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2 0 1 3年第 1 3卷第 5期

氣體凈化

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原料氣調(diào)整后低溫甲醇洗改造方案研究 (謝東 .華東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文， 2 0 1 3年 8月， 6 5頁(yè) )

摘要：固態(tài)胺吸附劑由于具有高吸附性能和選 擇性的特點(diǎn)，在二氧化碳捕集領(lǐng)域得到了廣泛的關(guān)

注。盡管固態(tài)胺吸附劑載體的開發(fā)已獲得較大的進(jìn)展，但是，關(guān)于固態(tài)胺吸附劑捕集二氧化碳的系統(tǒng)性 研究，包括二氧化碳在孔道內(nèi)擴(kuò)散的優(yōu)化以及吸附性摘要：煤炭氣化、變換、粗煤氣的凈化、甲醇合成能的進(jìn)一步提升，多孔材料的孔結(jié)構(gòu)對(duì)吸附性能的影

是煤制甲醇工藝的主要步驟。煤炭氣化指將固態(tài)的 煤在一定條件下轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)的過程，而轉(zhuǎn)變后的氣態(tài)條件下，即粗煤氣中不僅含有一氧化碳、氫氣等有效氣外，還含有一定量的二氧化碳、硫化氫等雜質(zhì)氣體。為了回收其中的有效氣，必須脫除雜質(zhì)氣體，即脫硫脫碳。煤氣凈化的工藝有很多，比較常見的有 低溫甲醇洗、 ME A法、 N H D法等，其中低溫甲醇洗

響，固態(tài)胺吸附劑室溫下對(duì)低濃度二氧化碳的捕集以

及固態(tài)胺吸附劑形貌設(shè)計(jì)的研究仍較為有限。 本工作以擔(dān)載修飾多孔材料在二氧化碳捕集方 面的應(yīng)用為背景，建立固態(tài)胺吸附劑脫除 C O的系統(tǒng)性研究，開發(fā)研制具有高吸附容量、高選擇性、高

吸脫附速率的二氧化碳捕集用新型固態(tài)胺吸附材

相比其他一些方法，在一些大型的化工工業(yè)裝置中 優(yōu)勢(shì)更加明顯，它的吸收原理為物理吸收，如今國(guó)內(nèi) 一

料。主要結(jié)論如下：①固態(tài)胺吸附劑捕集二氧化碳 的工藝條件最優(yōu)化研究。以中孑 L炭為載體，通過液相擔(dān)載法制備固態(tài)胺吸附劑，考察了胺的種類、擔(dān)載

些合成氨廠、化肥廠和甲醇廠投資興建了多個(gè)低

溫甲醇洗項(xiàng)目。低溫甲醇洗工藝根據(jù)低溫下不同氣體在甲醇中溶解度的不同，脫除其中的酸性氣體，而保留了有效氣體，達(dá)到分離凈化原料氣的目的。國(guó) 外的低溫甲醇洗工藝研究始于 6 0多年前的林德公

量、 C O:濃度、空速、濕度等工藝條件對(duì) C O 捕集行為的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，基于小分子有機(jī)胺如 M E A, D E A, D E T A的固態(tài)胺吸附劑熱穩(wěn)定性較差，而基于

大

分子 P E I和T E P A的固態(tài)胺吸附劑具有較高的熱 穩(wěn)定性和二氧化碳吸附量；加入環(huán)氧氯丙烷 ( E H C ) 助劑能夠進(jìn)一步提高 T E P A的穩(wěn)定性及循環(huán)性能；

司和魯奇公司，國(guó)內(nèi)對(duì)低溫甲醇洗工藝的研究比國(guó) 外晚 2 0年左右，，經(jīng)過多年的研究，國(guó)內(nèi)一些高校如浙大、大連理工和科研院所如上�；ぱ芯吭骸⒅惺�

P E I固態(tài)胺吸附劑中最佳胺擔(dān)載量為 6 5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)),此吸附劑對(duì) 1 5%的 C O / N:混合氣的 C O吸附量高達(dá) 4 . 8 2 m mo l/ g,胺利用率可達(dá) 6 3%;水的存在對(duì)固態(tài)胺吸附劑的吸附性能起到促進(jìn)作用，良好 的耐水性可以減低二氧化碳捕集過程對(duì)濕度控制的要求。②基于熱力學(xué)吸附一動(dòng)力學(xué)擴(kuò)散平衡控制提

化蘭州設(shè)計(jì)院等單位在該領(lǐng)域取得了很好的成績(jī)。 本文針對(duì)某廠低溫甲醇洗工段調(diào)整后的原料氣進(jìn)行

分析，借助于化工模擬軟件強(qiáng)大的模擬功能，選擇合 適的物性方法，在原低溫甲醇洗裝置模擬和研究的

基礎(chǔ)上，對(duì)調(diào)整原料氣后工藝中主要的設(shè)備單元進(jìn)行了模擬和設(shè)計(jì)改造。以相應(yīng)的分離要求和工藝參 數(shù)要求為目標(biāo)，提出改造的方案：在較高溫位處補(bǔ)充

升固態(tài)胺吸附劑性能。在不改變中孔載體和 P E I的 前提條件下，通過聚合物表面活性劑和 P E 1分子的共擔(dān)載，實(shí)現(xiàn)固態(tài)胺吸附劑捕集 C O性能的大幅提

氨冷，可以較好得解決系統(tǒng)冷量不足的問題；采用真空解吸代替氣提氮?dú)獾姆椒�，解決了二氧化碳回收率低，同時(shí)取消尾氣排放的問題，也大大簡(jiǎn)化了工藝流程，為工廠裝置的生產(chǎn)改造提供了依據(jù)。 關(guān)鍵詞：低溫甲醇洗模擬改造

升。表面活性劑的引人將單一有機(jī)胺膜分散為相互貫穿的二元聚合物網(wǎng)絡(luò)，阻止 C O,與P E I反應(yīng)后在表面的致密化，從而有利于 C O擴(kuò)散到有機(jī)胺膜深部并創(chuàng)造更多的擴(kuò)散通道，提高胺的利用率和吸附容量，達(dá)到更快的吸附一脫附平衡。同時(shí)，表面活性劑的引入，有效的緩解了 P E I反應(yīng)前后的體積變化， 提高了 P E I的穩(wěn)定性，進(jìn)一步提升了固態(tài)胺的熱再 生性能。該擴(kuò)散平衡控制理念適用于各種載體和有

固態(tài)

胺吸附劑的制備及

二氧化碳捕集行為研究 (王際童.華東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文， 2 0 1 3年 8月， 1 3 2頁(yè))

機(jī)胺體系，具有極高的普適性。在所選中孔載體體

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