TETA溶液脫除模擬煙氣中CO2的試驗研究

鐘宛辰+李水娥+崔同明+皮夢+左素+張元靜+付魁

摘要：

CO2作為全球溫室氣體，正在危害人類賴以生存的環境，而工業上現正在大力發展有機胺溶液用于脫除煙氣中的CO2，并已得到了廣泛的應用和極好的發展趨勢.由于三乙烯四胺（TETA）溶液具有穩定性好、吸收效率高等優勢，再對比傳統胺試劑試驗的濃度，試驗選取0.2～0.8 mol/L體積濃度范圍的TETA作為吸收劑吸收模擬煙氣中的CO2.當溫度在25～40 ℃時，其溫度對CO2吸收速率的影響不明顯；當溶劑體積濃度在0.2～0.8 mol/L和CO2體積分數在10%～18%時，溶劑體積濃度和CO2體積分數對CO2吸收速率的影響明顯.

關鍵詞：

TETA； 吸收劑； CO2； 吸收速率

中圖分類號： X 701.1

文獻標志碼： A

Study on CO2 Absorption from Fuel Gas by TETA Solution

ZHONG Wanchen， LI Shuie， CUI Tongming， PI Meng， ZUO Su， ZHANG Yuanjing， FU kui

（College of Mterials and Metallurgy， Guizhou University， Guiyang 550025， China）

Abstract：

As the worlds greenhouse gas，carbon dioxide（CO2） is endangering human survival environment.The organic amine solution is widely used in industry to remove CO2 from flue gas，which has a good development trend.Compared with the concentration of the traditional amine reagent test，the three ethylene four amine（TETA） in the range of 0.2 to 0.8 mol/L is chosen as the absorbent to absorb the simulated flue gas for the good performance.The experimental results show that the effect of temperature on the absorption rate of CO2 is not obvious as the temperature is between 25 ℃ and 40 ℃，while the absorption rate of CO2 was observably when the volume concentration of the solvent is between 0.2-0.8 mol/L and the volume concentration of CO2 is between 10% and 18%.

Keywords：

TETA； absorbent； CO2； absorption rate

隨著人們環保意識的不斷加強和日趨嚴重的能源短缺[1]. CO2作為重要的“溫室效應”氣體越來越受到全人類的關注.如何降低CO2排放量成為化學，生物和環境方面的重要課題[2]. CO2的固定是其減排和綜合利用的關鍵[3-6]，燃燒后脫碳技術正在被大力開發[7-9].化學吸收法技術相對成熟，吸收效果較好，是脫除和回收CO2的主要方法[10].一乙醇胺（MEA）作為傳統吸收劑具有化學反應活性好、幾乎沒有選擇性等優點，但其主要缺點是易于發泡及其減排和降解變質，且與原料中的CO2會發生副反應生成難以再生的降解產物，如惡唑烷酮，導致溶劑降低或喪失脫硫能力[11].本文以三乙烯四胺（TETA）溶液作為吸收劑脫除模擬煙氣中的CO2，找到TETA對CO2的最佳吸收狀態，確定合理的工藝參數.

1 試 驗

1.1 試驗原理

CO2+2R1R2NH- R1R2NCOO-+ R1R2NH2+

1.2 試劑、裝置及方法

主要試劑為純度99%（體積分數）的CO2，TETA.試驗裝置如圖1所示.

首先，控制CO2和通入空氣的體積流量，緩沖瓶內通入模擬工業煙氣，待一段時間后，用CO2紅外分析儀直接讀取緩沖瓶出口處的體積分數，待其穩定后，記為C1；其次，將配置好的吸收溶劑通入吸收塔，并通過循環泵使溶液循環；最后，將緩沖瓶與吸收塔連接起來，使模擬煙氣在吸收塔中與吸收劑反應，同時用CO2紅外分析儀在吸收塔頂端出口處按10 s間隔直接測量反應后氣體的體積分數C2，并記錄（溶劑總體積為1 L，氣壓為常壓）.

1.3 計算公式

CO2的吸收速率為：

吸收速率（ξ）= VCO2×η Vm

式中：VCO2為CO2的體積流量；Vm為氣體的摩爾體積；η為吸收率.

2 結果與分析

2.1 反應溫度對CO2吸收速率的影響

在不同溫度條件下的試驗結果如圖2所示.由圖2可知，反應溫度的改變對CO2最高吸收速率的影響并不大.在25 ℃時，TETA的吸收速率最高，為0.014 9 mmol/s.主要是因為TETA溶液在低溫環境下比較穩定，隨著溫度的升高，氨基會從中解離出來形成氨氣，導致溶液內氨濃度減小，從而其最高吸收速率隨溫度的升高而減小.但從25～30 ℃，隨著溫度的升高，CO2吸收速率隨溫度的變化不明顯.因此，從經濟角度考慮，在常溫下吸收CO2即可達到較好效果.