MDEA與離子液體復(fù)配體系吸收CO2研究.pdf

1、目前CO2吸收技術(shù)已經(jīng)成為研究熱點(diǎn)，化學(xué)吸收法中醇胺溶液是公認(rèn)最可行有效的脫除方法，離子液體是一種新型綠色溶劑，它的結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)性和無揮發(fā)性使其有很好的應(yīng)用前景，但離子液體成本高、粘度大使其難以直接應(yīng)用于吸收CO2。本論文以N-甲基二乙醇胺(MDEA)和離子液體為吸收劑主體，圍繞CO2吸收，開展了關(guān)于MDEA與離子液體復(fù)配溶劑脫碳的研究工作。
　　 將三種常規(guī)離子液體([Bmim][N(CN)2]、[Bmim]Cl和[MDEA]C

2、l）和三種功能化離子液體([N2222][Ala]、[N2222][Ser]和[C3NH2mim]Br)與活化MDEA溶液(MDEA中加入少量活化劑哌嗪PZ)配制成不同濃度的吸收劑，所用離子液體除[Bmim]Cl外均為自主合成，復(fù)配溶劑中MDEA和PZ濃度分別為30％和3％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）維持不變，離子液體濃度從0.5％到30％不等，分別研究復(fù)配溶劑的簡單物化性質(zhì)和不同分壓下復(fù)配溶劑吸收CO2的性能。
　　 首先測(cè)定了復(fù)配溶劑的密度

3、和粘度等物化數(shù)據(jù)，并擬合了其隨溫度變化的情況。復(fù)配溶劑粘度較小，均低于20mPa·s。離子液體的加入會(huì)使溶劑的密度和粘度增大，且隨著離子液體濃度升高而增大。常規(guī)離子液體對(duì)密度和粘度的影響順序由大到小均為[MDEA]Cl＞[Bmim]Cl＞[Bmim][N(CN)2]。功能化離子液體對(duì)密度影響順序由大到小為[C3NH2mim]Br＞[N2222][Ser]＞[N2222][Ala]，對(duì)粘度影響順序由大到小為[N2222][Ala]＞[N2

4、222][Ser]＞[C3NH2mim]Br。吸收后復(fù)配溶劑的粘度增加，增加后最高不超過25mPa-s，可以保證吸收過程順利進(jìn)行。
　　 本研究搭建了一套氣液相平衡裝置，并利用該裝置測(cè)定40℃下CO2在不同分壓時(shí)在復(fù)配溶劑中的吸收量。首先通過考察[Bmim][N(CN)2]復(fù)配溶劑發(fā)現(xiàn)當(dāng)加入的離子液體量不超過5％時(shí)，離子液體對(duì)體系吸收量幾乎沒有影響，當(dāng)其濃度高于10％時(shí)，隨著離子液體濃度升高，單位摩爾量的a-MDEA吸收量降低。

5、另外兩種常規(guī)離子液體[Bmim]Cl和[MDEA]Cl復(fù)配溶劑在離子液體濃度高于10％時(shí)現(xiàn)象與[Bmim][N(CN)2]一致。而同濃度下，這三種常規(guī)離子液體復(fù)配溶劑吸收CO2的能力順序?yàn)?[Bmim]Cl＞[Bmim][N(CN)2]＞[MDEA]Cl。
　　 在同條件下測(cè)定了功能化離子液體復(fù)配溶劑吸收CO2的情況，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，[N2222][Ala]的加入可增加吸收劑對(duì)CO2的吸收量，且吸收量隨[N2222][Ala]濃度升高

6、而增大。[N2222][Ser]和[C3NH2mim]Br復(fù)配溶劑的吸收量變化趨勢(shì)與[N2222][Ala]一致。離子液體濃度相同時(shí)，這三種功能化離子液體復(fù)配溶劑吸收CO2能力順序?yàn)?[N2222][Ala]＞[N2222][Ser]＞[C3NH2mim]Br。
　　 本文的工作將幾種不同類型的離子液體與MDEA復(fù)配考察復(fù)配溶劑對(duì)于CO2氣體的吸收能力，所取得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果研究比較了常規(guī)離子液體與功能化離子液體吸收CO2方面對(duì)胺溶液