TETA-DETA复合脱除烟气中CO2的研究.pdf

2 0 1 5 年第1 2 期有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 6 3 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 0 0 7 7 5 4 5 ．2 0 1 5 ．1 2 ．0 1 7 T E T A D E T A 复合脱除烟气中C 0 2 的研究 崔同明，李水娥，周绪忠，仵恒 贵州大学材料与冶金学院，贵阳5 5 0 0 2 5 摘要以T E T A D E T A 复合溶液复合脱除烟气中的C O ，考察该体系吸收容量随温度、C O 体积浓度、溶 剂体积比以及模拟烟气流量的变化关系。结果表明，在溶剂体积比，l 、E T A D E T A l 1 、反应温度2 0 ℃、C 体积浓度1 4 ％、模拟烟气流量4 5 0L ／h 的最佳条件下，1I 。复合溶液的吸收容量为1 ．0 2 37m o l 。 关键词T E T A D E T A ；混合烯胺；吸收容量；c 。 中图分类号X 7 0 1文献标志码A文章编号1 0 0 7 7 5 45 2 0 1 5 】1 2 - 0 0 6 3 0 3 S t u d yo nC 0 2R e m o v a lf r o mF l u eG a sw i t h T E T A - D E T AM i x e dS o l u t i o n C U IT o n g m i n g ，L IS h u i e ，Z H O UX u z h o n g ，W UH e n g C o l l e g eo fM a t e r i a l sa n dM e t a l l u r g y ，G u i z h o uU n i v e r s i t y ，G u i y a n g5 5 0 0 2 5 ，C h i n a A b s t r a c t C 0 2w a sr e m o v e df r o mf l u eg a sb yT E T A D E T Ac o m p o s i t es o l u t i o n ．T h ee f f e c t so ft e m p e r a t u r e ， C 0 2v o l u m ec o n c e n t r a t i o n ，s o l v e n tv o l u m er a t i o ，a n df l o wr a t eo fs i m u l a t e df l u eg a so na b s o r p t i o nc a p a c i t y w e r ei n v e s t i g a t e d ．T h er e s u l t ss h o wt h a ta b s o r p t i o nc a p a c i t yo f1LT E T A D E T Am i x e ds o l u t i o n si s1 ．0 2 3 7m o lu n d e rt h eo p t i m u mc o n d i t i o n si n c l u d i n gv o l u m er a t i oo fT E T Aa n dD E T Ao f1 1 ．t e m p e r a t u r eo f 2 0 ℃，C O ，v o l u m ec o n c e n t r a t i o no f1 4 ％，a n df l o wr a t eo fs i m u l a t e df l u eg a sO f4 5 0L ／h ． K e yw o r d s T E T A D E T A ；m i x e de n a m i n e ；a b s o r p t i o nc a p a c i t y ；C 0 2 至少在本世纪，化石燃料仍是主要能源【l j 。大 量燃烧后，温室气体的排放导致全球气候变暖问题， 已严重影响了环境和制约了经济发展r 2 - 6 ] ，成为国际 关注的焦点。而C O 作为最主要的温室气体之一， 对它的减排和控制已刻不容缓[ 7 。9 ] 。化学吸收法技 术相对成熟，吸收效果较好，是脱除和回收C O 。的主 要方法。而有机胺[ 1 叩则是重点研究吸收二氧化碳 的吸收剂之一。张宁[ 1 1 I 、陈健[ 1 胡等对有机胺吸收二 氧化碳的热力学及动力学进行了研究；张云朝等采 用D E T A 溶液吸收烟气中C O ；陆诗建[ 1 4 3 等考察 了烯胺溶液吸收和解吸烟气中C O 。；项菲[ 15 ] 对烯胺 D E T A 、T E T A 单一溶液吸收C O 。特性进行了研究 并对吸收动力学进行了初步探讨。上述研究基本上 都是采用单一吸收剂脱除C O 。本文在此基础上以 T E T A D E T A 复合溶液作为吸收剂脱除二氧化碳， 并确定合适的工艺参数。 1试验部分 1 ．1 反应机理 T E T A 含有2 个伯胺和2 个仲胺氮原子，D E T A 只含有2 个伯胺和1 个仲胺氮原子。因为C O 易与伯胺、仲胺生成稳定的氨基甲酸盐‘1 6 ，所以 C O 。与D E T A 反应速率不如T E T A 快[ 1 “，D E T A 的吸收容量也不如T E T A 。 收稿日期2 0 1 5 一0 7 一0 1 基金项目贵州省教育厅项目 黔教合K Y 字[ 2 0 1 4 32 2 2 号 ；贵州省科技厅、贵州大学2 0 1 4 联合资金项目 黔科合L H 字 [ 2 0 1 4 1 7 6 4 7 号 作者简介崔同明 1 9 8 9 一 ，男，河南人，硕士研究生． 万方数据 6 4 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 15 年第12 期 C 与T E T A R ．为N H C H ，一N H C H ， 、 D E T A R z 为N H 一 H ；N H C H ； 的反应为 L 、 ， R ．N H 。一R ．N H iC O O R ．N H 。 R ．N H j 、 一R ，N H C R 。N H 、i l ．2 试验装置 图1 1 二氧化碳；2’i 体流量计；3 一空气压缩机；4气体缓冲瓶 5 一吸收塔；6 一循环泵；7 【’ 红外分析仪；8 干燥剂 图1 吸收装置 F i g ．1 T h ea b s o r p t i o ne x p e r i m e n t a ls y s t e m 1 ．3 试验条件 试验在常压下进行．混合吸收剂总体积为5 0 m I 。。按照不同的T E T A 与D E T A 体积比分别配成 总体积为lI 。的溶液，溶液流速为4I ．／m i n ，平均每 分钟记录一次二氧化碳红外分析仪的读数 精度 0 ．1 ％．体积浓度 。 2结果与讨论 2 ．1 反应温度对吸收容量的影响 试验条件 ’ 体积浓度8 ％、溶液体积比1 2 、 烟气流量4 5 0I ．／h ，反应温度对吸收容量的影响见 图2 。 t l { I h J ／m i n 图2反应温度对吸收容量的影响 F i g ．1 E f f e c to ft h er e a c t i o nt e m p e r a t u r eo n a b s o r p t i o nc a p a c i t y 从图2 呵以看出．温度对最高吸收容量的影响 还是比较大的，最高吸收容量随温度的升高而下降， 而且反应时间也在缩短。这主要是因为此反应是放 热反应，温度的升高阻碍了正向反应；而从动力学角 度看。温度的升高总是使反应加快。所以反应温度 控制在2 0 ℃左右比较合适。 2 ．2 溶剂体积比对吸收容量的影响 固定条件C 体积浓度8 ％、反应温度2 0o C 、 烟气流量4 5 0I ．／h ，不同溶剂体积比的结果如图3 所示。 丐 E 蛔 的 擎 型 il 1l S2 }2 S“{ S 时间／m m 图3溶剂体积比对吸收容量的影响 F i g ．3 E f f e c to ft h es o l v e n tv o l u m er a t i oo n a b s o r p t i o nc a p a c i t y 由图3 可知，随着D E T A 吸收剂的增加，其最 高吸收容量也随之减少。主要原因是T E T A 比 I E T A 多一个仲胺基，并且C 的吸收快慢和吸收 量主要是由吸收剂中的伯胺基和仲胺基的数量决定 的。所以溶液体积比在1 1 左彳i 最为合适。 2 ．3 C O 体积浓度对吸收容量的影响 试验条件溶液体积比1 2 、反应温度2 0 ℃、 烟气流量4 5 0L ／h ，C 体积浓度对吸收容量的影响 见图4 。图4 表明，随着c 体积浓度的增加，最高 吸收容量也随之增加。主要是因为增加C 。浓度促 使反应向正方向进行．并目．增加了单位体积的活化 分子数，使得单位时间单位体积的有效碰撞增加，从 而增大了吸收量。适宜的C 体积浓度控制在 1 4 ％左右。 2 ．4 模拟烟气流量对吸收容量的影响 固定条件溶液体积比1 2 、反应温度2 0 ℃、 C 体积浓度8 ％，不同模拟烟气流量时的结果如图 5 所示。从图5 可见，模拟烟气流量的增加对吸收 容量的影响并不大。流量的增加．使得C 与吸收 溶液在单位时间单位体积的接触增加，促进C O 。扩 散到溶液的速度。与游离氨反应加快。使得吸收容 量有所增加。烟气流键控制在4 j oI 。／h 左右比较合 万方数据 2 0 1 5 年第1 2 期有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 6 5 E 螂 约 擎 謦 时I 、日] ／m i n 图4C O 体积浓度对吸收容量的影响 F i g ．4 E f f e c to ft h eC 0 2v o l u m ec o n c e n t r a t i o n o nt h ea b s o r p t i o nc a p a c i t y 适。 E E 蛔 妁 掣 莹 时I h J ／m i n 图5 模拟烟气流量对吸收容量的影响 F i g ．5 E f f e c to ft h es i m u l a t i o no ff l u eg a sf l o w o nt h ea b s o r p t i o nc a p a c i t y 3结论 混合烯胺 T E T A D E T A 脱除C O 。的合适工 艺参数为反应温度2 0 ℃、溶剂体积比1 1 、C O 。体 积浓度1 4 ％、模拟烟气流量4 5 0L ／h 。在此条件下 1L 混合烯胺的吸收容量为1 ．0 2 37m o l 。 参考文献 [ 1 ] Y a n gH ，X uZ ，F a nM ，e ta 1 ．P r o g r e s si nc a r b o nd i o x i d e s e p a r a t i o n a n d c a p t u r e Ar e v i e w [ J ] ．J o u r n a l o f E n v i r o n m e n t a lS c i e n c e s ，2 0 0 8 ，2 0 1 1 4 2 7 ． [ 2 ] 占鑫星，刘峙嵘．二氧化碳吸附剂的研究进展[ J ] ．湿法 冶金，2 0 1 2 ，3 1 3 1 3 3 1 3 7 ． [ 3 ] 王云英．浅析温室效应对环境的影响及对策[ J ] ．科技 创新导报，2 0 1 2 1 1 2 5 ． [ 4 ] 郑京．温室效应对环境的影响[ J ] ．山东环境，2 0 0 3 1 2 3 ． [ 5 ] 徐爱清，况明生．温室效应导致全球变暖对我国河流的 影响[ J ] ．中国水运 理论版 ，2 0 0 6 ，4 6 2 3 3 2 3 4 ． [ 6 ] 秦大河．气候变化对我国经济，社会和可持续发展的挑 战[ J ] ．外交评论外交学院学报，2 0 0 7 4 6 - 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