丁醚及其复合吸收剂中CO2溶解度的测定与模型化

论文摘要

燃煤发电、炼钢、水泥生产、石油炼化,天然气提纯等工业过程会排放大量的CO2,是造成全球变暖的主要原因。现阶段采用的三种CO2捕集技术路线：燃烧前捕集、燃烧后捕集和富氧燃烧,般都采用溶剂吸收法捕集混合气体中的CO2。研究开发高效低能耗的CO2吸收剂是目前CO2吸收分离研究中的热点之一。本文以燃烧前捕集的合成气气流为实验条件,针对新型CO2吸收剂的开发进行了以下几方面的研究：首先,将丁醚和MMEA（甲基单乙醇胺）的物性和工业吸收剂进行了比较,丁醚和MMEA具有黏度低,分子量小,单位质量吸收剂的CO2吸收量大等优点。其次,设计并搭建了一套等温合成法气体溶解度测定装置,用其测定了CO2/乙醇和CO2/NMP两个体系的溶解度数据,实验数据和文献数据的平均相对偏差在1%左右,证明了该装置的可靠性。再次,测定了288.15K,298.15K,308.15K,318.15K和328.15K五个温度下,CO2在丁醚中的溶解度数据。并用SRK方程对实验数据进行了拟合,得到了SRK方程的二元交互作用参数kij度变化的关系式。压力的SRK方程计算值和实验值之间的最大绝对偏差为0.127MPa,最大相对偏差-9.14%；平均绝对偏差为0.040MPa,平均相对偏差为2.96%。最后,配置了三种MMEA质量浓度分别为：15.1wt.%,25.0wt%和49.5wt.%的丁醚复合吸收剂。测定了298.15KCO2在三种吸收剂中的溶解度,同时测定了308.15K,318.15K和328.15K三个温度下,25.0wt.%MMEA浓度吸收剂里的CO2溶解度。实验压力范围内,CO2在复合吸收剂中的溶解度高于纯丁醚,并随MMEA浓度增加增大。低压时,化学吸收作用占主导,压力升高,物理吸收逐渐取代之。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 2的吸收剂'>1.2 分离CO₂的吸收剂
• 2吸收剂选择标准'>1.2.1 CO₂吸收剂选择标准
• 1.2.2 物理吸收剂
• 1.2.3 化学吸收剂
• 1.2.4 物理化学复合吸收剂
• 1.2.5 离子液体吸收剂
• 2溶解度的测量方法'>1.3 CO₂溶解度的测量方法
• 1.3.1 高压相平衡实验方法
• 2溶解度的等温合成法'>1.3.2 测定CO₂溶解度的等温合成法
• 2/吸收剂体系的气液相平衡模型化方法'>1.4 CO₂/吸收剂体系的气液相平衡模型化方法
• 1.5 研究内容与目标
• 第二章 实验系统
• 2溶解度实验装置'>2.1 CO₂溶解度实验装置
• 2.1.1 平衡釜
• 2进样系统'>2.1.2 CO₂进样系统
• 2.1.3 控温系统
• 2.1.4 测量精度
• 2.2 实验步骤
• 2.3 溶解度计算方法
• 2.3.1 基本算法
• 2 PVT性质的状态方程选择'>2.3.2 计算CO₂PVT性质的状态方程选择
• 2.4 系统可靠性的验证
• 2在乙醇中的溶解度'>2.4.1 CO₂在乙醇中的溶解度
• 2在NMP中的溶解度测定'>2.4.2 CO₂在NMP中的溶解度测定
• 2.5 小结
• 2/丁醚体系溶解度数据测定与关联'>第三章 CO₂/丁醚体系溶解度数据测定与关联
• 3.1 物理吸收剂的比较
• 2在丁醚中的溶解度数据测定'>3.2 CO₂在丁醚中的溶解度数据测定
• 3.2.1 实验试剂
• 3.2.2 实验数据
• 3.3 数据处理及分析
• 2物性参数'>3.3.1 丁醚及CO₂物性参数
• 3.3.2 溶解度数据
• 3.3.3 SRK状态方程拟合实验数据及偏差分析
• 3.3.4 PR状态方程拟合实验数据及偏差分析
• 3.4 小结
• 2/复合吸收剂体系的研究'>第四章 CO₂/复合吸收剂体系的研究
• 4.1 化学复合吸收剂的选择
• 4.2 实验试剂
• 2在不同配比的复合吸收剂中的溶解度测定'>4.3 CO₂在不同配比的复合吸收剂中的溶解度测定
• 4.3.1 复合吸收剂配制
• 4.3.2 实验数据记录
• 4.3.3 数据处理及分析
• 2在25.1wt.%的MMEA复合吸收剂中的等温溶解度数据测定'>4.4 CO₂在25.1wt.%的MMEA复合吸收剂中的等温溶解度数据测定
• 4.4.1 实验数据记录
• 2的影响'>4.4.2 温度和压力对复合吸收剂吸收CO₂的影响
• 2吸收能力和丁醚的比较'>4.4.3 复合吸收剂CO₂吸收能力和丁醚的比较
• 4.5 小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者和导师简介
• 北京化工大学硕士研究生学位论文答辩委员会决议书