超重力反应器强化有机胺吸收剂CO2捕集性能研究
近年来全球气候变暖现象日益严重，而CO2作为一种主要的温室气体，其排放量占总温室气体的80％左右，为了缓解气候变暖带来的严重环境问题，各国都面临着CO2减排的艰巨任务。醇胺溶液化学吸收法是目前工业应用较为广泛的CO2捕集技术，具有吸收容量大、净化程度高、可再生等优点，但醇胺吸收法较多在传统塔设备中进行吸收分离，受限于设备传质效率低，设备尺寸大等问题，难以实现CO2气体的高效捕集。 超重力技术是一种新型的化工过程强化技术，具有高效的气液传质效果，基于此，本文吸收部分主要考察羟乙基乙二胺溶液(AEEA)在旋转填充床(RPB)中脱除CO2的效果，获取该过程中工艺操作条件对CO2脱除率的影响规律，以及获取CO2脱除过程中RPB强化传质的基本过程参数，如气相体积传质系数(KGa)，为后续过程放大提供基础和支撑。解吸实验部分选取AEEA溶液和南化院MA-1混合胺溶液的富液，从再生率、传质系数、传质单元高度等方面，来考察用RPB替代传统解吸塔的实验效果。 吸收实验结果表明，随着超重力水平和吸收温度的升高，气相体积传质系数和CO2脱除率先增大后趋于平缓;随着吸收剂质量浓度的增大，气相体积传质系数和CO2脱除率先增大后减小;随着气液比和进口CO2浓度的增大，气相体积传质系数和CO2脱除率逐渐减小。获得较优的工艺条件为:超重力水平87～116，气液比140～160L/L，吸收剂质量浓度25％。与传统塔设备相比，在RPB中AEEA吸收CO2的传质系数要高出一个数量级，有利于该体系在实际工业应用中的放大，以及减小设备占地面积和成本。此外，将人工神经网络(ANN)模型应用于RPB中KGa的预测，最终模拟结果与实验结果的误差小于±10％。 再生实验结果表明，采用RPB替代传统解吸塔进行醇胺溶液再生研究是可行的，而且RPB对于解吸过程的强化作用以及降低设备成本有着非常重要的意义。AEEA和混合胺两种体系的结果表明，转子转速、富液流量、再沸器停留时间以及富液中CO2负载对再生率和液相体积传质系数都存在积极的作用，但是增大再沸器停留时间又会增大能耗，对再生系统造成不利的影响。本实验研究中，获得的适宜操作条件为转速1000～1200rpm，再沸器停留时间为10min，且RPB内传质和传热系数均可达到传统解吸塔的3.5倍。
超重力反应器;有机胺吸收剂;二氧化碳;捕集性能
北京化工大学
硕士
化学工程与技术
陈建峰
2018
中文
TQ028.17;X701
2023-07-10（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）