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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
基于 1,3-丙二胺的少水吸收剂制备及CO2吸收特性研究
  • 146
  • 作者

    钱新凤李大才汪鑫吴克峰匡磊慕晓炜侯大伟张达光古李娜

  • 单位

    中国大唐集团科学技术研究总院有限公司华东电力试验研究院广东大唐国际雷州发电有限责任公司东南大学能源热转换及其过程测控教育部重点实验室

  • 摘要
    化学吸收法作为目前广泛应用的碳捕集技术,仍然存在再生能耗高的问题,前人的研究中可以看到大量关于新型化学吸收剂如两相吸收剂、无水吸收剂的结论,但是关于少水吸收剂的研究鲜有报道。为了解决常规吸收剂吸收速率慢、吸收负荷低、分相比高的缺点,构建了以1,3-丙二胺为反应剂的少水吸收剂。通过添加不同叔胺分相剂、非水溶剂与醇胺以1:2:1的质量比分别组成两相吸收剂,在恒温水浴锅中保持40 ℃后,通入二氧化碳吸到溶液中进行吸收,吸收结束后测试吸收液的性能。对比吸收负荷、分相比、黏度等关键性能,筛选出性能优良的1,3-丙二胺/四甲基乙二胺与1,3-丙二胺/二乙二醇二甲醚组成的少水吸收剂,吸收二氧化碳后可以发生液液分相,其中1,3-丙二胺/四甲基乙二胺吸收负荷最高可以达到3.85 mol/kg,富相占比为54%;1,3-丙二胺/四甲基乙二胺吸收负荷最高可以达到3.11 mol/kg,富相占比为75%;再将1,3-丙二胺/四甲基乙二胺中的水替换为非水溶剂进行测试,得到1,3-丙二胺/四甲基乙二胺/二乙二醇二甲醚组成的少水吸收剂,吸收负荷为3.69 mol/kg,是30%MEA化学吸收剂吸收负荷的2.37倍,并且对比不加入非水溶剂的两相吸收剂分相比大幅下降为39%,黏度也降低为83.4 mPa·s,仅是加入前的55%,与目前研究得到的少水吸收剂黏度相当,可以匹配现有的捕集换热系统;分相时间从7 min缩短为1.5 min;分相比和黏度的大幅度降低有利于降低再生能耗。经过5次吸收-解吸循环实验测得,1,3-丙二胺/四甲基乙二胺/二乙二醇二甲醚吸收负荷在第二次吸收后逐步降低,但是降幅较小趋于稳定,循环负荷为2.64 mol/kg,具有良好的重复稳定性。经核磁检测可以推测吸收二氧化碳后的反应机理,1,3-丙二胺/四甲基乙二胺/二乙二醇二甲醚吸收二氧化碳后,1,3-丙二胺与二氧化碳反应会形成中间产物氨基甲酸酯,中间产物与1,3-丙二胺再次结合生成氨基甲酸盐;整个反应中1,3-丙二胺作为主要吸收剂,四甲基乙二胺和非水溶剂不参与吸收反应。
  • 关键词

    两相吸收剂二氧化碳吸收13-丙二胺分相机理少水吸收剂

  • 文章目录
    0 引 言
    1 实验部分
    1.1实验试剂
    1.2实验方法
    1.2.1 吸收筛选装置
    1.2.2 核磁共振(NMR)测试
    2 结果与讨论
    2.1 叔胺分相剂的吸收性能筛选
    2.2 非水溶剂分相剂的吸收性能
    2.3少水吸收剂体系构建
    2.4 吸收-解吸循环实验
    2.5 反应机理
    3 结 论
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