适用于烟气CO2捕集的相变吸收剂研究进展

有机胺化学吸收法具有CO₂脱除率高、选择性好等优点，成为当前应用最为广泛的碳捕集技术。然而传统有机胺化学吸收法也存在再生能耗高、吸收性能不足等问题，因此再生能耗低、吸收性能良好的碳捕集技术的开发成为国内外研究关注的热点。相变吸收剂具有吸收CO₂后可相变分层的特性，相变吸收剂通过减少吸收液再生体积达到降低能耗的目的，成为新一代有机胺化学吸收体系研究的核心。介绍了传统相变吸收剂(液固相变吸收剂与液液相变吸收剂)和新型相变吸收剂(离子液体相变吸收剂与纳米流体相变吸收剂)的研究进展。通过对比分析发现，相较于单乙醇胺溶液，相变吸收剂体系的CO₂吸收容量和循环容量有较大提高，并且再生能耗更低。通过对研究进展的深入分析，指出了相变吸收剂未来的重点研究方向。     

哌嗪类有机胺溶液捕集CO2性能研究

目的 开发合适的有机胺脱碳溶液。方法 分别以PZ、1MPZ、HEP和AEP为吸收剂,考查了哌嗪类有机胺溶液的CO₂吸收/解吸性能。结果 PZ溶液和AEP溶液的CO₂吸收性能明显优于1MPZ溶液和HEP溶液,但二者的解吸率相对较低,不利于有机胺溶液的循环使用。1MPZ溶液解吸率虽大于85.00%,但其易挥发性导致CO₂循环吸收容量大幅降低,从而使其工业应用受限。而HEP溶液的解吸率约90.00%,且经4次循环吸收/解吸实验后,其CO₂吸收容量和解吸率变化幅度低于1%。结论 HEP溶液性能稳定,更适用于工业CO₂捕集过程,具有良好的应用前景。     

水对无水相变吸收剂捕集CO2性能的影响

二氧化碳(CO₂)化学吸收法成熟度高,是有效的工业碳捕集技术。无水相变吸收剂具有高吸收速率和低解吸能耗。然而,在工业CO₂吸收过程中,气源中的水会被无水相变吸收剂吸收,影响后续的吸收效果。研究了典型的无水混合胺相变吸收剂(二甘醇胺-五甲基二乙烯三胺-乙二醇,P-T-EG)捕集模拟含水烟气CO₂过程中的性能变化;探讨了水分的引入对富相比(体积比)、CO₂负载量,以及分相后贫相和富相水分含量(质量分数,下同)的影响。结果表明,水分的引入有利于降低富相黏度,增大富相比;随着循环次数的增加,富相比增大,贫相水分含量比富相低;水分的引入对解吸平衡的影响微弱。使用Aspen Plus,计算了不同水分含量P-T-EG吸收富相的解吸过程,发现解吸塔再沸器温度100℃、冷凝温度35℃时,P-T-EG+10%H₂O(10%为水分含量)可以达到吸收水分和解吸水分进出平衡,此时解吸塔中胺的质量损失为1.05×10^-10(质量比)。     

混合醇胺溶液耦合电石炉净化灰吸收-矿化CO2性能

针对醇胺吸收法中富CO₂吸收液的解吸封存问题，详细探究了乙醇胺(MEA)与N,N-二甲基乙醇胺(DMEA)混合溶液耦合电石炉净化灰吸收-矿化CO₂的潜力，并同等添加比例(n(CO₂):n(Ca)=1.0:1.0)下CaO、Ca(OH)₂的CO₂矿化性能进行了对比。实验结果表明，配比为1.5 mol/L MEA+1.5 mol/L DMEA的混合醇胺溶液的CO₂吸收负荷和解吸率最大，分别为1.807 mol/L和82.78%；经过4次吸收-解吸循环后其CO₂吸收性能有所下降，但4次循环后CO₂吸收负荷仍有0.950 mol/L，利用电石炉净化灰可有效解吸封存MEA/DMEA混合醇胺溶液吸收的CO₂。电石炉净化灰的解吸性能接近CaO但优于Ca(OH)₂，所得矿化产物包括文石、球霰石和方解石型碳酸钙。这主要由于活性含钙物质可以向富CO₂溶液中释放Ca     

液固相变吸收剂的CO2吸收性能及相分离行为机理研究

以N-甲基二乙醇胺(MDEA)+哌嗪(PZ)水溶液作为复合吸收剂的化学吸收法是捕集二氧化碳(CO₂)的重要手段之一，但该复合吸收剂再生能耗较高，限制了其在碳捕集领域的应用。为克服该缺点，在该复合吸收剂中加入某种溶剂形成相变吸收剂，可减少吸收剂进入解吸单元的总量，从而降低再生能耗。设计了一种组成为MDEA+PZ+N-甲基吡咯烷酮(NMP)+水(H₂O)的液固相变吸收剂，并考察了其吸收CO₂的性能，测定了NMP、PZ质量分数对液固相变吸收剂CO₂溶解度的影响，分析了相分离行为机理。结果表明，该吸收剂的CO₂溶解度随着NMP质量分数的增加而降低，随着PZ质量分数的增加而增加；当吸收剂中NMP、PZ的质量分数分别达到50%、3%及以上时，吸收CO₂后生成PZ-氨基甲酸酯达到饱和析出形成固相，固相先随CO₂溶解度增加而增加，后随着CO₂溶解度继续增加，生成更易溶于水的PZ-二氨基甲酸酯，导致固相减少。     

胍类氨基酸离子液体捕集烟气中CO2实验研究

目的 通过开展胍类氨基酸离子液体捕集烟气中CO₂性能研究实验,找到吸收性能好、溶剂损失少和能耗低的新型CO₂吸收剂。方法 以四甲基胍(TMG)为阳离子,赖氨酸(Lys)、丙氨酸(Ala)和天冬氨酸(Asp)为阴离子,制备了[TMG][Lys]、[TMG][Ala]和[TMG][Asp]3种低黏度胍类氨基酸离子液体,并对其脱碳性能进行评价。结果 碱性较大的[TMG][Lys]具有较高CO₂吸收量,在常压、45℃、80 mL/min的条件下,吸收量为0.64 mol CO₂/mol IL。水的加入对CO₂的吸收有积极的影响,30%(w)[TMG][Lys]水溶液的吸收量增加到0.99 mol CO₂/mol IL,且经过5次吸收-解吸循环后仍能达到0.81 mol CO₂/mol IL。通过傅里叶红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(¹H-NMR)对[TMG][Lys]的脱碳机理进行分析,CO₂...     

填料塔中有机胺溶液脱除CO2性能研究

在鲍尔环填料塔中，以有机胺溶液为吸收剂，脱除模拟烟气中的CO₂。考察了有机胺溶液质量分数、溶液pH、烟气流量、溶液喷淋量、入口CO₂体积分数、液气比、吸收温度及填料层高度等关键参数对CO₂脱除率的影响。结果表明，CO₂脱除率随有机胺溶液质量分数、溶液pH、溶液喷淋量、液气比及填料层高度的增加而增大，随烟气流量和入口CO₂体积分数的增大而减小，随吸收温度的升高先增大后减小。在有机胺溶液质量分数为20%，溶液pH为11.0，烟气流量为2.5 m³/h，溶液喷淋量为9 L/h，入口CO₂体积分数为8%，液气比为3.6～4.8 L/m³，吸收温度为30℃，填料高度为1.70 m的条件下，CO₂脱除率超过90%。本研究成果可为有机胺溶液脱除CO₂的工业应用提供数据支撑。     

混合胺液用于脱除天然气中CO2的性能研究

为了选择脱碳性能优越的三乙醇胺(TEA)混合胺液吸收剂,采用吸收速率、酸气负荷、解吸率等作为评价指标,首先在纯CO₂条件下,分别对一定浓度的TEA和一乙醇胺(MEA)、TEA和二乙醇胺(DEA)、TEA和二乙烯三胺(DETA)、TEA和三乙烯四胺(TETA)、TEA和哌嗪(PZ) 混合得到的5种混合胺液进行实验对比分析,综合考察其吸收和解吸性能指标的变化规律,初步筛选出TEA+MEA、TEA+DETA、TEA+PZ 3种性能较优的混合胺液。然后在混合气条件下,对这3种混合胺液的吸收和解吸性能进行进一步实验对比。结果发现,当原料气中CO₂浓度较低时,可优先选择TEA+PZ混合胺液;解吸条件相同时,TEA+MEA混合胺液的解吸性能较好。可为实际天然气脱碳工业应用提供依据和参考。     

催化裂化装置再生烟气醇胺法回收CO2技术模拟研究

炼油企业催化裂化装置的CO₂排放量在总排放量中占比很高，相应的烟气CO₂回收治理技术却鲜有报道。醇胺法酸性气体脱除工艺(醇胺法)广泛应用于天然气净化等领域，是一种脱碳效率高、再生能耗低的成熟脱碳技术，可考虑应用于再生烟气脱碳过程中。利用Aspen HYSYS软件模拟醇胺法再生烟气CO₂吸收和解吸过程发现：混合胺液的组成和浓度会影响再生烟气CO₂的脱除效果，适当提高吸收压力及温度有利于吸收过程的进行；富胺液解吸过程的能耗主要取决于解吸率及操作压力，在解吸温度不高于胺液降解温度的条件下，应适当提高解吸压力。     

FCC再生烟气胺液吸收法CO2捕集技术研究

介绍了流化催化裂化(FCC)再生烟气特点以及超重力技术对胺液吸收法CO₂脱除率的影响。与其他有机胺液吸收剂相比，N-甲基二乙醇胺(MDEA)实际应用较多，选择MDEA法所得到的CO₂脱除率等相关数据更具有代表性。对MDEA法的模拟计算结果显示：MDEA法CO₂脱除率约为70.45%;引进超重力技术后，在不同的CO₂初始浓度下CO₂脱除率均可达到90%;随着离心加速度的提高，CO₂脱除率在达到峰值后基本保持不变。对FCC再生烟气胺液吸收法碳捕集技术发展方向进行了展望。     

MEA-PEHA复合溶液吸收/解吸CO2气体实验研究

为了开发性能优良的MEA/烯胺复配吸收剂,本研究采用自主设计的CO_2捕集吸收/解吸装置,通过测试烯胺及MEA/烯胺复配吸收剂的吸收速率、吸收量、解吸速率、解吸率等指标确定最佳单组分烯胺溶剂及其与MEA的最佳复配溶剂。研究结果表明,单溶剂中五乙烯六胺(PEHA)的吸收和解吸效果最好,解吸温度最低,是最佳的单组分烯胺吸收剂;不同物质的量浓度比(4∶6~9∶1)的MEA-PEHA复配溶液中,物质的量浓度配比为5∶5的MEA-PEHA复配溶液饱和吸收量最大(1.72mol),平均吸收速率最高(81.74×10~(-6) mol/s),解吸温度最低(68℃),平均解吸速率最大(137.09×10~(-6) mol/s)以及解吸率较高(95.23%),是CO_2捕集的最佳MEA-PEHA混胺体系。     

MEA二元复合胺溶液对CO2吸收的研究进展

全球温室效应日益加剧,CO₂减排刻不容缓,乙醇胺(MEA)法作为目前工业上应用最广泛、技术最成熟的烟气CO₂吸收方法,具有吸收速率快、成本低的优点,但是其能耗大、吸收量小和易损耗的缺点也很明显。针对目前常见的MEA二元复合胺溶液展开对比分析,阐述了MEA二元复合胺溶液的研究进展,总结了MEA吸收溶液中加入其他醇胺溶液形成二元复合胺溶液后在吸收速率、吸收量和再生能耗等方面对CO₂吸收效果不同程度的改善情况。基于总结与分析,提出了吸收剂开发需要从吸收机理、溶解度、吸收负荷、解吸速率、解吸操作条件以及再生能耗等方面进行综合比选的思路,可为新型吸收剂的开发提供一定的指导。     

MEA-PEHA复合溶液吸收/解吸CO_2气体实验研究

为了开发性能优良的MEA/烯胺复配吸收剂,本研究采用自主设计的CO_2捕集吸收/解吸装置,通过测试烯胺及MEA/烯胺复配吸收剂的吸收速率、吸收量、解吸速率、解吸率等指标确定最佳单组分烯胺溶剂及其与MEA的最佳复配溶剂。研究结果表明,单溶剂中五乙烯六胺(PEHA)的吸收和解吸效果最好,解吸温度最低,是最佳的单组分烯胺吸收剂;不同物质的量浓度比(4∶6~9∶1)的MEA-PEHA复配溶液中,物质的量浓度配比为5∶5的MEA-PEHA复配溶液饱和吸收量最大(1.72mol),平均吸收速率最高(81.74×10~(-6) mol/s),解吸温度最低(68℃),平均解吸速率最大(137.09×10~(-6) mol/s)以及解吸率较高(95.23%),是CO_2捕集的最佳MEA-PEHA混胺体系。     

CO2分离捕集技术的现状与进展

捕集来自煤、石油、天然气及其他燃料燃烧而产生的CO₂,用于提高油田采收率的方法（EOR）,既可以缓解资源短缺问题,同时可以缓解由温室效应引起的环境问题。为此,比较了吸附法、胺吸收法、离子液吸收法、CO₂水合物分离法、膜分离法和膜基吸收法等CO₂捕集方法,认为膜基吸收法由于其可操作性强、工业放大性好、吸收液再生循环效率高等优点,将是未来CO₂捕集的主要方法。同时指出应借鉴国外发展经验,进行自主技术创新,研究CO₂分离、富集、输送过程的技术难题,进一步克服技术障碍、降低CO₂捕集成本,尽早实现CO₂分离捕集的工业化,逐步建立适合中国国情的碳捕集技术体系。     

MDEA/正丁醇/水相变吸收剂的CO2吸收性能及动力学特性

N-甲基二乙醇胺(MDEA)/正丁醇/水相变吸收剂具有良好的相分离性能，具有大幅降低再生能耗的潜力。由于正丁醇取代了相变吸收剂中的部分水，且相变吸收剂在吸收过程中会发生分相，会对溶液的CO₂吸收性能和反应机理造成一定影响，且贫、富相间物质的转移也会对其动力学性能产生一定的影响。为此，研究了MDEA/正丁醇/水相变吸收剂的吸收性能，并通过¹³C NMR表征测试了不同CO₂负荷下溶液的物质组成，分析了MDEA/正丁醇/水相变吸收剂的传质-反应机理，在此基础上探究了其动力学特性。结果表明，溶液中正丁醇的加入，提高了溶液前9 min的初始CO₂吸收速率，随着正丁醇含量的升高，溶液的CO₂吸收速率出现先增高后降低的趋势，CO₂吸收负荷逐渐降低。物理溶剂正丁醇不参与反应，相变吸收剂中MDEA与CO₂的反应遵循碱催化水和反应机理；分相后贫相溶液主要为MDEA、正丁醇和水，富相溶液主要为MDEA与CO₂的反应产物。在CO     

低共熔溶剂用于CO2捕集的研究进展

低共熔溶剂(DESs)具有原料廉价易得、化学稳定性好、可设计、合成工艺简单、可循环使用和绿色环保等优点,在CO₂捕集领域受到广泛关注。重点综述了近年来DESs用于CO₂捕集的研究进展,总结了DESs捕集CO₂的能力,分析了DESs捕集CO₂的影响因素和DESs的循环使用性能,归纳了DESs捕集CO₂的机理(包括物理吸收、化学吸收和物理化学协同吸收),并总结了CO₂在DESs中的溶解度计算模型。分析发现,DESs捕集CO₂的影响因素中,温度、压力和水含量(质量分数)均对CO₂的捕集有影响,且DESs的结构是重要的影响因素;大部分DESs可循环使用;CO₂在DESs中溶解度计算模型的建立有效推动了DESs捕集CO₂的进一步发展。最后,指出了DESs捕集分离CO₂所面临的主要问题并对进一步的研究工作进行了分析讨论。     

CdS/CeO2异质结纳米光催化剂催化还原CO2的研究

采用水热法制备CdS/CeO₂异质结纳米光催化剂，并采用X射线粉末衍射、高分辨率透射电子显微镜、紫外-可见光谱等对所合成催化剂的物理化学性质进行表征，评价其光催化CO₂还原性能。结果表明：相比于CdS及CeO₂纳米颗粒，CdS/CeO₂异质结纳米光催化剂可拓宽催化剂的可见光吸收范围，降低带隙，有效延缓电子-空穴对的复合，降低电弧半径及电子-空穴对转移运动电阻，从而提高催化剂的可见光感应范围及光催化活性，证实半导体复合制备的异质结纳米结构可有效提高催化剂光催化还原CO₂的活性；1 mmol Cd(OOCCH₃)₂·2H₂O水溶液中加入100 mg CeO₂纳米颗粒所制备的异质结纳米光催化剂CdCe-100具有最优的光催化CO₂还原性能，在反应时间为10 h时，CO产率为213μmol/g, CH₃OH产率为1 534μmol/g,且重复利用6次时催化...     

二氧化碳捕集技术研究进展及其在驱油中的应用

控制二氧化碳(CO₂)排放对保护环境至关重要。综述了目前主流的CO₂捕集技术,包括吸收法和吸附法。介绍了膜分离、离子液体和超重力等化工过程强化技术分别结合吸收法和吸附法在CO₂捕集中的研究进展。CO₂驱油(CO₂-EOR)是CO₂捕集后重要的封存及利用方式,介绍了化学吸收法CO₂捕集应用于CO₂-EOR项目的典型案例。指出需要进一步降低目前CO₂捕集技术的能耗和成本、提高CO₂-EOR注入气源的质量和纯度,并对未来CO₂捕集、利用和封存技术的发展进行了展望。     

N-甲基二乙醇胺和三乙烯四胺混胺吸收CO_2性能的研究

以N-甲基二乙醇胺(MDEA)和三乙烯四胺(TETA)为原料配制5种混胺总含量为30%(φ)的吸收剂用于吸收CO2,在自制的吸收/解吸实验装置中考察混胺配比和吸收剂使用次数对吸收剂性能的影响。实验结果表明,吸收剂Ⅲ(26%(φ)MDEA+4%(φ)TETA)的吸收/解吸性能最好;在101.33 Pa和298.15 K的条件下,吸收剂Ⅲ对CO2的吸收量为0.8 699 mol/mol,平均吸收速率为1.880 mmol/s;在101.33 Pa和383.15 K的条件下,吸收剂Ⅲ对CO2的解吸率为91.61%;与第1次使用相比,吸收剂Ⅲ第4次使用时,CO2吸收量降低了26.8%,CO2解吸率降低了15.7%;使用4次后,吸收剂Ⅲ的质量和p H虽有所降低,但仍具有较佳的吸收/解吸性能。     

天然气胺法脱碳吸收反应热实验研究

采用自主设计的绝热反应量热仪测定了N-甲基二乙醇胺(MDEA)、哌嗪(PZ)以及2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)在不同条件下吸收CO₂的反应热,考察了CO₂负载量、总胺质量分数、温度、压力及混合溶液的配比等对吸收反应热的影响。结果表明：MDEA溶液的反应热明显低于PZ和AMP,其反应热范围为50～55 kJ/(mol CO₂),而PZ和AMP的反应热范围为65～70 kJ/(mol CO₂);各影响因素对反应热变化规律影响程度不同,其中醇胺种类影响最大,其次为CO₂负载量。在MDEA溶液中添加PZ或AMP构成的二元复配胺液,其反应热相比于MDEA溶液分别提高了5～10、10～12 kJ/(mol CO₂)。在二元复配胺液38%MDEA+2%PZ基础上,分别加入AMP、乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)以及三乙胺(TEA)构成的三元复配胺液中,加入MEA和DEA后反应热升高较为明显,分别达到了78和73 kJ/(mol CO₂)...