超重力法脱除高浓度二氧化碳的研究

论文摘要

二十世纪以来,世界人口迅速地增加,导致能源极大地消耗；随着越来越多的国家进入工业化,预计在二十一世纪将有更多的能源被利用。高浓度二氧化碳主要集中在炼钢炉气、高含碳天然气、沼气及垃圾填埋气体等混合气体中,所以对高浓度二氧化碳气体的脱除可以进一步减少对大气的污染,同时提高燃气的热值,增加对能源的利用。超重力旋转床作为新型高效的多相流接触装置,可以极大地强化传质过程,已被广泛应用于化工分离和制备纳米材料领域。本课题在超重力条件下,使用不同醇胺吸收剂脱除30%volCO2,采用单因素分析法研究了逆流旋转填充床转速、吸收液温度、吸收液浓度、液体流量、总气体流量对脱除效果的影响规律,并且对比了使用不同吸收剂时旋转填充床的传质单元高度。研究表明：脱除效率随着胺浓度、液体流量的增大而增大,随着气体流量的增加而减小。在温度30-70℃范围内,温度对脱除率的影响并不明显。当转速低于1000rpm时,脱除率随着转速的增加而增加。当转速到达800～1000rpm时,脱除率达到最大,当转速继续增大后,脱除率下降明显。通过对比不同吸收剂对30%volCO2脱除率的影响,研究表明单一吸收剂对C02的脱除效果：DEA>MEA>MDEA;混合吸收剂对C02的脱除效果：MEA+PZ、DEA+PZ两种混合溶液最优,其次：MDEA+PZ>K2CO3+PZ>K2CO3+DEA>K2CO3+MEA。计算旋转填充的传质单元高度（HTU）,发现传质单元高度（HTU）随着气体流量的增加而下降,且DEA+PZ体系中的旋转填充的传质单元高度最小。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 引言
• 1.2 超重力技术简介
• 1.2.1 超重力技术的发展背景
• 1.2.2 超重力机的基本结构和工作原理
• 1.2.3 超重力机的主要特点
• 1.2.4 超重力技术的应用研究进展
• 1.2.4.1 国内应用研究进展
• 1.2.4.2 国外应用研究进展
• 1.3 处理二氧化碳的方法
• 1.3.1 物理方式
• 1.3.2 化学方式
• 1.4 工业上脱碳的工艺
• 1.4.1 MEA工艺
• 1.4.2 活化MDEA工艺
• 1.4.3 塞勒克索尔工艺（Selexol）
• 1.4.4 低温甲醇工艺（Rectisol）
• 1.4.5 碳酸钾工艺
• 1.5 旋转床吸收二氧化碳的实验研究
• 1.6 本课题的研究目的和内容
• 1.6.1 本论文的研究目的
• 1.6.2 本论文的主要研究内容
• 第二章 实验装置、药品及实验方法
• 2.1 实验流程及装置
• 2.1.1 实验流程
• 2.1.2 实验装置与仪器
• 2.1.3 填料与装填
• 2.2 实验药品及气体分析仪器
• 2.2.1 实验药品
• 2.2.2 气体分析仪器
• 2.3 实验方案
• 2.4 吸收特性参数
• 2.4.1 二氧化碳脱除率
• 2.4.2 旋转填充床传质单元高度（HTU）
• 第三章 超重力法单一醇胺水溶液脱除高浓度二氧化碳的研究
• 3.1 醇胺水溶液吸收二氧化碳的实验原理
• 3.1.1 二氧化碳与水的反应机理
• 3.1.2 二氧化碳与醇胺的反应机理
• 3.1.3 二氧化碳与哌嗪水溶液的反应机理
• 3.2 旋转填充床中单一醇胺水溶液脱除高浓度二氧化碳的研究
• 3.2.1 转速对二氧化碳脱除率的影响
• 3.2.2 温度对二氧化碳脱除率的影响
• 3.2.3 浓度对二氧化碳脱除率的影响
• 3.2.4 液体流量对二氧化碳脱除率的影响
• 3.2.5 气体流量对二氧化碳脱除率的影响
• 3.3 本章小结
• 第四章 超重力法哌嗪混合醇胺水溶液脱除高浓度二氧化碳的研究
• 4.1 MEA+PZ体系对二氧化碳脱除率的影响
• 4.1.1 温度对二氧化碳脱除率的影响
• 4.1.2 气体流量对二氧化碳脱除率的影响
• 4.2 DEA+PZ体系对二氧化碳脱除率的影响
• 4.2.1 温度对二氧化碳脱除率的影响
• 4.2.2 气体流量对二氧化碳脱除率的影响
• 4.3 MDEA+PZ体系对二氧化碳脱除率的影响
• 4.3.1 温度对二氧化碳脱除率的影响
• 4.3.2 气体流量对二氧化碳脱除率的影响
• 4.4 不同哌嗪混合醇胺水溶液中旋转填充床传质单元高度的对比
• 4.5 本章小结
• 第五章 超重力法碳酸钾醇胺混合水溶液脱除高浓度二氧化碳的研究
• 5.1 碳酸钾水溶液和二氧化碳反应的原理
• 5.2 温度对碳酸钾醇胺水溶液吸收脱除二氧化碳的影响
• 5.3 气体流量对碳酸钾醇胺水溶液吸收脱除二氧化碳的影响
• 5.4 碳酸钾醇胺水溶液中旋转填充床传质单元高度的对比
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 作者和导师简介