用于吸收CO2的功能化离子液体的分子设计研究

北京化工大学

博士学位论文

用于吸收CO<,2>的功能化离子液体的分子设计研究

姓名：张晓春

申请学位级别：博士

专业：化学工程

指导教师：汪文川;刘志平

20090601

北京化Ｔ人学博ｆ：学位论文

理溶剂吸收法特别适合重烃含量少的贫气【３ｌ】，只适合用于Ｃ０２分压较高的条件，且Ｃ０２的去除程度较低【２５】。

化学吸收法是利用Ｃ０２气和吸收液在吸收塔内发生化学反应，Ｃ０２被吸收至溶剂中成为富液，富液进入脱析塔加热分解出Ｃ０２从而达到分离回收Ｃ０２的目的。这种方法一般使用Ｋ２Ｃ０３水溶液或乙醇胺类的水溶液作为吸收剂。热Ｋ２Ｃ０３法常见方法有苯菲尔德法（吸收溶剂中ＫＥＣ０３质量分数为２５％＇－＇３０％，二乙醇胺１％～６％，加适量五氧化二钒作催化吸收剂和防腐蚀剂）、砷碱法（ＶｅｔｒｏＣｏｋｅｓ法，ＫＥＣ０３质量分数２３％，Ａｓ２０３１２％，或用氨基乙酸和Ｖ２０５来代替Ａｓ２０３）、卡苏尔法（Ｃａｒｓｏｌ法，ＫＥＣ０３、胺、ｖ２０５）、改良热碳酸钾法（ＣａｔａＣａｒｂ法，Ｋ２Ｃ０３、乙醇胺盐、Ｖ２０５）。以乙醇胺类作吸收剂的方法有ＭＥＡ法（所用溶剂为一乙醇胺）、ＤＥＡ法（二乙醇胺）、ＭＤＥＡ法（甲基二乙醇胺）、联合碳化公司的乙醇胺法（同时添加两种防腐蚀剂）、道化学公司的２．烷氧基乙胺法（内添加防腐蚀剂）以及劳尔夫．２巴逊斯法（所用溶剂为二乙醇胺）［３０】。其原理是弱碱（胺）与弱酸（Ｃ０２）反应生成一种可溶于水的盐，反应式如下：

Ｒ—ＮＨ２十１４２０＋Ｃ０２＝：＝＝＝＝＝Ｒ—ＮＨ３Ｃ０２

ＫｅＣ０３＋Ｈｅ０＋Ｃ０２＝＝＝兰２ＫＨＣ０３

在选择比较好的胺吸收液时要考虑其负荷特性、对Ｃ０２的溶解速度、降解性能与排出气体中杂质的反应速率、再生性能等因素【２５１。化学吸收法的关键是控制好吸收塔和解析塔的温度与压力。

（２）吸附法。吸附法是利用活性炭、天然沸石、分子筛和硅胶等固态吸附剂对原料混合气中的二氧化碳的选择性可逆吸附作用来分离回收二氧化碳的。吸附法可分为变压吸附法（ＰＳＡ）和变温吸附法（ＴＳＡ）。

变压吸附法（ＰＳＡ）。变压吸附法是利用吸附量对压力变化而使某种气体分离回收，称为ＰＳＡ法。用ＰＳＡ法分离回收Ｃ０２是吸附剂在高压条件下吸附二氧化碳，降压后将二氧化碳解吸出来，通过反复进行周期性的压力变化，实现二氧化碳与其他气体的分离。变压吸附法由吸附、漂洗、降压、抽真空和加压五步组成。为了连续分离回收ｃ０２，一般需要多座吸附塔并联使用，以保证整个过程中能连续地输入原料气，连续地取出二氧化碳气和未吸附的气体。

变温吸附（ＴＳＡ）法。变温吸附法是利用吸附量随温度变化而分离回收。此外还有将ＰＳＡ与ＴＳＡ两者结合在一起的变压．变温吸附法。

目前工业上应用较多的是变压吸附法。吸附法的关键在于吸附剂的载荷能力，而温差（或压差）是决定吸附剂载荷能力的主要因烈３０１。

（３）膜分离法。膜分离法是基于混合气体中Ｃ０２与其它组分通过聚合膜时的渗透性不同来分离Ｃ０２的。水蒸气和ｃ０２是高的渗透性气体，容易从大量的烃分子中分离出来。通过膜的驱动力是膜两侧的组分分压。当膜两边存在压差时，渗透率高的气体

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