N-甲基二乙醇胺吸收CO2的热力学模型研究.pdf

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1、第36卷第3期2015年6月能源化工EnergyChemicalIndustryV01．36No．3Jun．，2015Ⅳ一甲基二乙醇胺吸收C02的热力学模型研究术郑园园(南化集团研究院江苏省企业院士工作站，江苏南京210048)摘要：采用非随机双流体电解质(E-NRTL)热力学模型，通过拟合Ⅳ一甲基二乙醇胺(MDEA)的热容数据，MDEA—H：0二元体系的气液平衡、热容和混合热数据，以及MDEA—H：0一cO：三元体系的气液平衡、热容和吸收热数据，建立了MDEA吸收CO：的热力学模型，并将气液平衡、热容、混合热和吸收热数据的模型计算值与试验值进行了比对。MDEA-H：O-CO：体系的

2、核磁共振(NMR)组成数据被用来验证模型的准确性。关键词：^L甲基二乙醇胺c0：吸收热力学模型非随机双流体电解质模拟中图分类号：TQ028．8文献标识码：A文章编号：2095—9834(2015)03—0048—06StudyonthermodynamicmodelforC02adsorptioninaqueousN-methyldiethanolaminesolutionZHENGYuanyuan(ResearchInstituteofNanjingChemicalIndustrialGroup，EnterpriseAcademicianWorkstationinJiangsuPr

3、ovince，Nanjing210048，China)Abstract：ThethermodynamicmodelforC02adsorptioninaqueousN-methyldiethanolamine(MDEA)solutionisdevelopedusingtheelectrolytenonrandomtwo—liquidmodel．TheheatcapacitydataareregressedforMDEA，thevapor—liquidequilibrium(VLE)，heatcapacityandexcessenthalpydataareregressedforthe

4、MDEA-H20binarysystem，andtheVLE，heatcapacityandheatofadsorptiondataareregressedfortheMDEA—H20一C02ternarysystem．ThecalculatedVLE，heatcapacity，excessenthalpyandheatofadsorptionfortheMDEA—H20-C02ternarysystemiscomparedwithexperimentaldata．ThemodelisvalidatedbytheNMRspectroscopicdata．Keywords：N-meth

5、yldiethanolamine；carbondioxide；thermodynamicmodel；electrolytenonrandomtwo-liquidmodel；simulation二氧化碳捕集、利用及封存技术(CCUS)是针对大气CO，含量增高导致的全球气候变暖而提出的全球性解决方案之一。醇胺吸收法作为经济与技术层面最成熟的技术，是实现二氧化碳捕集的重要工艺过程。但目前醇胺吸收法存在着捕集效率低、过程能耗高等问题。因此，为了探索高效率、低能耗的捕集技术，有效地进行吸收过程的工艺设计和能耗优化，需要建立精确的热力学模型来计算吸收过程的热动力和传质。醇胺溶液是一种含有电解质的

6、混合溶剂体系，严格的计算需要采用电解质热力学模型。目前常用的电解质混合溶剂热力学模型主要有Clegg-Pitzer电解质模型、非随机双流体电解质模型(E—NRTL)和通用似化学电解质模型(eUNIQUAC)，其中E-NRTL模型适用范围广、精度高，可用于处理电解质溶液的汽液、液液、固液平衡及混合溶剂电解质体系，还可应用于酸性气体与醇胺水溶液所构成的弱电解质系统的热力学非理想性计算‘1。21。Ⅳ一甲基二乙醇胺(MDEA)是目前除了乙醇胺(MEA)之外最常用的脱除工业气体中的二氧化碳的醇胺溶剂，其脱碳的主要优点是吸收CO：时吸收热低、溶剂腐蚀性小和降解程度低。本研究以MDEA为例，采用E

7、-NRTL热力学模型，通过拟合气液平衡、热容、吸收热及混合热数据，在Aspen收稿日期：2015-03-25。作者简介：郑园园(1987一)，女，江苏盐城人，硕士研究生，助理工程师，研究方向为气体分离工程。E—mail：zhengyynanjing@163．con。+基金项目：国家科技支撑计划项目课题五(2012BAC24805)和课题一(2012BAC24801)。郑园园N一甲基二乙醇胺吸收CO：的热力学模型研究·49·Plus软件中建立MDEA吸收CO