新型有機(jī)叔胺溶劑吸收二氧化碳性能的研究.pdf

1、經(jīng)濟(jì)發(fā)展使人類對(duì)化石燃料的需求不斷增加，導(dǎo)致二氧化碳(CO2)的排放量逐年提高，造成越來(lái)越嚴(yán)重的全球“溫室效應(yīng)”等氣候問(wèn)題，但與此同時(shí)CO2又是潛在的資源（尤其是在油田注氣驅(qū)油等新領(lǐng)域的應(yīng)用）。因而良好的CO2捕獲技術(shù)不但能有效緩解氣候問(wèn)題還能帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。有機(jī)胺溶液捕獲CO2技術(shù)因其良好的吸收和解吸性能成為CO2捕獲的首選方法，而開(kāi)發(fā)具有較好吸收性能的吸收溶劑是有機(jī)胺溶液捕獲CO2技術(shù)的關(guān)鍵。
　　4-二乙基-2-丁醇(D

2、EAB)、1-二乙氨基-2-丙醇(1DEA2P)、1-（2-羥乙基）哌啶(1-(2-HE)PP)和1-（2-羥乙基）吡咯烷(1-(2-HE)PRLD)作為新的有機(jī)胺溶液，其CO2吸收性能是其能否作為新型CO2吸收溶劑的關(guān)鍵因素。因此本文主要探究了DEAB、1DEA2P、1-(2-HE)PP和1-(2-HE)PRLD溶液在不同溫度條件下的pKa，其與CO2反應(yīng)過(guò)程中的各個(gè)離子隨CO2負(fù)載變化的離子形成曲線，其CO2平衡溶解度，其吸收CO2

3、的吸收熱，以及其與CO2反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)進(jìn)行研究;同時(shí)與MEA及MDEA等工業(yè)應(yīng)用較為成熟的吸收溶劑的CO2吸收性能進(jìn)行全面的比較，并評(píng)估該四種溶劑作為CO2商業(yè)化溶劑的可能性。本文實(shí)驗(yàn)測(cè)得了DEAB、1DEA2P、1-(2-HE)PP和1-(2-HE)PRLD溶液在不同溫度下的pKa，發(fā)現(xiàn)四種溶液的pKa值隨著溫度的升高而降低，同時(shí)建立了四種胺溶液的pKa隨溫度變化的關(guān)系式，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這四個(gè)關(guān)系式能夠很好的預(yù)測(cè)這四種胺溶液在不同溫度下的pK

4、a值。為了更好地理解DEAB、1DEA2P、1-(2-HE)PP和1-(2-HE)PRLD溶液吸收CO2過(guò)程以及建立完整的DEAB、1DEA2P、1-(2-HE)PP和1-(2-HE)PRLD溶液溶液吸收CO2體系的氣液平衡模型，本文探究了DEAB、1DEA2P、1-(2-HE)PP和1-(2-HE)PRLD溶液與CO2反應(yīng)體系中各個(gè)離子濃度隨CO2負(fù)載變化的曲線，同時(shí)探究了DEAB、1DEA2P、1-(2-HE)PP和1-(2-HE)

5、PRLD溶液吸收CO2過(guò)程中各個(gè)離子與pH之間的二維關(guān)系模型;同時(shí)還建立其了DEAB、1DEA2P、1-(2-HE)PP和1-(2-HE)PRLD溶液，pH值與溫度之間的三維體系模型。發(fā)現(xiàn)該二維關(guān)系模型以及三維關(guān)系模型能夠很好的用于該四種胺溶劑的吸收CO2過(guò)程中各個(gè)離子的變化曲線的呈現(xiàn)和預(yù)測(cè)。本文同時(shí)測(cè)量2mol/L的DEAB、1DEA2P、1-(2-HE)PP和1-(2-HE)PRLD溶液在溫度為298-313K，CO2分壓為8-10

6、1kPa的條件下的CO2平衡溶解度。結(jié)果發(fā)現(xiàn)這四種胺溶液的CO2平衡溶解度隨著溫度的升高而降低，隨著CO2分壓的增加而增加。運(yùn)用吉布斯赫姆霍茲方程估計(jì)了DEAB、1DEA2P、1-(2-HE)PP和1-(2-HE)PRLD溶液吸收CO2的吸收熱的值分別為-41.4kJ/mol、-43.6kJ/mol、-34kJ/mol及-34.2kJ/mol。
　　利用電化學(xué)快速分析儀測(cè)得DEAB溶液在濃度為100-900mol/m3，溫度為29

7、8-313K的條件下吸收CO2的一級(jí)反應(yīng)速率常數(shù)ko，1DEA2P溶液在濃度為120-751 mol/m3，溫度為298-313K的條件下吸收CO2的一級(jí)反應(yīng)速率常數(shù)k0;1-(2-HE)PP溶液在濃度為200-1000mol/m3，溫度為298-313K的條件下吸收CO2的一級(jí)反應(yīng)速率常數(shù)k0。1-(2-HE)PRLD溶液在濃度為200-1000mol/m3，溫度為298-313K的條件下吸收CO2的一級(jí)反應(yīng)速率常數(shù)k0。同時(shí)建立了D

8、EAB、1DEA2P、1-(2-HE)PP和1-(2-HE)PRLD溶液吸收CO2的動(dòng)力學(xué)模型。發(fā)現(xiàn)該模型能夠很好地預(yù)測(cè)DEAB、1DEA2P、1-(2-HE)PP和1-(2-HE)PRLD溶液吸收CO2過(guò)程中的反應(yīng)速率常數(shù)，DEAB、1DEA2P、1-(2-HE)PP與1-(2-HE)PRLD的平均偏差分別為5.8％、8.0％、8.3％與6.1％。
　　為了全面評(píng)估DEAB、1DEA2P、1-(2-HE)PP與1-(2-HE)P