三乙醇胺与烯胺混合胺液脱碳性能及配比优选实验研究

胺法脱碳以其脱除效果好、能耗低等优点在天然气预处理中得到广泛应用。目前国内外普遍采用以甲基二乙醇胺为主体的复配胺液为吸收剂,为适应寻找经济、高效的新型吸收剂的需求,本文选取同为叔胺的三乙醇胺(TEA)为主体进行实验研究,在TEA反应机理的研究基础上,添加二乙烯三胺/三乙烯四胺(DETA/TETA)进行混合胺液的吸收解吸性能分析,对比优选出综合表现较好的混合胺液,考察其不同配比下吸收、解吸及贴近实际生产的循环利用效果,完成配比优选研究。结果表明:添加烯胺后,可大大提高吸收性能,但会降低解吸效果;TEA+DETA吸收和解吸性能优于TEA+TETA;TEA+DETA的优选配比为2.0/1.0和2.4/0.6;经循环实验验证,2mol/L TEA+1mol/L DETA综合效果最佳。     

三乙醇胺+哌嗪混合胺液的脱碳性能及配比优选

胺法脱碳以其脱除效果好、能耗低等优点在天然气预处理中得到广泛应用,目前国内外普遍采用以MDEA为主体的复配胺液为吸收剂.本文选取同为叔胺的TEA为主体进行实验研究,在TEA反应机理的研究基础上,选取哌嗪作为添加剂,对三乙醇胺+哌嗪混合胺液进行脱碳性能研究,通过吸收、解吸及酸解实验,对不同配比的三乙醇胺+哌嗪混合胺液的吸收、解吸及循环性能进行了深入地对比分析.实验结果表明,哌嗪的添加量越大,三乙醇胺+哌嗪混合胺液的吸收效果越好,但这一现象会随着哌嗪添加量的增大而不明显.而添加哌嗪对三乙醇胺的解吸性能并无明显改善.     

水泥窑用混合胺二氧化碳吸收剂的实验研究

本实验以2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)和二乙烯三胺(DETA)为吸收剂，探究了二者在不同配比下的吸收解吸性能，并与其他醇胺复配，开发出一种高性能混合胺二氧化碳吸收剂。实验发现AMP-DETA二元体系的吸收解吸性能均优于传统的乙醇胺(MEA)溶液，当AMP∶DETA=1∶1时，综合性能最优，物质的量负载为0.73 mol/mol，解吸率为82.99%。在此配比下进行三元复配时，加入哌嗪(PZ)可使吸收剂的初始吸收速率提升38.57%，三乙烯四胺(TETA)可使吸收剂的CO2物质的量负载提升36.99%，而N-甲基二乙醇胺(MDEA)可缩短1/3的解吸时间，从不同维度降低再生能耗。     

多种有机胺吸收剂循环利用实验研究

在化学吸收法捕集CO_2的工艺中,吸收剂都是循环使用的。过去的吸收剂性能测定实验通常是测定吸收剂单次使用的性能,而对于吸收剂多次循环之后的性能变化很少提及。以单乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、三乙醇胺(TEA)、羟乙基乙二胺(AEE)溶液为研究对象,对有机胺溶液多次使用后的吸收与解吸性能进行实验分析测定。实验结果表明:随着循环次数的增加,AEE溶液吸收速度下降明显,而MEA、DEA、TEA溶液经过多次循环后的吸收速率与解吸速率变化不大;随着循环次数的增加,各种有机胺吸收剂的解吸能耗变化大小依次为MEADEATEAAEE;AEE溶液在多次循环反应过程中的解吸能耗变化最小。     

MDEA复配胺液脱除天然气中H2S性能

为了研究以N-甲基二乙醇胺（MDEA）为主体的MDEA+一乙醇胺（MEA）和MDEA+二乙烯三胺（DETA）两种配方混合胺液脱除H₂S性能,给工业中天然气脱硫配方提供参考和基础数据。利用小型反应釜进行吸收实验,使用单一MDEA胺液进行了工艺参数的筛选,同时考察吸收温度、吸收压力、再生温度对胺液脱除H₂S性能影响,得出升高吸收温度、吸收压力均可在一定程度内提升MDEA胺液的H₂S吸收效果,但当吸收温度过高时会降低胺液的H₂S吸收效果,吸收压力过高会造成脱硫成本的增加,筛选出最优吸收温度50℃,吸收压力5MPa,解吸油浴温度125℃。在优选出的实验工艺参数条件下进行不同添加剂对MDEA胺液脱除H₂S性能影响研究,考察不同配比的MDEA+DETA混合胺液和MDEA+MEA混合胺液脱除天然气中H₂S吸收及解吸性能。通过分析不同配比胺液的吸收负荷、吸收速率及解吸率等指标得出,MDEA单一胺液中添加二乙烯三胺（DETA）、一乙醇胺（MEA）胺液均可提升其H₂S吸收性能但并不利于胺液H₂S解吸性能的提升。性能较优配方为2.4mol/L MDEA+0.6mol/L MEA、2.4mol/L MDEA+0.6mol/L DETA混合胺液。     

MDEA与MEA脱碳反应动力学

通过双模理论及反应釜吸收实验的方法,建立了胺液脱碳拟一级传质反应模型,并对其进行了实验验证。通过模型中的增强因子、二级反应速率常数及传质速率分析了伯胺MEA(乙醇胺)及叔胺MDEA(甲基二乙醇胺)的动力学特性,以此为基础进一步分析了MDEA+MEA混合胺液的交互作用、动力学特性,并得到了较优的胺液配比。研究结果表明:伯胺MEA的增强因子及传质速率数值大于叔胺MDEA,随着气液传质过程进行,传质速率逐渐减小;对于混合胺液,表观反应速率常数以及增强因子随着MEA浓度的增加以及温度的升高而逐渐增大;当总胺浓度为3mol·L~(-1)时,MDEA+MEA(2 mol·L~(-1)+1 mol·L~(-1))的混合胺液增强因子数值为0.5,传质速率较大,为最优混合胺液配比。     

醇胺法吸收二氧化碳在填料塔中的应用

采用工业流程中的填料吸收塔和解吸塔,研究了乙醇胺(MEA)、哌嗪(PZ)、二乙烯三胺(DETA)、三乙烯四胺(TETA)与N-甲基二乙醇胺(MDEA)的混合溶液作为吸收剂对模拟合成气中CO2的吸收性能. 结果表明,胺活化性能依次为TETA>DETA>PZ>MEA;含TETA的吸收液可将尾气中CO2的浓度降至0.05%(mol),CO2脱除率达98.62%;增加活化剂浓度和降低气体流量有利于提高CO2脱除率;吸收-解吸循环条件下吸收速率是随吸收时间和活化剂浓度变化的指数递减函数.     

以AMP为主体的混合胺溶液捕集CO_2性能研究

空间位阻胺2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)捕集CO_2技术具有吸收容量大、低能耗、腐蚀性小等优势,但因其吸收速度慢,制约了该项技术的大规模应用。将AMP分别与乙醇胺(MEA)和N-氨乙基哌嗪(AEP)混合,探讨不同配比以AMP为主体的混合胺溶液捕获CO_2性能。结果表明:常温常压下,AMP和MEA的体积比为5∶5时,该混合胺捕集CO_2效果最佳,相对纯AMP溶液,吸收容量提高了12.34%,吸收速率提高了29.21%,解析速率提高了20.00%;AMP和AEP的体积比为7∶3时,捕集效果最佳,相对纯AMP溶液,吸收容量提高了9.680%,吸收速率提高了28.10%,解析速率提高了32.50%;在最佳配比时,AMP和MEA的混合胺溶液,与AMP和AEP的混合胺溶液相比较,前者吸收容量比后者大2.558%,吸收速率比后者快1.587%,解析速率比后者慢18.52%。     

填料塔中AEE与MEA混胺对低浓度CO2的吸收

在常压下考察了体积分数20%乙醇胺（MEA）+2% N-甲基二乙醇胺（MDEA）与20%羟乙基乙二胺（AEE）+ 2% N-甲基二乙醇胺（MDEA）有机胺水溶液对CO2的吸收及解吸效果。考察了静态吸收和中试动态吸收实验。实验结果表明：在吸收温度及解吸温度相同的条件下,20%羟乙基乙二胺（AEE）+2% N-甲基二乙醇胺（MDEA）吸收剂对CO2的吸收及解吸效果要好于20%乙醇胺（MEA）+2% N-甲基二乙醇胺（MDEA）,而且不易降解。达到同样的解吸效果,20%羟乙基乙二胺（AEE）+2% N-甲基二乙醇胺（MDEA）吸收剂的能耗要低10%左右,具有较好的工业应用前景。     

MDEA活化胺液在天然气预处理工艺中的吸收性能

目前天然气预处理工业中存在各种不同类型的胺液活化剂,不同的胺液活化剂具有各自的优缺点,其中,最常用的是甲基二乙醇胺(MDEA)的活化胺液。本文通过实验研究了以MDEA为主吸收剂,添加5种不同种类胺液活化剂(MEA、DEA、TEA、DETA、TETA)的吸收性能,包括吸收速率、吸收负荷等,并对实验结果进行了对比分析。实验结果表明:在本文实验条件下,MDEA与伯胺、仲胺的混合胺液吸收负荷较高,综合脱碳效果较好;MDEA与烯胺的混合胺液可以显著提高反应速率,但会受到胺液中CO2负荷的影响;TEA吸收速率最慢,不适合做MDEA的活化剂。本文研究内容为混合胺液工业应用提供了技术指导。     

填料塔中混合胺吸收二氧化碳的研究

在填料塔中考察了常压下混合胺吸收剂[20%乙醇胺(MEA)+2% N-甲基二乙醇胺(MDEA),20%羟乙基乙二胺(AEE)+2% MDEA]对CO_2的吸收与解吸效果.同时测得了AEE+MDEA混合胺体系吸收剂脱除空气中体积分数约10%的CO_2的体积总传质系数K_Ga_v的近似值,并考察了进口气体中CO_2摩尔流量、气体流量、液体流量等因素对K_Ga_v的影响.实验结果表明,AEE+MDEA吸收效果明显好于MEA+MDEA,并且二者解吸效果相同;K_Ga_v随CO_2摩尔流量、气体流量、液体流量增大而增大.     

燃煤电厂烟气MDEA/PZ混合胺法碳捕集工艺模拟分析

采用混合胺吸收剂替代传统一乙醇胺（MEA）吸收剂是降低有机胺法碳捕集工艺能耗的重要方法。利用Aspen plus软件模拟了以甲基二乙醇胺(MDEA)/哌嗪(PZ)混合胺为吸收剂的燃煤电厂每年百万吨CO₂捕集工艺系统，考察了贫液负荷、MDEA/PZ混合胺浓度、MDEA/PZ比例和解吸压力等因素对解吸塔再沸器热负荷和冷凝器冷负荷的影响。通过对这些影响因素下吸收塔内液相温度分布和CO₂负荷分布变化揭示了MDEA/PZ对CO₂的吸收特性。此外，进一步分析了不同影响因素下解吸塔内气液相CO₂浓度驱动力和气液相级间温度驱动力分布特性，发现了强浓度驱动力和低温度驱动力分布更有利于降低再生能耗。研究表明，由30%MDEA和20%PZ组成的混合胺液在贫液负荷为0.08和解吸压力为2.02×10⁵Pa时，再沸器热负荷和塔顶冷凝负荷分别为2.76GJ/tCO₂和0.60GJ/tCO₂，相比传统MEA吸收剂降低了20.92%和40.0%。     

混合醇胺/MEA法电厂烟气CO_2吸收性能的实验比较

目前对应用于烟气CO2的吸收液以醇胺MEA为主,但其存在吸收量小、再生能耗高、腐蚀性强等缺点,配方型混合胺溶液已经成为重要的研究方向。本文对部分混合醇胺(MEA+DEA、MEA+TEA、MEA+AMP)的吸收速率和吸收总量进行了实验测定,并与MEA做了比较分析。实验结果表明:在本文的实验条件下,混合胺MEA+AMP的吸收效果优于MEA溶液,而混合胺MEA+TEA的吸收效果最差。为混合胺的研究及工业化应用提供理论指导。     

哌嗪类有机胺脱除二氧化硫性能及机理探讨

选择哌嗪（PZ）及其衍生物N,N'-双（2-羟乙基）哌嗪（BHEP）、N,N'-双（2-羟丙基）哌嗪（HPP）、1-（2-羟乙基）-4-（2-羟丙基）哌嗪（HEHPP）、1-（2-羟乙基）哌嗪（HEP）5种哌嗪类有机胺作为SO₂吸收剂,采用动态法在填料塔中吸收模拟烟气中的SO₂并对吸收剂进行热再生。4次循环吸收解吸实验结果表明：有机胺的碱性与位阻效应共同决定其脱硫性能。PZ的pK_a最大,对SO₂有较大的吸收容量,首次饱和吸收容量高达0.8428mol/mol,但难解吸且再生能耗高,首次解吸率仅为78.9%,4次循环后饱和吸收容量下降了54.3%,循环吸收能力较差;HEP吸收效果次于PZ,其解吸性能较PZ有所提高;双羟基哌嗪类二胺的pK_a最小,饱和吸收容量相对较低,平均不低于0.4mol/mol;解吸率高,平均保持在95%以上,且再生能耗低、稳定性好,其中HEHPP的脱硫性能介于BHEP和HPP之间。因此,双羟基哌嗪可作为新型高效脱硫剂。     

有机胺溶液吸收燃煤烟气中CO_2的实验研究

有机胺法是最有效的燃煤烟气CO_2捕集技术之一,本文对MEA、DETA、PZ、PG这4种有机胺溶液吸收与解吸CO_2的性能进行研究,并以MEA为主体吸收剂,添加PZ、PG及DETA这3种活化剂,分别研究其活化效果。结果表明,各种吸收剂对CO_2的吸收速率随反应时间增加而降低,富液再生率随解吸温度提高而增大;单一吸收剂对CO_2的吸收能力DETAPZMEAPG,解吸能力PGPZMEA(或DETA);为达到吸收与解吸的平衡,需将它们复配使用。以MEA为主体吸收剂,添加PZ活化效果最好,MEA-PZ摩尔比为0.7∶0.3时,能较好地满足生产要求。     

MDEA与MEA脱碳反应动力学

通过双模理论及反应釜吸收实验的方法,建立了胺液脱碳拟一级传质反应模型,并对其进行了实验验证。通过模型中的增强因子、二级反应速率常数及传质速率分析了伯胺MEA(乙醇胺)及叔胺MDEA(甲基二乙醇胺)的动力学特性,以此为基础进一步分析了MDEA+MEA混合胺液的交互作用、动力学特性,并得到了较优的胺液配比。研究结果表明:伯胺MEA的增强因子及传质速率数值大于叔胺MDEA,随着气液传质过程进行,传质速率逐渐减小;对于混合胺液,表观反应速率常数以及增强因子随着MEA浓度的增加以及温度的升高而逐渐增大;当总胺浓度为3mol·L^-1时,MDEA+MEA(2mol·L^-1+1mol·L^-1)的混合胺液增强因子数值为0.5,传质速率较大,为最优混合胺液配比。     

有机胺基氨基酸盐混合吸收剂对沼气中CO2的分离特性

在鼓泡式CO2吸收和再生装置中,研究了N-甲基二乙醇胺(MDEA)/乙醇胺(MEA)、MDEA/乙醇胺基甘氨酸(MEAGLY)和MDEA/乙醇胺基肌氨酸(MEASAR)混合吸收剂的沼气CO2吸收及再生特性。结果表明:混合吸收剂的沼气CO2吸收速率随MEA、MEAGLY和MEASAR等添加剂添加量的增加而提高,但再生速率却呈现下降趋势。再生过程中,吸收剂在升温阶段均发生了CO2再生,且混合吸收剂再生效果要优于单一吸收剂。综合考虑CO2吸收速率、再生速率和CO2循环携带量,MDEA与活化剂质量配比为3∶2时所组成的混合吸收剂的沼气CO2吸收-再生综合性能最优。沼气CO2分离成本对比分析显示,与质量分数为30%的MEA相比,总质量分数为30%的MDEA/MEAGLY(3∶2)和MDEA/MEA(3∶2)的CO2分离成本可分别下降约12%和30%,在未来具有替代MEA进行工程应用的潜能。     

MEA-AEP溶液捕集CO_2试验研究

针对传统碳捕集吸收剂解吸能耗高的问题,建立了双胺溶液碳捕集系统。采用MEA-AEP双胺溶液进行捕集CO_2研究,研究了吸收温度、CO_2浓度、吸收液浓度对捕集率的影响,并对比了MEA-AEP溶液与MEA溶液的捕集效果以及工业应用潜力。结果表明,双胺溶液的最佳吸收温度为50℃,最佳吸收液浓度为3 mol/L,烟气中CO_2浓度应<15%;在碳捕集效果上,MEA-AEP溶液明显优于MEA溶液。     

MEA-AEP溶液捕集CO_2试验研究

针对传统碳捕集吸收剂解吸能耗高的问题,建立了双胺溶液碳捕集系统。采用MEA-AEP双胺溶液进行捕集CO_2研究,研究了吸收温度、CO_2浓度、吸收液浓度对捕集率的影响,并对比了MEA-AEP溶液与MEA溶液的捕集效果以及工业应用潜力。结果表明,双胺溶液的最佳吸收温度为50℃,最佳吸收液浓度为3 mol/L,烟气中CO_2浓度应15%;在碳捕集效果上,MEA-AEP溶液明显优于MEA溶液。     

羟乙基乙二胺与哌嗪类复合体系吸收CO_2反应动力学实验研究

CO_2作为最主要的温室气体,其控制与减排已刻不容缓。有机胺化学吸收法脱除烟气中的CO_2是目前公认的最为行之有效的方法之一。传统的有机胺吸收剂(MEA等)由于存在着吸收容量低,腐蚀性强等诸多缺陷,已逐渐被新型高效吸收剂所替代。羟乙基乙二胺(AEEA)是一种潜在的新型高效吸收剂,研究AEEA溶液及其复配溶液吸收CO_2反应动力学,不仅可以揭示吸收过程的反应机理,亦可以为吸收工艺和工业设备的设计提供依据,为其工业化应用奠定基础。在温度298.15K～303.15K、常压条件下,基于快速拟一级反应模式初步研究了AEEA与哌嗪、氨乙基哌嗪复配溶液吸收CO_2的反应动力学,建立了简化的动力学方程。求解了CO_2-AEEA-PZ系统的反应速率常数k_(2.AEEA)~1=10662exp[-(3.525×10~4)/R(1/T-1/298.15)]、k_(2.PZ)=16356exp[-(3.289×10~4)/R(1/T-1/298.15)];同时求解了CO_2-AEEA-AEP系统反应速率常数k_(2.AEEA)~2=12184exp[-(3.221×10~4)/R(1/T-1/298.15)]、k_(2.AEP)=25788exp[-(3.167×10~4)/R(1/T-1/298.15)]。对比 CO_2-AEEA-PZ与CO_2-AEEA-AEP系统的动力学数据,结果表明,少量添加PZ和AEP均能对AEEA溶液吸收CO_2起到一定促进作用。但是PZ的促进作用很微弱,而AEP的促进作用相对较大,效果明显;所得结果可以为AEEA复配溶液药剂筛选及工业应用提供依据。