二氧化碳捕集吸收剂开发报告

化学吸收法捕集二氧化碳研究报告部门：XXX编写：陇东人时间：XX1绪论1.1温室效应及CO2的排放地球气候正经历一次以温室效应为主要特征的全球变暖。据政府间气候变化专业委员会(IPCC)报告川，从19世纪后期至今的100多年中，全球近地面气温平均升高了0.3~0.6C,与此同时，全球海平面平均升高了10~20cm°如果不及时采取控制措施，到21世纪末，全球气温将上升约3°C,海平面上升65cm。我国气候变化趋势与全球基本一致。近百年来，我国平均气温上升了0.4-0.5C【2】。全球气候变暖的主要原因在于温室性气体的大量排放。主要温室性气体有二氧化碳、屮烷、一氧化二氮、臭氧和三种氯氟烧等二其中CO2对温室效应负主要责任，占60%以上，屮烷占20%,N20＞氯氟炷等工业气体和臭氧占剩下的20%因此，控制温室效应和全球气候变化，关键是控制C02的排放。我国能源消费结构不合理，以煤为主，煤炭产量和消费量居世界首位。从图1-1可以看出我国煤炭占总能源消耗量的67.8%,而世界平均能源消费中煤炭仅占总能源消耗量的25.7%。能源转化与利用效率低。图1-1我国/世界能源消费结构国家科技部的统计资料显示，2006年我国排放CO257亿吨，人均4.32吨,已超过全球人均4.18吨的水平，钢铁、水泥和电力等行业的年排放量正以约15%的高速增长，如不采取有效描施加以抑制，我国CO2排放量的高速增长将危及国家节能减排LI标的实现；煤化工石油、化工、汽车、有色冶金和建筑等行业的CO2排放量也呈快速增长的趋势⑶。因此研究热电厂的CO2排放问题对我国温室效应气体排放的控制，对于解决全球变暖和温室效应问题具有极其重要的意义。1.2化学吸收技术烟气中二氧化碳捕集的方法大的方面可分为三种：物理吸收法、化学吸收法、物理化学吸收法，诸如最近出现的离子液体吸收法和膜分离法我们可以将其分别归结在化学吸收法和物理吸收法中。鉴于LI前我们研究开发的主要方向是化学吸收法，因此这里主要讨论化学吸收法所涉及到的一部分内容。化学吸收法技术成熟，运行稳定，鉴于此，世界各国的CO2捕集装置大部分使用的是该方法。随着工业的不断发展和科研人员对于该方法的不断完善，U前该法捕集到的CO2纯度以可达到99%以上，是一种最具有工程可行性的CO2减排方案。该技术在化工行业已较为普遍和成熟，对CO2的捕获效果好，如能成功解决的溶剂再生能耗较大等问题，在电力行业将有更好的应用前景。1.3化学吸收技术原理气体吸收技术是指气体混合物中的一种（或多种）组分从气相转移到液相的过程;气体解吸是与吸收相反的过程，即溶质从液相中分离出来而转移到气相的过程（用情性气流吹扫溶液或将溶液加热或将其送入减压容器中使溶质放出）。吸收与解吸的区别仅仅是过程中物质传递的方向相反，它们所依据的原理并无差别。若气体溶质进入液相之后与溶剂或预先溶解在溶剂里的其他物质进行化学反应，则所进行的过程称为化学吸收。化学吸收技术分离CO2气体的原理主要是采用碱性洛液对CO?气体进行溶解分离，然后通过解吸分离出CO2气体，同时对溶剂进行再生的过程。典型的化学吸收溶剂主要有钾碱或钠碱、氨水、醇胺类水溶液（如MEA.DEA和MDEA等）⑷。1.4化学吸收技术工艺及设备烟气在进入捕集装置之前，要对其进行预处理，U的是减少原烟气中固体颗粒，少量的so?等，以免进入系统污染吸收剂。一般的做法是在吸收塔前布置碱

洗装置对其进行预处理。预处理的烟气首先进入吸收塔与塔顶喷淋下的吸收剂逆向接触，CO2从气相转移至液相中，吸收塔出口烟气加热后去烟囱，吸收后的富液经泵打到解吸塔顶部做解吸，解吸产生的CO2经压缩脱水后至气体储罐，解吸完的贫液经泵打至吸收塔顶部循环使用。出口气加為后去烟囱破收塔贫胺冷却器升压泵交换器I污花co：压*脱水出口气加為后去烟囱破收塔贫胺冷却器升压泵交换器I污花图1-2典型的化学吸收法捕集C02工艺图从图1-2中可以看出，该工艺的主要设备有：吸收塔、解吸塔、再沸器、贫富液交换器、各类冷却器、各类循环泵，冷凝器、溶液储罐等其他辅助设施。烟气预处理装置根据处理工艺的不同设备也不同。2化学吸收技术对吸收剂的要求工业中最早用于吸收二氧化碳的溶剂主要是某一种单一化学试剂的一定浓度的水溶液，例如MEA水溶液、氨液、MDEA的水溶液等等，随着科技的发展以及科研人员在这一方面研究的不断深入，逐步提出了混配试剂的概念，所谓混配试剂顾名思义就是选择若干种单体试剂，按照一定的比例混合在一起，达到提升溶剂整体性能的LI的。一种理想的二氧化碳吸收剂（无论是单体试剂还是混配试剂），应该具备以下十点性质：1、 具有较高的选择性。2、 具有较高的吸收容量和吸收速率。3、 具有较强的解吸能力和解吸速率。4、 沸点较低，挥发性低，反应焙低，溶剂损失较小。5、 具有一定程度的抗氧化性。6、 具有较低的腐蚀性。7、 能够兼容抗氧化剂和抗腐蚀剂。8、 （对于液体）粘度较小，凝固点低，无明显恶臭味，吸收前后溶液不变色。9、 无毒无害，便于运输。10、 价格低廉。事实上，同时满足以上性质的溶剂LI前还没有被发现，从某种程度上可以说这样的溶剂是不存在的，因此，我们的主要工作是努力找到一种溶剂，尽量多的满足以上条件。□前被业内广泛认可的混配试剂是以一种单体试剂为主体，选择其他单体试剂作为活化剂或者作为具有某一特定的功能的“引发剂”被添加在其中，达到混合后综合指标优于各单体试剂的目的。2.1胺类CO2吸收溶剂的性质下表（表1）列出了目前在测的所有单体试剂：表1.在测单体试剂的物化性质序号名称简写沸点（°C）颜色整体评价1-乙醇胺MEA170无色吸收较强，解吸较差，粘度较小。2二乙醇胺DEA217无色吸收一般，解吸较好，粘度大。3二乙醇胺TEA191-193浅黄色吸收弱，解吸强，粘度大。4•乙烯三胺DETA199-209黄色吸收强劲，解吸较差，有较强挥发性，粘度较MEA小。5二乙烯四胺TETA266-267浅黄色吸收强劲，解吸较差，有较强挥发性，粘度较较小。62■氨基2甲基亠丙醇AMP165无色吸收较MEA强，解吸较好，粘度适中，挥发小。7无水哌嗪PZ147无色吸收较AMP强，解吸较差。

序号名称简写沸点（°C）颜色整体评价8N-甲基二乙醇胺MDEA246-248无色吸收速率低，容量小，解吸强劲，粘度较小，挥发小。9「Il•醇按DGA218-224无色吸收低，解吸一般，粘度小。10N-（2男乙基）乙二胺AEEA238-240红棕色吸收较强，和DETA持平，解吸一般，粘度适中。11二异丙醇胺DIPA249-250无色吸收差，解吸较好，白色固体。12无水乙二胺EDA118黄色吸收很强，解吸很差，有胺臭。粘度适中。13••乙胺D1A55.9黄色吸收较强，解吸强劲，有强烈氨臭味，挥发性很强。14N.N・二甲基乙醇胺DMEA134-136无色吸收很差，解吸未知，易挥发，有胺味。152-（甲氨基）乙醇NMEA159无色吸收较好，解吸较好，粘度小，挥发较小。163-氨基丙醇APA187-188无色吸收一般，解吸较差，粘度小。172-氨基2甲基-1.3丙二醇AMPD100-110上C吸收很差，解吸未知，价格昂贵。注：1.颜色均指一次吸收后颜色。吸收和解吸均指吸收和解吸容量的大小。3化学吸收技术中单体试剂的选择本项U我们主要注重于开发混配试剂，这里我们定义混配试剂中主体的概念，即在一种混配试剂中，含量占绝大多数或者含比例最高的一种单体试剂我们称为该混配试剂的主体，其余的统称为非主体添加剂。例如，对于MEA+MDEA+PZ（12:5:1）这种混配试齐I」，MEA所占比例最高，那么MEA就称为该种混配的主体，而MDEA和PZ则统称为非主体添加剂。理论上来讲，表1所列单体试剂均可作为混配试剂的主体，但在实际中，我们认为主体必须具有如下性质，即：高的吸收性能和解吸性能；

高的吸收性能，解吸性能一般；高的解吸性能，吸收性能一般；高选择性；高吸收速率；低的挥发性；价格低廉；毒性较小。其中1-6是作为主体必须具有的基本性质，7是一种溶剂能否成功实现工业化所必须考虑的经济因素，8是改善操作条件和保护环境的客观要求。3」实验中对各单体试剂的评价在实际研究中，我们主要尝试了以下儿种单体试剂作为主体的可能性：一乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、三乙醇胺(TEA)、N-屮基二乙醇胺(MDEA)、2-氨基2屮基亠丙醇(AMP)、N-(2-羟乙基)乙二胺(AEEA)、无水乙二胺(EDA)、二乙胺(DTA)、2-(中氨基)乙醇(N-MEA)o根据实验结果的综合分析，得出对关于以上试验主体的整体评价如下：一乙醇胺(MEA)一乙醇胺(MEA)：吸收能力较强，解吸能力一般,吸收速率较快，价格适中(140007C/吨左右)，凝固点适中(10.5),毒性较小，适宜做主体吸收剂。二乙醇胺(DEA)二乙醇胺(DEA)：吸收能力较弱，解吸能力较强,吸收速率一般，价格便宜毒性较小，较适宜做主体(13000元/吨左右),但凝固点高(28°C),粘度较大,毒性较小，较适宜做主体吸收剂。三乙醇胺(TEA)：,粘度大，价格便宜(13000元/吨左右)，凝固点高(21.2°C),对H2S有较强的选择性。不适宜做主体吸收剂。N冲基二乙醇胺(MDEA)：吸收能力弱，解吸能力强，吸收速率低，价格一般(17500元/吨左右)，凝固点低(-21°C),粘度较小，毒性较小，较适宜做主体吸收剂。2■氨基2甲基亠丙醇(AMP)：吸收能力强，解吸能力一般，吸收速率快，价格昂贵(70000元/吨左右)，凝固点很高(30〜31°C),粘度较大，不适宜做主体吸收剂。N-(2■轻乙基)乙二胺(AEEA)：吸收能力较强，解吸能力一般，吸收速率较快，价格较贵(25000元/吨左右)，凝固点很低(-28°C),粘度较大，毒性一般，较适宜做主体吸收剂。无水乙二胺(EDA)：吸收能力很强，解吸能力较强，吸收速率快，挥发性强，价格便宜，凝固点适中(8.5°C),粘度适中，有氨臭味，可以考虑做主体吸收剂。二乙胺(DTA)：吸收能力较强，解吸能力强，吸收速率快，挥发性很强，价格便宜，凝固点很低(-49.8C),粘度小，有强烈的氨臭味，毒性较小，不适宜做主体吸收剂。2-(屮氨基)乙醇(NMEA)：吸收能力较强，解吸能力一般，吸收速率较快，挥发度小，价格较高(21000元/吨左右)，凝固点较低(-3C)粘度小，毒性较小，适宜做主体吸收剂。通过以上分析，并结合主体与非主体添加剂的整体性能以及其他方面的因素综合考虑，H前我们主要选择一乙醇胺(MEA)和2-(中氨基)乙醇(NMEA)作为各混配试剂的主体。4吸收液吸收CO2的反应机理常用的CO2吸收液中以醇胺吸收液的应用最为广泛。按照氮原子上所连接氢原子的个数，可将醇胺分为可分为伯胺(2个氢原子)，如一乙醇胺(MEA)：仲胺(1个氢原子)，如二乙醇胺(DEA)、二异丙胺(DIPA)；叔胺(0个氢原子)，如三乙醇胺(TEA)、N-屮基二乙醇胺(MDEA)o空间位阻胺是包括一大类(数白种)具有空间位阻胺效应的有机胺化合物，其定义为：氨基位于第3个碳原子上的胺或氨基位于第二、笫三碳原子上的仲胺。空间位阻胺分子中至少含有一个与仲或叔碳原子连接的仲氨基，或与叔碳原子连接的伯氨基。常见的空间位阻胺有2-氨基2甲基亠丙醇(AMP)等。哌嗪(Piperazine)乂名六氢毗嗪、对二氮已环等，是一种重要的环胺化合物,具有强烈的吸湿性和典型的胺臭味，有典型仲胺的性质，极易吸收空气中水分及二氧化碳，常被作为高效活化剂添加到其他醇胺吸收液中⑷。4.1伯胺和仲胺吸收机理伯胺和仲胺与CO?的反应可用两性离子机理来解释，N原子周圉存在活泼的氢原子，首先会与CO2反应形成两性离子(zwitterion),然后两性离子与溶液中碱催化剂(如胺、OHSH?O等)发生脱质子反应，生成氨基甲酸盐。

RRNH+CO2 RRNH+COCTRRNH+COO-+RR，NH RRNCOCT十RRNIV总反应式如下：CO2+2RRNH RRNCOCT+RRTMH2+在20°C—50°C时，反应向右，速度较快，放出热量，生成较稳定的氨基甲酸盐；升温到110°C左右，反应将会逆向进行，溶液再生。由总反应式可看出,伯胺和仲胺吸收CO?将会受到热力学的限制，即每摩尔胺分子只能吸收0.5摩尔的CO?分子。4.2叔胺吸收机理叔胺的分子结构上没有H原子，因此不会形成两性离子，其在反应过程中扮演CO?水解时的催化剂，而使被吸收的CO?生成碳酸氢根离子。CO2+HQ" H++HC(VRRR'NH*RRR'NH*总反应式如下:RR^R^N+H2O+CO2—RRRNH++HCO3-反应为放热反应，在热作用下，将会发生逆向分解。从总反应式可知，叔胺吸收液的特点是其不受热力学的限制，对co2的最大吸收容量为1molCO2/mol胺，但其吸收速率较低。4.3空间位阻胺吸收机理对于空间位阻胺而言，由于其N原子上接有一个巨大的官能基，其空间位阻效应会阻碍其与CO2的键结，从而降低氨基甲酸盐的稳定性，极易水解和分解还原成胺及碳酸氢根离子，因此其最大吸收限度与叔胺相同，且吸收速率与伯、

仲胺相当。以AMP为例，提出的其中一种反应机理如下⑹：C02+2AMPV…亠AMPCOCT+AMPH*山于空间位阻效应影响，生成的氨基屮酸盐极易水解：AMPCOO"+H20三=^AMP+HCO3'总反应是如下：AMP+C02+出0e-4AMPH++HCO3_4.4哌嗪的吸收机理哌嗪的分子结构为：、一/，其与CO2的反应机理与仲胺相似，但由于哌嗪分子结构的独特性(含有两个亚氨基、对称性)，在热力学和动力学上显示出优良的CO2吸收性能，与CO2反应十分迅速，且CO2的最大吸收容量为2molCO2/mol胺，大约是伯、仲胺的4倍。可能发生的反应如下⑹：HN(C4H8)NH+C02冇C4H8(NCOO")2+2H+HN(C4H8)NH+ …〜HN(C4H8)NH2+HN(C4H8)NH24+H+十〜H2Nf(C4H8)NH2+HN(C4H8)NCOO~+H20& HCO3-+HN(C4H8)NHHN(C4H8)NCOO-+HC03「l4-OOCN(C4H8)NCOO~+h2o5试验装置与试验方法自行设讣了实验流程，搭建了试验台，吸收实验流程示意图如5-1所示，处理器气体流量为2L/min,溶液浓度为30%(质量浓度)，气体组成为0.85的N?和0.15的CO2(均为体积分数)的混合气，吸收温度40°C,每次试验溶剂量为250ml,实验过程中每隔lOmin取样检测，吸收时间90min。解吸装置为加冷凝器的普通反应釜，解吸温度110C,解吸溶液量为每次约500ml,每隔lOmin取样检测，解吸时间为120min,解吸气体放空。5丫：厂1T5丫：厂1T1、氮气瓶2、二氧化碳瓶3、气体缓冲罐4.8、转子流量计5.吸收瓶6、加热磁力搅拌器7、温度计9、干燥剂10、气囊11、12、13、减压阀14、15、16、控制阀图5-1化学吸收法吸收CO2试验流程图5.1试验所用试剂本实验采用的试剂见表1所示，其中一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、N-屮基二乙醇胺购自国药集团化学试剂有限公司，其中2-氨基2屮基亠丙醇、无水哌嗪、二甘醇按、N-（2-羟乙基）乙二胺、二异丙醇胺、无水乙二胺、二乙胺、N,N■二甲基乙醇胺、2-（甲氨基）乙醇胺、3-氨基丙醇、2-氨基-2-甲基-1,3丙二醇购自上海晶纯实业有限公司。试剂均为分析纯。5.2试验分析方法本试验主要以吸收液和解吸液的CO2负荷作为主要分析手段。溶液负荷分析装置山反应瓶、量气管、水位瓶、铁架台组成。装置图如图5・2所示

图5-2图5-2溶液CO2负荷分析实验装置吸收液负荷分析原理是通过强酸置换弱酸来实现的，即酸解溢出法。具体操作步骤如下：向反应瓶外瓶中加入待测吸收液V°ml,然后向反应瓶内瓶中加入过量稀硫酸，封闭体系，记录初始气体体积Vi，倾倒反应瓶，使吸收液与稀硫酸充分反应并释出co2,记录反应后气体体积V2,最后利用下式计算吸收负荷：d)22AxVd)22AxVqM式中ai为吸收液溶液中CO2摩尔负荷(molCO2/mol吸收液)，M为溶液中初始摩尔浓度(mol/L),f为换算成标准状态下气体体积时的校正系数，f=2731(273+t),t为反应气体温度(°C)。6单一吸收剂对CO2的吸收和解吸6.1单一吸收剂对CO2吸收和解吸的效果对比本部分实验主要考察了一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、N-甲基二乙醇胺、2-氨基2屮基亠丙醇、无水哌嗪、二甘醇按、N-(2-羟乙基)乙二胺、二异丙醇胺、无水乙二胺、二乙胺、N,N■二甲基乙醇胺、2-(中氨基)乙醇胺、3-氨基丙醇、2-氨基-2■■中基-1,3丙二醇17种单一试剂对CO?的吸收负荷和吸收剂富液的再生情况。图6-1和6-2分别为各单一吸收液对CO2吸收的摩尔负荷和体积负荷对比图。图6-3和6-4分别为各单一吸收液对CO2的解吸负荷图O10 20 30 40 50 60 70 80 90olud>uEe0oo6u一peo」1.41.21.00.80.60.40.20.0olud>uEe0oo6u一peo」1.41.21.00.80.60.40.20.0—MEA1—e—DEA-A-TEA-^DETA-0-TETAY—AMP—A6.PZ>MEA2—A—MDEA->-DGA—O—DIPA―AEEA-X-MEA3-^-PZEDA.1--A^DTA-®—DMEA—N.MEA-JL-APAAMPDEDA.20.0T(min)图T(min)图6・l各单一吸收剂对CO?吸收的摩尔负荷对比图A<DuEe&006u_peo」444422X301020—MEA.1—e-A<DuEe&006u_peo」444422X301020—MEA.1—e-MEA.2-^L-DEA-TEA-DETAY_TETA—►-AMP-♦-POWER-A-6.PZ-♦-MEA.3—MDEA―DGA-X-DIPAAEEA-MEA.4—I-PZ-EDA.1-♦-DTA-A-DMEA-▼-N.MEA-♦-APAY-AMPD—►-EDA.2T(min)图6-2各单一吸收剂对CO2吸收的体积负荷对比图10 20 30 40 50 60 70 80 90T(min)10 20 30 40 50 60 70 80oEouEeKOOBU一peo」MEA.1DEADETATETAAMPTEA6.PZDGAAEEADIPAMDEAPOWERMEA.2PZEDA.1DTAN.MEAAPAEDA.2图6-3各单一吸收剂对CO?解吸的摩尔负荷对比图图6-4各单一吸收剂对CO210 20 30 40 50 60 70 80 90T(min)10 20 30 40 50 60 70 80oEouEeKOOBU一peo」MEA.1DEADETATETAAMPTEA6.PZDGAAEEADIPAMDEAPOWERMEA.2PZEDA.1DTAN.MEAAPAEDA.2图6-3各单一吸收剂对CO?解吸的摩尔负荷对比图图6-4各单一吸收剂对CO2解吸的体积负荷对比图EDA.1DTANMEAAPAEDA.2Ad)uEB0oo6u_peo」gAEETAETAMPDTAQIEZMMp苓二亠壬壬X二.从6」和6-2的吸收图示中可以看出：吸收剂的吸收负荷均随时间的增加而呈上升的趋势，起初吸收容量变化较大，最后趋于平衡。依照吸收液CO2体积负荷随时间的增长快慢，同质量浓度的吸收剂，在相同操作条件下，对CO2的吸收效果如下：EDA和DETA的摩尔吸收容量及体积吸收容量较其他吸收剂为高，另外，AEEA、TETA、六水PZ、无水PZ同样也变现出了较为优异的吸收性能；AMPD、MDEA、TEA、DMEA吸收容量较低，吸收速率偏小，不适宜作

为主体吸收剂；其余测试吸收剂效果适中，MEA、NMEA、AMP都是较为良好的吸收剂。解吸时间从吸收液开始沸腾讣起。解吸体积负荷随着时间推移而降低，解吸程度随时间增加，再生过程先快后慢。从6-3和6-4的解吸图示中可以看出:EDA、TETA、DETA的解吸性能较弱，想反，DIPA、MDEA、DEA、TEA的解吸性能较好（当然，其自身的吸收容量也并不高），解吸速率较快，大约在20min后就可以达到解吸平衡时的容量，其余的MEA、AMP、NMEA.PZ等吸收剂的解吸能力居中，其具体的能力大小关系见图示。6.2单一吸收液对CO2脱除的净吸收容量的比较本部分主要考察了在测的所有单一吸收剂对CO2的净吸收容量，并对其做了比较，净吸收容量的讣算式是：净吸收容量二平衡吸收容量-平衡解吸容量，标胶结果如图6-5和6-6所示，其中，EAV表示平衡吸收容量，EDC表示平衡解吸容量，NAC表示净吸收容量，试剂代码如6-7所示。1 2 3 4 5 6 7 8 9 1O11 1213141516171819OVN/OS/OS图6-5各单一吸收剂净吸收容量的摩尔负荷对比图■4OVN/OS/OS图6-5各单一吸收剂净吸收容量的摩尔负荷对比图■41 # 20 30 40 50 60 70 80 900.50.30.2—■—MDP.12.5.1.30—•—MDP.12.5.1.20—▲—MDP.12.5.1.100.10.0•••ooOCD2S一dossT(min)图8-8不同浓度的MEA+DEA+PZ(12:5:1)组合的解吸率对比图0 2 4 6 8 1050505•••••22110OVNoa/osMDP.20MDP.10Project50505•••••2211050505•••••22110OVNoa/osMDP.20MDP.10Project50505•••••22110MDP.30图8・9不同浓度的MEA+DEA+PZ(12:5:1)组合的吸收容量对比图从图&6和8・7可以看出：三者的吸收效果与解吸效果呈相反趋势，在吸收方面：30%>20%>10%,解吸效果相反(体积负荷)。从图8-8和8-9可以看出，10%的解吸率要明显高于其他两者，30%和20%的相比，20%的在前40min的解吸率要髙于30%的，但两者的平衡解吸率相当。8.3・2不同比例的MEA+DEA+PZ/AMP系列吸收剂对CO2的吸收和解吸00主要讨论MEA+DEA+PZ系列不同比例的混配试剂的吸收和解吸情况，其中还尝试了MEA+DEA+AMP以及MEA+DEA+AEEA的悄况，如8-10及&11所102030506040<Du-Ee/CMoo・6u-peo」1.51.08080902.0607040305070102030506040<Du-Ee/CMoo・6u-peo」1.51.08080902.0607040305070T(min)

8-10不同比例的MEA+DEA+PZ/AMP系列对CO2的吸收能力对比图0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 120130140✓/0.5-5050••••22119u-EeBOo・6u-peo」一B-30.MEA.2-♦-MEA.AEEA.I.I0.5-5050••••22119u-EeBOo・6u-peo」一B-30.MEA.2-♦-MEA.AEEA.I.I-A-MEA.PZ.9.1-^-MEA.MDEA.P乙12.5.1MEA.DEA.PZ.12.5.1-^-MEA.DEA.PZ.10.9.1MEA.DEA.PZ.6.5.1壬MEA.DEA.AMP.6.5.1MEA.DEA.AMP.PZ551MEA.DEA.AEEA.6.5.1MEA.AMP.PZ.12.5.1.oI \ I , \ r/\II0.510 20 30 40 50 60 70 80 90 120130140T(min) 2011/1/1717:34:22H不同比例的MEA+DEA+PZ/AMP系列对C6的解吸能力对比图从图8-10和8-H图可以看出：在20min和30min的时间点上

30%MEA+DEA+PZ(6:5:l)具有较好的吸收效果，在所有比较试剂里面处于最咼位置，而且在lOmin时，该试剂的吸收就已经达到了体积容量0.959,在所比较的试剂里为最高。在图8-11上也可以看出30%MEA+DEA+PZ(6:5:l)同样具有很好的解吸效果,在20min时的解吸程度和30%MEA+MDEA+PZ(12:5:1)相当。值得注意的一点是在120摄氏度的温度下，30%MEA+DEA+PZ(6:5:l)的解吸程度更好，已经达到了体积容量0.616的最低值。因此，30%MEA+DEA+PZ(6:5:l)和30%MEA+DEA+PZ(6:5:l)无论在吸收还是解析上都占绝对优势，可以考虑作为工业用吸收剂。9几种初步筛选混配试剂对CO2的吸收和解吸本部分讨论了17种筛选的混配试剂对CO2的吸收和解吸情况，通过相互比较，进一步明确了各吸收剂性能的优劣，如9-1、9-2所示。2.52.01.51.020507010406080T(min)2011/1/2510 20 30 40 50 60 70 80 9052<DuEe0oo・6u-peo」2.52.01.51.020507010406080T(min)2011/1/2510 20 30 40 50 60 70 80 9052<DuEe0oo・6u-peo」-♦-MEA.AEEA.1.1-A-MEA.P乙9.1-MEA.MDEA.PZ.12.5.1&MEA.MDEA.P乙6.51Y—MEA.DEA.PZ.12.5.1MEA.DEA.PZ.10.9.1MEA.DEA.P乙6.5.1MEA.DEA.AMP.6.5.1-♦-MEA.DEA.AMP.PZ5511MEA.DEA.AEEA.6.5.1―|—MEA.AMP.PZ.12.5.1—X—MEa.MDEA.PZ24.1"MEA.MDEA.DETA6.5.1 MEA.DIPA.PZ12.5.1—|一Poly.MA-W-30.MEA.19」各筛选试剂对CO?的吸收能力对比图0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1201303.5 八<Du-lue/zoo・6u-peo」2.52.0-1.0■0.5-3.00 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1201303.5 八<Du-lue/zoo・6u-peo」2.52.0-1.0■0.5-3.0-W-30.MEA.2-♦-MEA.AEEA.I.I-^MEAMEAY-meaMEA-<-MEA——MEA->-MEA—4—MEA.PZ.9.1MDEA.PZ.12.5.1DEA.PZ.12.5.1DEA.PZ.10.9.1DEA.PZ.6.5.1DEA.AMP.&5.1DEA.AMP.PZ5511DEA.AEEA.&5.1AMP.PZ.12.5.1MDEA.PZ24.11.1—x—Poly.MA三mix3.53.02.52.01.51.00.50 10 20 30 40 50 60 70 80 90 120130T(min)2各筛选试剂对CO?的解吸能力对比图10筛选试剂的平行验证本部分主要讨论了12种筛选的混配试剂对CO2的吸收和解吸情况，通过三组平行实验，最后对数据进行拟合后，得出了更为真是可信的实验数据，更为客观的描述了筛选试剂的吸收和解吸性能，如10-1、10-2、10-3、10-4所示。40704070>9u_Ee/zo06u_peo16420864208••••••••••22221111106420864208••••••••••2222111110>9u_Ee/zo06u_peo16420864208••••••••••22221111106420864208••••••••••2222111110—MMN.12.5.1_e_MMN.6.5.1—Jh—MMN.2.1.1—▼—MMN5.4.1♦ MMP.12.5.16.5.1—MMP.5.4.1—e—MDN6.5.1—MDP.6.5.1—MDN.2.1.1_a_MMDN.3.1.1.1MMDNA.41111T(min)10・l平行试验中各筛选试剂对CO?的吸收能力对比图

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90130 140//>auEe/zo06u_peo」642086420222211111，>auEe/zo06u_peo」642086420222211111.MMN.6.5.1-A—MMN.5.4.1―▼—MMN.2.1.1♦MMP.12.5.1—MMP.6.5.1—MMP.5.4.1—^―MDN.6.5.1Tkr—MDP.6.5.1，■ MDN.2.1.1;+0•条642086420•••••••••222211111_0.40.40.2n , , , , , , , ，―//<10 20 30 40 50 60 70 80 90130 140T(min)0.22平行试验中各筛选试剂对CO?的解吸能力对比图OVNoa/og24;+0•条642086420•••••••••222211111_0.40.40.2n , , , , , , , ，―//<10 20 30 40 50 60 70 80 90130 140T(min)0.22平行试验中各筛选试剂对CO?的解吸能力对比图OVNoa/og24I 1EACI 1EDCNAC0505053221.仁6O53.21 2 3 4 5 6 7 8 9 1011121314151617181920Project10-3平行试验中各筛选试剂对CO?的吸收容量对比图乍圏序号顼目酉己比1MEA212:S:13MEA-^MDEA-*-FZ10:9:14&:5:1555:4:1&MEA-^DEA-*-PZ12:3:176:5:18MEA-Poly9MEA-»AfflF2:110MEA+FZ9:111MEAH-MDEA+N-MEA5:4:112MEA-^MDEA-»-APA5:4:113MEAh-DEA+N-MEA&:5:114：MEA+M-MEA9:115MEAH-MDEA-i-N-MEA&:5:11&MEA^MDEA+N-MEA12:5:117MEA-HMDEA-t-H-MEA2:1:118MEA+DEA+N-MEA2:1:119MEA-^MDEA-»-DEA^N-MEA3:1:1:120MEA-*-MDEA-»-DEAh-II-MEAh-A]YIF4：:1:1:1:110-4平行试验中各筛选试剂的试剂代码由图10-1、10-2可以看出：MDN-2:1:1和MMDN・3:1:1:1的吸收性能表现突出,在20min后明显高于前面提到的MMN-2:1:KMMN-12:5:1和MMP-12:5:1,但在解吸方面，除过MMDN-3:1:1:1的解吸性能适中，其余上述四者均较差，尤其以MDN-2:1:1的解吸性能最差。首次尝试的复杂混配MEA+MDEA+DEA+N-MEA+AMPCMMDNA)4:1:1:1:1在吸收方面性能较好，但解吸效果一般，从后面的吸收容量图上也可以看出其净吸收容量并不高，近似等于纯MEA的净吸收容量，鉴于此，加之配比复杂，不易操作等缺点，使其并不具备太明显的工业应用价值。如前所述MMN-5:4:1和MMP-5:4:1以及MMN-6:5:1的解吸性能优良，但吸收速率较低，吸收容量普遍不大，导致其净吸收容量不高是这类试剂的缺点。由10-3和10-4可以得出：6和7在口前在测的试剂中净吸收容量最高。11、13、19因有DEA的解吸贡献和N-MEA的活化贡献，其净吸收能力较高。20为复杂混配试剂，平衡吸收容量和净吸收容量均不高。14的MEA+N-MEA和9的MEA+PZ相比，前者净吸收容量高，说明N-MEA在单纯活化MEA方面较PZ有优势。11以NMEA代替MEA作为主体吸收剂的探索本部分试图以N-MEA代替MEA作为吸收剂主体进行了三组实验。以MEA

为主体，按照不同比例（3:1:1:1和4:3:2:1）分别添加N-MEA.MDEA、PZ,；N・MEA、DEA、PZ；DIPA、DEA、PZ。如图11-1、11・2、11・3、11-4所示。30503.02.82.62.42.22.01.81.61.41.21.00.860307080T(min)2.82.62.42.22.01.81.61.401.21.00.820305060—■—NMP211一•一NMP651一▲-NMP1251_v_MNMP311130503.02.82.62.42.22.01.81.61.41.21.00.860307080T(min)2.82.62.42.22.01.81.61.401.21.00.820305060—■—NMP211一•一NMP651一▲-NMP1251_v_MNMP3111MNDP3111T-MNMP4321—►—MNDP4321一•一MDDP43211050ll・l各混配试剂对CO?的吸收性能对比图203040506070■—NMP211•—NMP651-^-NMP1251—MNMP3111MNDP3111T—MNMP4321—1MNDP4321—MDDIP4321T(min)3.02.82.62.42.22.01.81.61.41.21.00.82.82.62.42.22.01.81.61.41.21.00.8H-2各混配试剂对CO2的解吸性能对比图O O 2 4 6 8 10oVN/oaos3.23.2―2.82.82.62.62.42.42.22.22.01.61.61.41.41.21.0A6uEe0oo6wpeo」3.23.2―2.82.82.62.62.42.42.22.22.01.61.61.41.41.21.0A6uEe0oo6wpeo」2.0Project3各混配试剂对C02的吸收容量对比图—_NMP211—W—NMP651—NMP1251-♦—MNDP3111—^―MNMP4321-MNDP4321—MDDP4321—MPZ91-MEAaMEA.POLYT(min)n-4各混配试剂与其他典型混配试剂对co2的吸收对比图0 10 20 30 40 50 60 70 80 900 10 20 30 40 50 60 70 80 90>auEe/zo06u_peo」8642086420822222111110亠圭亠50T(min)NMP211NMP651NMP1251MNMP3111MNDP3111MNMP4321MNDP4321MDDIP4321MEA.POLYMDP1251MDP651MMDN31112.82.62.42.22.01.81.61.41.29011・5各混配试剂与苴他典型混配试剂对C02的解吸效果对比图目B3目B3比主悻浓废MBA3%1：2:5:130%10:9:100%65130%54130%2:6:13%65130%MEA-Poly20%Z130%MEA-fFZ9L30%54130%ME54130%ME1DE十N-MEA6613%ME—"2A9130%MEA-t-nDHA^X-MEA65130%1：2：5：130%MEA十HTEA十X-?fEA21130%1130%-BEA311:130%MEA*HDHA+D£A*M-)1HA+AMP4L1:1:120%rc-nEA*J1DHA*?ZZL130%N-rrEA-t-TOEA+PZ65130%K-NEIJWEATZ力6:130%311:130%MEA*n-MHA4-DEA-*-PZ3L1:1饥侥WBA*ri-nHA*KDEA*FZ•tS2:130%MEA^«-nHA±DBA-tFZ«ts2:130%WBA^DEA+DIPA^PZ电32:130%MEA30%MBA*DEA*PZ2:5:13%N：BA*DEA*FZ60130%MEA.FOLY36%MB^nMA^DBA*n-J1FA311:130%平衡俸积吸收客用2・8381.78?净吸收客良1.0512・4571・3581・1092.1Q4=・02G1.1582・2781・0因1.1832.241：!・0591.1822.5820.6821.9002・4520・4372.0152.814：1・6590.95G2・6531・4991.1563.0832・0001.0832.3081.0271.2812・2811・2860.9952.50T1.2861-2213・0旷。1・8661・1812.235=・L791.056Z・4891・"31.0162.552I.4461.1062.6611-6711・0沁2・4891・2681・2212.462：1・2761.0872・5521.2Z>1・3022.244•X8^31.3512.41?0・8761.5422・824】・5631.2612.94L1・B2G1.405乙7241・3391・3852.TT81.4?S1・3052.4=071.0631・34:42.8381・78?1.0512.5820.6821.9002・0・1372・022.8141・85S0.956Z・<fc891・2681・ZZ111-6所有在测试剂吸收容量对比图III11-1、11-3、11-3（试剂代码见图10-4）可以看出：以N-MEA为主体实

验的三种不同比例混合的配方（在图中以NMP表示N-MEA+MDEA+PZ）测试

效果较为良好，吸收方面表现一般，但山于N-MEA和MDEA的共同作用致使

其解吸效果很好，所以净吸收容量也较高，这一点从吸收容量图上的1、2、3以MEA为主体，按照不同比例（3:1:1:1和4:3:2:1）添加N・MEA、MDEA、PZ和N-MEA、DEA、PZ后，吸收速率和吸收容量都得到了大幅度提升，尤其MEA+N-MEA+MDEA+PZ(4:3:2:1)在前lOmin和20min时吸收速率明显要高于其他试剂。在解吸方面，四种单体混配试剂也具有良好的性质，普遍解吸速率较快，平衡解吸容量适当，具有较好的开发前景。由图11-4、11-5、11-6可以得到：单纯从数值上来比较就可以看出，标示区域的数值均在1.3以上，明显要高于其他的1.0-1.2的值。这说明四种单体混配试剂如