吸收法分离CO2的吸收液试验研究

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1、第26卷第4期华东交通大学学报V01．26No．42009年8月JournalofEastChinaJiaotongUniverslt?Aug．，2O09文章编号：1005—0523(2009}04—0030—04吸收法分离CO2的吸收液试验研究王秋华，张卫风，袁爱军2(1．华东交通大学土木建筑学院，江西南昌330013；2．杭州绿城西子房地产集团有限公司，浙江杭州330006)摘要：在小型试验装置上，利用模拟烟气针对不同浓度下MEA(一乙醇胺)、MDEA(甲基二乙醇胺))和AAAP(氨基乙酸钾)吸收剂的水溶

2、液进行分离CO2试验，考察了三种吸收液对C02吸收和解吸能力。试验结果表明：三种吸收液在吸收C02时，其碳化度都随时间的增加而上升，MEA和AAAP吸收液的吸收能力要远远好于MDEA吸收液；对于三种吸收液的解吸，MDEA吸收液在较短的时间内，其解吸就达到了一个稳定状态，表现出良好的解吸效果，而MEA和AAAP吸收液解吸所需时间较长，解吸效果弱于MDEA吸收液。关键词：环境工程学；化学吸收；二氧化碳；吸收液中图分类号iX701．7文献标识码：A随着各国对全球温室效应的日益重视，各种温室气体减排的研究得到了很大的

3、发展，由于在产生温室效应的温室气体中，c02对温室效应的贡献最大J，cO2的减排问题尤其得到了人们的关注。利用有机胺溶液脱除co／的文献最早见于上世纪20年代、3J，经过80多年的发展，现在有机胺溶液已经成为应用最广泛的co2吸收剂[。工业上应用最多的是MEA(一乙醇胺)，随着研究的深入，其它有机胺溶液也开始逐渐成为研究的热点。目前大部分研究者选用的吸收液是MEA，MDEA，DEA，AMP等有机胺5l，而氨基酸盐吸收液如丙氨酸、二甲基氨基酸、二乙基氨基酸等逐渐引起人们的关注，但目前研究较少[6l。本文主要是进

4、行单一有机胺和氨基酸盐类吸收液对CO2的吸收和解吸的试验。采用的胺溶液主要是MEA和MDEA的水溶液，氨基酸盐类吸收液为AAAP的水溶液，通过鼓泡式的直接接触装置进行吸收液吸收和解吸测试分析，研究不同吸收剂、不同浓度的吸收液的吸收和解吸特性，为进一步的研究和应用积累数据和经验。1吸收液与CO2反应机理co2与MEA的反应机理已经得到公认，这种机理首先是由Caplow[7]于1968年提出来的，Danckwerts8在1979年又再次提到了它。目前普遍认为co2与MEA反应会生成一种两性离子(zwitterio

5、n)中间产物：COz+RNHz~RNHzCOO一(1)然后溶液中的其它MEA分子将两性离子去质子化，形成一种质子化的产物(基物)和氨基甲酸盐离子：RNH2CO0一+RNH2RNHCOO一+RNH3(2)总反应式：2RNH2+CO2RNHCO0一+RNH3(3)MDEA是一种叔胺，其分子结构的氮原子上没有氢，无法反应生成两性离子，因此MDEA溶液不像收稿日期：2009—05—16基金项目：国家自然科学基金资助项目(50676083)；江西省教育厅科学技术研究项目(GJJ08249)作者简介：王秋华(1977一)

6、，女，山东临清人，讲师，硕士，主要研究方向为环境微生物和大气污染及其控制。第4期王秋华，等：吸收法分离C02的吸收液试验研究31MEA那样能直接和c02进行反应，Bosch等人[9_认为MDEA与co2的反应如下所示：co2+H2O~--H+HCO3一(4)H+R2CH3N~---R2CH3NH(5)总反应式：R2CH3N+C02+H2OR2Cn3NH+HCO3一(6)以上反应中MDEA与co2不能直接反应，仅仅起到催化CO2水解的作用。反应(4)是C02的水解反应，该反应属于慢反应，是MDEA与CO2反应的

7、前提，反应(5)是瞬间可逆反应，因此反应(4)就是MDEA与C02反应的控制步骤。试验用AAAP与C02的反应机理与MEA的类似，均为快速反应。试验采用的AAAP、MEA和MDEA与co2的反应均为放热可逆反应，因此在高温条件下，上述反应可以向逆反应方向进行，将cO2从吸收液中释放出来，达到将吸收液解吸的效果。2试验设备和试验方法2．1试验设备采用自制的吸收和再生小型试验装置，对吸收液的吸收和再生特性进行了研究：吸收装置采用特制的尖嘴玻璃管进行鼓泡，如图1所示；再生装置采用控温电炉(1000w)作为加热源进行

8、加热再生，如图2所示，再生过程中蒸发的水经冷凝收集后返回吸收液中。号搅拌器图1直接接触装置的吸收装置图图2直接接触装置的解吸部分2．2试验方法主要考察在MEA、MDEA和AAAP的单一水溶液对cO2的吸收速率、吸收容量和吸收液富液的解吸再生情况，试验条件为温度298K下，大气压力1arm，控制co2流量为100mL·min～，为了便于对比，直接采用纯co2进行吸收，鼓泡的同时开动磁力搅拌器，以恒定的