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温室效应对人类生存环境的影响日益严重。由于化石燃料的使用而大量排放的二氧化碳,是造成温室效应的最主要原因之一。因此,二氧化碳的脱除和分离已经成为环境领域的重要课题。
“脱碳”过程是化工生产中一种重要的单元操作。伴随着油、气、煤炭等化石燃料的使用而大量排放的废气(或尾气),其总量巨大,而其中二氧化碳绝对浓度并不高。要脱除此种处理对象中的二氧化碳,现有工业上的各种脱碳方法在成本和脱除效率方面均有不足。近年来,不断有在脱除二氧化碳方面的研究报导,除了传统物理、化学吸收方法的改进之外,还有膜分离等新分离技术方面的研究。
本文中,提出了一种以主体吸收剂和有机液膜层结合的二氧化碳吸收工艺方法。该工艺中,以碳酸盐(如碳酸钾等)水溶液为主体吸收剂,并在其上覆盖一层含有促进二氧化碳吸收的载体有机液膜层,该种载体的存在能够有效地提高碳酸钾在常温附近对二氧化碳的吸收速率。在研究中,首先采用UNIFAC模型,预估了多种有机胺在有机溶剂(醇类)和水之间的分配比,初步筛选出分配比较大的有机胺,进而将筛选出的有机胺作为载体加入有机液层,通过实验考察其吸收性能研究,确定了优化的有机液层组分。
在此基础上,全面考察了在有机液膜层存在下,不同的有机溶剂组分配比、吸收温度、搅拌速度等对总吸收体系的二氧化碳吸收容量和吸收速率的影响。研究发现,有机液膜层的存在,确实能有效地促进了吸收主体的吸收容量和吸收速率。
实验考察了吸收后的有机液层在不同温度下的解吸特性以及解吸后的有机液层的吸收性能。通过实验,确定了回收溶解在主体吸收剂中的有机溶剂的方法。最后,对本体系中的液液传质过程建立了相应的动力学模型。