煤氣物天然氣中CO2化學脫除試驗研究.pdf

1、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。粗煤氣和天然氣中存在的許多雜成分對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)動力學和吸收特性兩方面出發(fā)，研究不同吸收劑對煤氣和天然氣中CO2的化學脫除性能。
　　 首先采用濕壁塔實驗臺進行

2、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)動力學試驗。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

3、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一步研究的意義。此外，MEA的傳質(zhì)性能隨著溶液中CO2負荷的升高而降低，溶液的傳質(zhì)系數(shù)隨氣體流量的增加而變大。
　　 基于動力學試驗的結(jié)果，在半連續(xù)鼓泡吸收實驗臺上進行了煤氣和天然氣中CO2脫除的試驗研究，并通過比較CO2脫除率、吸收速率和溶液的CO2負荷等參數(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。

4、r>　　 煤氣中CO2脫除方面，發(fā)現(xiàn)單一吸收劑的總CO2脫除率排序為:30％DETA＞30％ MEA≈5％ PZ＞30％ AMP≈30％ DEA＞30％ MDEA，與動力學實驗結(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

5、性增加。無水吸收劑對煤氣中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負荷，但吸收在1h后即達到了近飽和狀態(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間和較高的脫除率。PZ的有效脫

6、除率最高，有效吸收負荷也僅低于DETA。
　　 因此，就吸收性能而言，30％DETA、30％MEA和20％MEA+10％MDEA對于煤氣和天然氣中CO2脫除都具有一定優(yōu)勢，值得進行下一步的深入研究。而5％PZ在短時間內(nèi)擁有很高的脫除速率和CO2負荷，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水溶液對相同C