【摘 要】
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在CO2减排的背景下,醇胺吸收法因其吸收速率快、吸收容量高等优点而被广泛应用。醇胺吸收法在吸收CO2之后需进行解吸,目前常用的热解吸、膜解吸等解吸工艺在实际应用中仍存在着解吸能耗高、解吸效率低、经济成本偏高等问题。而新型的化学解吸法可直接利用解吸剂与富液中的CO2发生碳酸化反应,在解吸富液的同时将CO2以碳酸盐的形式矿化固定,具有解吸效率高、操作简捷、低能耗、低成本等优点。化学解吸效果的优劣与吸收
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在CO2减排的背景下,醇胺吸收法因其吸收速率快、吸收容量高等优点而被广泛应用。醇胺吸收法在吸收CO2之后需进行解吸,目前常用的热解吸、膜解吸等解吸工艺在实际应用中仍存在着解吸能耗高、解吸效率低、经济成本偏高等问题。而新型的化学解吸法可直接利用解吸剂与富液中的CO2发生碳酸化反应,在解吸富液的同时将CO2以碳酸盐的形式矿化固定,具有解吸效率高、操作简捷、低能耗、低成本等优点。化学解吸效果的优劣与吸收剂的选择有着直接关系,为此,本论文将从化学解吸的角度筛选解吸性能较优的吸收剂。本文采用以Ca（OH）2为解吸剂的化学解吸方式,对单一醇胺（TEA、MDEA、DEA、AMP、MEA）和混合醇胺（MDEA+TEA、MDEA+DEA、MDEA+AMP、MDEA+MEA）九种吸收剂进行筛选。首先通过单因素试验探究各单因素（Ca:C、p H、温度、CO2负荷、搅拌速率、搅拌时间、静置时间和溶质比等）对解吸率的影响,接着结合正交试验得出每种醇胺富液解吸时的最佳工况以及最佳工况下的解吸率,然后通过对吸收剂的多次吸收-解吸试验确定各吸收剂的重复吸收-再生性能,最后通过最佳解吸率、重复吸收-再生性能和吸收剂成本三方面进行比较,从而筛选出适合化学解吸工艺的醇胺吸收剂。由单因素试验可知,不同影响因素对不同吸收剂的影响不尽相同。Ca:C的增大对吸收富液的解吸具有促进作用,但是在Ca:C>1:1后促进作用有所减缓。适当的增大p H有利于各吸收富液的解吸,但是当增大至一定程度后会对解吸起到抑制作用。20、30℃等较低的温度范围对于富液的化学解吸更具有经济效益。富液的CO2负荷为0.6 mol·L-1(TEA为0.4 mol·L-1)时的化学解吸效果最佳。随着搅拌速率增大及搅拌时间的延长,各吸收剂富液的解吸率均为先增大后平缓的趋势。除MEA所需的静置时间较长（约为20 min）,其他八种吸收富液在15 min的静置时间即可达到沉淀完全的状态。混合醇胺富液中,TEA和MEA占比的增加可增大MDEA+TEA和MDEA+MEA富液的解吸率;随着DEA占比的增加,MDEA+DEA的解吸率先增大后减小;随着AMP占比的增加,MDEA+AMP富液的解吸率逐渐减小。结合单因素试验结果对各吸收剂进行正交试验,各吸收剂在最佳工况下的解吸率由高到低为:TEA（82.85%）≈MDEA（82.49%）=AMP（82.49%）>MDEA+AMP（81.23%）≈MDEA+TEA（81.11%）>DEA（80.12%）>MDEA+DEA（71.56%）>MDEA+MEA（63.21%）>MEA（51.33%）。所有吸收剂的最佳解吸率均在50%以上,并且除MDEA+DEA、MDEA+MEA和MEA之外的其他六种吸收剂的最佳解吸率均在80%左右。通过5次多次吸收-解吸试验吸收研究各吸收剂的重复吸收-再生性能。研究表明,在各自的最佳工况条件下,各吸收剂的可重复吸收-再生性能（第5次解吸率与初次解吸率之比）顺序为:MDEA+DEA（98.78%）≈MDEA（97.70%）≈MDEA+TEA（97.34%）≈TEA（96.83%）>MDEA+AMP（92.88%）>DEA（82.20%）≈AMP（81.53%）>MEA（60.30%）>MDEA+MEA（42.89%）。除了MEA和MDEA+MEA两种吸收剂,其他吸收剂第5次解吸率均可达到初次解吸率的80%以上,其中MDEA+DEA、MDEA、MDEA+TEA和TEA四种吸收剂可达到初次解吸率的95%以上,几乎保持了原有的解吸效果。对TEA、MDEA、DEA、AMP、MEA、MDEA+TEA、MDEA+DEA、MDEA+AMP、MDEA+MEA九种吸收剂在最佳解吸率、重复吸收-再生性能以及吸收剂成本三个方面进行综合比较得出:在投加Ca（OH）2的化学解吸方式下,除MEA及MDEA+MEA吸收剂,其余吸收剂均表现出良好的解吸性能;相比混合吸收剂,单一吸收剂更加适用于投加Ca（OH）2的化学解吸方式;九种吸收剂中建议优先选择TEA吸收剂,不建议选择MEA、MDEA+MEA吸收剂。
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