验温度在实验条件范围内对解析气中的CO2含量影响并不明显.CO2摩尔分数为17.4%的CO2/N2混合气通过_二级水合物/膜分离流程可回收到CO2摩尔分数为95.0%的解析气.     

功能离子液体水溶液吸收CO_2的研究

采用自制的功能离子液体1-2-胺乙基丁基咪唑溴盐([NH2ebim]Br)、1-2-胺乙基甲基咪唑溴盐([NH2emim]Br)的水溶液作为吸收剂,进行吸收CO2的研究。考察了不同浓度的功能离子液体水溶液吸收CO2的吸收速率,温度对CO2的吸收速率的影响,不同功能离子液体水溶液对吸收速率的影响,以及吸收剂的再生效率,并探讨了功能离子液体水溶液吸收CO2的机理。结果表明,功能离子液体水溶液实现了对CO2的化学吸收,吸收速率随着功能离子液体浓度和温度的增加而增加,而功能离子液体阳离子碳链长短对水溶液吸收CO2的速率影响不显著。实验中每摩尔功能离子液体吸收的CO2大于0.5 mol,其反应机理被提出。     

氨基酸离子液体-MDEA混合水溶液的CO_2吸收性能

为改善N-甲基二乙醇胺(MDEA)水溶液对CO2气体的吸收性能,选择了四甲基铵甘氨酸([N1111][Gly])、四乙基铵甘氨酸([N2222][Gly])、四甲基铵赖氨酸([N1111][Lys])、四乙基铵赖氨酸([N2222][Lys])4种功能性离子液体作为活化剂与其复配组成新型CO2吸收剂。用恒定容积法考察了总质量分数为30%的混合溶液吸收CO2的性能,分析了离子液体在水溶液中与MDEA通过质子传递相互促进吸收CO2的机理。实验结果显示离子液体能够显著提高MDEA水溶液吸收CO2的速率,且吸收速率随着添加量的增加而提高。在本文所用的几种混合吸收剂中,阴离子为赖氨酸的离子液体混合吸收剂具有较高的吸收负荷;而[N1111][Gly]-MDEA混合溶液对CO2的初期吸收速率最快,同时[N1111][Gly]-MDEA混合吸收剂的再生效率高于其他离子液体混合吸收剂,达到98%。     

功能离子液体水溶液吸收CO_2的研究

采用自制的功能离子液体1-2-胺乙基丁基咪唑溴盐([NH2ebim]Br)、1-2-胺乙基甲基咪唑溴盐([NH2emim]Br)的水溶液作为吸收剂,进行吸收CO2的研究。考察了不同浓度的功能离子液体水溶液吸收CO2的吸收速率,温度对CO2的吸收速率的影响,不同功能离子液体水溶液对吸收速率的影响,以及吸收剂的再生效率,并探讨了功能离子液体水溶液吸收CO2的机理。结果表明,功能离子液体水溶液实现了对CO2的化学吸收,吸收速率随着功能离子液体浓度和温度的增加而增加,而功能离子液体阳离子碳链长短对水溶液吸收CO2的速率影响不显著。实验中每摩尔功能离子液体吸收的CO2大于0.5 mol,其反应机理被提出。     

氨丙基离子液体水溶液CO2吸收特性及计算模型

氨丙基功能型离子液体对CO₂具有良好的选择吸收特性,以[APMim]Br离子液体水溶液体系为例,在有效吸收(水含量大于55%)区间,水含量对CO₂的化学吸收和物理吸收都具有显著影响。依据[APMim]Br水溶液在278.15~348.15 K,0.1~4.5 MPa,水质量分数为55.90%、64.50%、76.80%和85.80%范围的CO₂吸收特性数据,对溶液体系的化学吸收和物理吸收模型进行分析研究,获得两种吸收机理的数学表达,并对实验数据进行回归分析,得到能够正确反映化学吸收和物理吸收的计算模型。结果表明,低压下化学吸收占主导作用,随水含量增大,溶液体系对CO₂吸收能力成倍增加,而且产生的物理吸收效应远大于离子液体本身的化学吸收能力。水的质量分数在0.65~0.85区间,[APMim]Br水溶液在相当大的温度和压力范围内具有优良的CO₂吸放气特性,显示出良好的工程应用前景。     

功能型离子液体吸收电厂烟气CO_2的研究进展

CO2是目前排放量最大的温室气体,利用离子液体固定CO2已经成为CO2减排的重点研究方向之一。介绍了近几年来各种离子液体吸收CO2的研究历程以及研究成果,对比各种离子液体吸收性能的差异,并着重介绍了功能型离子液体捕获CO2的特点及其应用,突出其在CO2固定方面的诸多优势,并对离子液体的吸收机理进行了讨论,同时探讨离子液体在电厂烟气CO2处理过程中所面临的问题。     

环戊烷/水乳化液水合法捕获烟道气中CO_2(英文)

Capture of CO2 by hydrate is one of the attractive technologies for reducing greenhouse effect.The primary challenges are the large energy consumption,low hydrate formation rate and separation efficiency.This work presents a new method for capture of CO2 from simulated flue gasCO2(16.60%,by mole) /N2 binary mixture by formation of cyclopentane(CP) hydrates at initial temperature of 8.1°C with the feed pressures from 2.49 to 3.95 MPa.The effect of cyclopentane and cyclopentane/water emulsion on the hydrate formation rate and CO2 separation efficiency was studied in a 1000 ml stirred reactor.The results showed the hydrate formation rate could be increased remarkably with cyclopentane/water emulsion.CO2 could be enriched to 43.97%(by mole) and 35.29%(by mole) from simulated flue gas with cyclopentane and cyclopentane/water(O/W) emulsion,respectively,by one stage hydrate separation under low feed pressure.CO2 separation factor with cyclopentane was 6.18,higher than that with cyclopentane/water emulsion(4.01) ,in the range of the feed pressure.The results demonstrated that cyclopentane/water emulsion is a good additive for efficient hydrate capture of CO2.     

提高IGCC合成气水合物形成速度及提纯其中H2的工艺

引言 化石燃料燃烧释放的二氧化碳气体已经被证明是导致全球气温升高和气候变化的主要温室气体.火力发电厂制造的二氧化碳气体约占全球每年产生的二氧化碳的总量的1/3.二氧化碳分离主要有3种途径:燃前除碳(pre-combustion de-carbonization),富氧燃烧以及燃后工序中从烟气中分离二氧化碳.二氧化碳气在电厂中的分离捕集可以在烟气中(燃后捕集)和IGCC工艺(燃前捕集)中实现.     

CH4、CO2及CH4+C2H6+C3H8在纯水、SDS水溶液和含石英砂体系中水合物相平衡条件的测定

Phase equilibrium conditions of gas hydrate in several systems were measured by the step-heating method using the cylindrical transparent sapphire cell device. The experimental data for pure CH4 or CO2 + deionized water systems showed good agreement with those in the literatures. This kind of method was then applied to CH4/CO2 + sodium dodecyl sulfate (SDS) aqueous solution, CH4/CO2 + SDS aqueous solution + silica sand, and (CH4 + C2H6 + C3H8) gas mixture + SDS aqueous solution systems, where SDS was added to increase the hydrate formation rate without evident influence on the equilibrium conditions. The feasibility and reliability of the step-heating method, especially for porous media systems and gas mixtures systems were determined. The experimental data for CO2 + silica sand data shows that the equilibrium pressure will change significantly when the particle size of silica sand is less than 96 μm. The formation equilibrium pressure was also measured by the reformation of hydrate.     

油水乳液分离沼气实验研究

研究了柴油-水乳液体系在水合物生成条件下对沼气（CO₂/CH₄）中CO₂的捕集能力。阻聚剂Span20被加入到乳液中以分散水滴和水合物颗粒。综合考虑了温度、原料气组成、压力和乳液含水率对柴油-水乳液体系分离能力的影响。从实验结果可以看出,吸收-水合耦合分离效果明显优于单独的吸收分离,且分离平衡后,浆液中水合物分散均匀,流动性良好。乳液体系分离能力在一定范围内随着温度降低和含水率的增加而增强。综合考虑乳液分离能力和流动特性表明,温度270.15～272.15 K,体系含水率 20%～25%（vol）和初始推动力为3.2 MPa左右时为最合适的分离条件,在对应条件下经过两级模拟分离,气相中CO₂浓度能从31%（mol）降到近10%（mol）,超过87%（mol）的CO₂被水合物浆液捕集。     

用于CO_2吸收的离子液体的合成、表征及吸收性能

以N-甲基咪唑和3-溴丙胺氢溴酸盐为起始原料,合成了一种含氨基的离子液体(ionic liquid,IL)——1-(1-氨基丙基)-3-甲基咪唑溴盐(简写为[NH2p-mim]Br),总产率为90.1%,溴含量为0.980 mol Br/mol IL,胺含量为0.948 mol NH2/mol IL。探讨了合成工艺,并通过1HNMR、13CNMR、IR和MS对产物结构进行了表征。吸收实验结果表明,该离子液体能够有效地吸收CO2,在40℃和106 kPa下,质量分数为45%的离子液体水溶液吸收CO2至饱和时,溶液中CO2的摩尔分数可达0.444 mol CO2/mol IL,接近理论吸收量0.5 mol CO2/mol IL;在90℃的真空状态下,吸收的CO2能够完全解吸,重复吸收实验表明,该离子液体吸收CO2的能力无明显下降。     

水合物法快速脱除天然气中二氧化碳

水合物法脱除天然气中CO2是一种新的天然气脱碳分离技术,可用于初步大量脱除高含CO2天然气和沼气中的CO2.为天然气脱碳提供一种工艺简单、流程快和环保的方法.笔者用CO2(摩尔分数为33.00％)/CH4混合气模拟高含CO2的天然气,在1L的反应釜内,研究混合气水合过程随压力和气水体积比的变化,分析水合过程的温度、压力...     

水逸度模型预测THF添加剂体系下气体水合物相平衡

加入添加剂降低水合物生成压力是当前水合物法分离混合气体研究热点。本研究以水的逸度模型为基础, 结合PRSV2 状态方程研究了CH₄、O₂、N₂ 及其混合气体水合物在纯水体系下的相平衡条件;通过UNIFAC 基团 贡献法对添加剂四氢呋喃(THF)水溶液进行基团划分,计算该体系下液相各组分的活度,理论研究了添加剂 THF 对气体水合物相平衡条件的影响;结果表明在相应的温度范围内,与其他模型相比,在纯水体系下该模型 预测精度较高,在THF 水溶液体系下该模型对单组分和双组分气体的预测精度平均相对误差在7%左右,随着 THF 浓度增加,气体水合物相平衡压力的降低幅度减小;当THF 摩尔分数达到6%时,对气体水合物相平衡影 响达到最大。相关研究结果为混合气体的大规模工业提纯分离提供了理论基础。     

TBAB和CP双添加剂水合物法分离烟气中的CO2

在四正丁基溴化铵（TBAB）和环戊烷（CP）双添加剂体系下进行了一级水合物法分离烟气中CO2的研究。对比了纯体系和双添加剂体系对水合物生成过程及分离效果的影响。获得了合适的操作条件（温度276.15 K,压力2.0～3.3 MPa）、初始液气比（0.78）、添加剂浓度（CP体积分数为0.6%）。在合适条件下,双添加剂体系相比纯TBAB体系水合过程的载气量达至1.5～2.0倍,剩余气相中CO2摩尔分数由17%降至7%,去除率由40%～50%上升到60%～70%。实验表明,双添加剂体系在水合物法CO2分离技术的分离效果及节能方面存在潜力,为工业化水合物法净化烟气提供了参考和标准。     

1-氨丙基-3-甲基咪唑溴盐水溶液的汽液相平衡

1-氨丙基-3-甲基咪唑溴盐([APMIm][Br])是一种对CO₂有良好吸收性能的功能型离子液体,在工业中可采用水溶液来实现高效能的吸收和解吸循环过程,因此对其水溶液特性的研究至关重要。对[APMIm][Br]水溶液在中低温度下的汽液相平衡进行了测量,获得可靠的实验数据,从而揭示其水溶液特性。实验温度范围为278.15～348.15 K,[APMIm][Br]在水溶液中质量分数分别为10.0%、20.3%、29.5%、40.0%、57.5%、75.3%、84.0%、88.9%、90.9%。考虑了低温下离子液体分子在水溶液中的强缔合特性,采用带缔合惰化因子的离子液体水溶液活度模型对实验数据进行了拟合,实验值与计算结果符合很好,平均相对误差为2.15%。     

Phase equilibria and kinetic behavior of co<Subscript>2</Subscript> hydrate in electrolyte and porous media solutions: application to ocean sequestration of CO<Subscript>2</Subscript>

Understanding the phase behavior and formation kinetics of CO₂ hydrate is essential for developing the sequestration process of CO₂ into the deep ocean and its feasibility. Three-phase equilibria of solid hydrate, liquid water, and vapor were determined for aqueous mixtures containing CO₂ and NaCl/clay to examine the effect of both ocean electrolytes and sediments on hydrate stability. Due to the capillary effect by clay pores and inhibition effect by NaCl the corresponding hydrate formation pressure appeared to be a little higher than that required for simple and pure hydrate at specified temperature. In addition, the hydrate formation kinetics of carbon dioxide in pure water and aqueous NaCl solutions with or without clay mineral were also measured at various conditions. The formation kinetic behavior was found to be strongly influenced by pressure, temperature and electrolyte concentration. A simplified kinetic model having two adjustable parameters was proposed and the estimated results agreed well with the experimental data. This paper is dedicated to Professor Wha Young Lee on the occasion of his retirement from Seoul National University.