發(fā)布時(shí)間：2017-05-22 08:46

  本文關(guān)鍵詞：煤氣和天然氣中CO_2化學(xué)脫除試驗(yàn)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：煤氣和天然氣相比于煤炭,具有使用方便、發(fā)熱量高、污染少等優(yōu)點(diǎn)。粗煤氣和天然氣中存在的許多雜成分對(duì)下游利用造成了眾多不利因素,因此氣體凈化工藝顯得十分重要。其中,CO2的脫除不僅能夠增加產(chǎn)品熱值、提高利用效率,并一定程度上控制了溫室氣體排放。在眾多的CO2捕集技術(shù)中,化學(xué)吸收法是最成熟也是最具前景的一種。因此,本文從反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和吸收特性兩方面出發(fā),研究不同吸收劑對(duì)煤氣和天然氣中CO2的化學(xué)脫除性能。 首先采用濕壁塔實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行了多種單一吸收劑、混合胺吸收劑和無水吸收劑與CO2之間的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn),常見的6種單一吸收劑與CO2反應(yīng)的總傳質(zhì)系數(shù)大小為：30%二乙烯三胺(DETA)30%一乙醇胺(MEA)5%哌嗪(PZ)30%2-氨基-2基-1-丙醇胺(AMP)≈30%二乙醇胺(DEA)30%N-甲基二乙醇胺(MDEA)。MEA/MDEA混合吸收劑的傳質(zhì)系數(shù)隨著MDEA含量的增加而減小,DETA、羥乙基乙二胺(AEEA)和PZ與MEA的混合吸收劑也具有較高的傳質(zhì)速率。4種無水吸收劑的CO2傳質(zhì)性能方面,綜合傳質(zhì)速率和揮發(fā)性,甲醇和乙二醇更具有進(jìn)一步研究的意義。此外,MEA的傳質(zhì)性能隨著溶液中CO2負(fù)荷的升高而降低,溶液的傳質(zhì)系數(shù)隨氣體流量的增加而變大。 基于動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)的結(jié)果,在半連續(xù)鼓泡吸收實(shí)驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行了煤氣和天然氣中CO2脫除的試驗(yàn)研究,并通過比較CO2脫除率、吸收速率和溶液的CO2負(fù)荷等參數(shù),初步探索了單一吸收劑、混合吸收劑和無水吸收劑的CO2吸收性能。 煤氣中CO2脫除方面,發(fā)現(xiàn)單一吸收劑的總CO2脫除率排序?yàn)椋?0%DETA30%MEA≈5%PZ30%AMP≈30%DEA30%MDEA,與動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本吻合。在40%以上脫除率區(qū)域內(nèi),5%PZ表現(xiàn)出最好的吸收性能,但由于吸收速率降低過快,綜合性能不如DETA。MEA/MDEA混合吸收劑的CO2脫除性能隨著其中MDEA量的增加而逐漸減弱,總CO2負(fù)荷也隨之減小,但MDEA的增多使溶液在吸收后期脫除率的穩(wěn)定性增加。無水吸收劑對(duì)煤氣中CO2的脫除性能隨著溶劑的分子量的增加而減弱。 天然氣中CO2脫除方面,單一吸收劑中DETA的吸收速率和脫除率仍然最高,PZ依舊表現(xiàn)出較高的溶液CO2負(fù)荷,但吸收在1h后即達(dá)到了近飽和狀態(tài)�；旌衔談┑奶烊粴釩O2脫除效果隨著溶液中MDEA量的增加而變差。MDEA在極短時(shí)間內(nèi)就使出口濃度超過3%,不適用于該濃度CO2天然氣的脫除,而DETA和MEA擁有較長的有效吸收時(shí)間和較高的脫除率。PZ的有效脫除率最高,有效吸收負(fù)荷也僅低于DETA. 因此,就吸收性能而言,30%DETA、30%MEA和20%MEA+10%MDEA對(duì)于煤氣和天然氣中CO2脫除都具有一定優(yōu)勢,值得進(jìn)行下一步的深入研究。而5%PZ在短時(shí)間內(nèi)擁有很高的脫除速率和c02負(fù)荷,適用于較短循環(huán)的應(yīng)用或作為添加劑使用。在1h內(nèi),同一吸收劑對(duì)煤氣中CO2的總脫除率低于天然氣,但吸收CO2的量多于天然氣系統(tǒng)。 最后,本文通過30%MEA水溶液對(duì)相同CO2濃度下的N2+C02混合氣的脫除的對(duì)比實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)煤氣使得30%MEA水溶液的CO2吸收性能變差,而天然氣(主要是CH4)優(yōu)化了MEA的CO2脫除能力。
【關(guān)鍵詞】：煤氣 天然氣 化學(xué)吸收 傳質(zhì)系數(shù) 混合吸收劑 無水吸收劑
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TQ546.5;TE644
【目錄】：

• 致謝4-6
• 摘要6-8
• Abstract8-13
• 1. 緒論13-25
• 1.1 煤氣和天然氣開發(fā)及利用13-17
• 1.1.1 煤氣和天然氣簡介13-14
• 1.1.2 煤氣和天然氣的開發(fā)和利用現(xiàn)狀14-17
• 1.2 CO_2分離回收技術(shù)17-22
• 1.2.1 物理吸收法17-18
• 1.2.2 化學(xué)吸收法18-19
• 1.2.3 變壓吸附法19
• 1.2.4 低溫蒸餾法19-20
• 1.2.5 膜法20-22
• 1.3 論文選題背景和主要研究內(nèi)容22-24
• 1.3.1 選題背景22-23
• 1.3.2 主要研究內(nèi)容23-24
• 1.4 本章總結(jié)24-25
• 2. CO_2化學(xué)吸收技術(shù)及其研究現(xiàn)狀25-36
• 2.1 化學(xué)吸收反應(yīng)機(jī)理25-26
• 2.2 吸收劑研究現(xiàn)狀26-34
• 2.2.1 高效混合胺吸收劑28-30
• 2.2.2 相變吸收劑30-31
• 2.2.3 水吸收劑31-33
• 2.2.4 離子液體吸收劑33
• 2.2.5 小結(jié)33-34
• 2.3 發(fā)展前景34-35
• 2.4 本章總結(jié)35-36
• 3. 化學(xué)吸收法脫除CO_2的動(dòng)力學(xué)研究36-56
• 3.1 前言36-37
• 3.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及操作步驟37-39
• 3.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容39-41
• 3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析41-54
• 3.4.1 實(shí)驗(yàn)參數(shù)定義及計(jì)算方法41-42
• 3.4.2 試驗(yàn)的重復(fù)性42-44
• 3.4.3 單一吸收劑的傳質(zhì)系數(shù)44-47
• 3.4.4 低CO_2負(fù)荷的MEA吸收劑的傳質(zhì)系數(shù)47-48
• 3.4.5 混合吸收劑的傳質(zhì)系數(shù)48-50
• 3.4.6 無水吸收劑與CO_2的傳質(zhì)50-53
• 3.4.7 氣體流量對(duì)其氣液傳質(zhì)的影響53-54
• 3.5 本章總結(jié)54-56
• 4. 基于煤氣和天然氣的CO_2脫除試驗(yàn)研究56-77
• 4.1 前言56
• 4.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)56-58
• 4.2.1 鼓泡吸收實(shí)驗(yàn)裝置及系統(tǒng)56-57
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)操作步驟57-58
• 4.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容58-60
• 4.3.1 基本實(shí)驗(yàn)工況58-59
• 4.3.2 吸收劑類型59
• 4.3.3 對(duì)比實(shí)驗(yàn)59-60
• 4.4 氣化煤氣中CO_2吸收實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析60-69
• 4.4.1 實(shí)驗(yàn)參數(shù)定義及其計(jì)算方法60-61
• 4.4.2 常規(guī)單一吸收劑的吸收性能61-64
• 4.4.3 MEA/MDEA系列混合胺吸收劑的吸收性能64-66
• 4.4.4 無水吸收劑的吸收性能66-69
• 4.5 天然氣中CO_2吸收實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析69-75
• 4.5.1 常規(guī)單一吸收劑的吸收性能69-71
• 4.5.2 MEA/MDEA混合胺吸收劑的吸收性能71-72
• 4.5.3 CO_2有效脫除的性能分析72-75
• 4.6 本章總結(jié)75-77
• 5. 煤氣和天然氣中CO_2脫除的比較與分析77-84
• 5.1 前言77
• 5.2 不同氣體成分對(duì)吸收劑性能的影響77-80
• 5.2.1 煤氣和N_2/CO_2混合氣的比較77-78
• 5.2.2 天然氣和N_2/CO_2混合氣的比較78-80
• 5.3 不同吸收劑脫除煤氣和天然氣中CO_2的性能比較80-83
• 5.4 本章總結(jié)83-84
• 6. 全文總結(jié)與工作展望84-88
• 6.1 主要結(jié)論84-86
• 6.2 本文不足之處與工作展望86-88
• 參考文獻(xiàn)88-94
• 作者簡歷94

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：385138