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有机胺溶液吸收二氧化碳基础研究

钟战铁

  由于全球对CO_2减排问题的重视,以及CO_2在工业生产领域的广泛应用,如何用胺溶液从烟道气中更高效、经济的收集CO_2正越来越引起人们的兴趣。本文通过对混合胺体系吸收特性的研究,和MDEA溶液吸收CO_2传质-反应模型的建立,为更深入开展这方面的研究积累了必要的实验数据和理论基础。在双搅拌釜中,对总胺浓度为30mass%的MDEA+MEA或MDEA+DEA溶液吸收CO_2的吸收效果进行了考察,测定了混合胺溶液吸收CO_2的反应速率随时间,和吸收量的变化关系。总结认为10mass%MEA+20mass%MDEA较适合于工业应用,并考察了该溶液在不同的温度下吸收速率的变化。探讨了MDEA与MEA混合胺溶液之间的吸收特性和交互作用。在P=0.15atm;T=298K;k/;2.2×10”m/s的操作条件下,2.0mol/L MDEA、0.3mol/L MEA+1.7mol/LMDEA、0.5mol/LMEA+1.5mol/LMDEA三种体系的吸收增强因子分别是2.3、13.4、20.6。,交互作用系数B对于研究混合胺特性是至关重要的,但是对其定量研究鲜有报道;根据实验结果和理论计算得到了总胺浓度2.0mol/L,MEA浓度0.3~0.5Smol/L的MEA+MDEA混合胺溶液体系的交互作用系数B(L:CO_2吸收负荷):: (上):0.12十0.35·e—i,‘.01‘通过求解MDEA吸收体系的膜模型方程,对传质-反应方程的数值计算方法进行了研究,该模型由扩散-反应方程(4个)和化学平衡方程(2个)联立得到(严格模型)。结合实验结果,比较了严格模型得到的预测值和简化模型(该模型假定CO_2与MDEA的反应是不可逆的拟一级反应)的结果。简化模型得到的预测值大于实验结果,并且误差较大。当MDEA浓度大于1500mol/ms时,相对偏差大于15%(实验条件:T=303K;L=0.1;p=1atm;kL‘=2.8×10—5m/s);在CO_2在20 kPa~100 kPa的范围内,平均相对偏差达到36.0%(实验条件:T=303K;L=0.005;MDEAtom=2000mol/m~;kLu=2.8×10—’m/s)。严格模型和实验数据吻合的比较好。在T=303K;L=0.1;p=1atm;kL’:2.8×10—5m/s实验条件下,MDEA溶液浓度500~2500moL/m3,其最大相对偏差小于10%:在CO_2在20kPa~100kPa的范围内(T=303K;L=0.005;MDEAto,a~=2000mol/m3;kL~=2,8x10—5rids),平均相对偏差为9.01%,远小于简化模型(36.0%)。……   
[关键词]:CO_(2);吸收;MEA;MDEA;传质-反应模型;混合胺
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:浙江大学2002年