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二氧化碳(carbon dioxide,CO2)大量排放所造成的气候变化和环境问题已经引起全球范围内的广泛关注。当前,火力发电行业是我国最大的CO2排放源,燃煤电厂的碳减排对减缓全球气候变化和实现我国可持续发展战略的意义重大。基于醇胺溶液的化学吸收法因其工艺简单、技术成熟和吸收能力强等优点成为燃煤电厂烟气CO2捕集的首选方法。但从2007年华能北京热电厂CO2捕集示范工程展开至今,燃煤电厂CO2捕集进展缓慢,其原因主要是吸收液对设备的腐蚀性较高,富液再生和贫液冷却过程的能耗居高不下。因此,开发同时具有吸收能力强、含水量低和操作成本低等优点的新型吸收剂,已成为CO2捕集领域重要的研究方向和发展趋势。本文以二乙氨基乙醇(2-diethylaminoethanol,DEAE)和二甲氨基异丙醇(1-dimethylamino-2-propanol,DMA2P)等2种新型三级醇胺为吸收主体,引入乙醇胺(Monoethanolamine,MEA)和哌嗪(Piperazine,PZ)等高效促进剂,构建了新型复配醇胺吸收剂。吸收能力是评价吸收剂应用潜力的重要依据。本文设计了一套CO2吸收实验平台,测定了系列温度和浓度条件下,CO2在DEAE-MEA、DEAE-PZ、DMA2P-MEA和DMA2P-PZ等水溶液中的吸收量与吸收时间的关系,确定了平衡吸收量和载荷,考察了吸收剂浓度和种类及操作温度等条件的影响。配制了CO2分压为10-80kPa的模拟烟气,测定了模拟烟气中CO2在4种新型吸收剂中的吸收性能,阐明了 CO2分压和烟气中共存的微量SO2对吸收性能的影响。在醇胺法CO2捕集工艺中,体系粘度和表面张力是板式塔设计和模拟过程所需的基础数据。本文系统测定了系列操作条件下DEAE-MEA、DEAE-PZ、DMA2P-MEA和DMA2P-PZ水溶液及负载CO2的吸收液的粘度和表面张力,并应用热力学模型对实验数据进行了关联和预测,阐明了操作条件对体系表面张力和粘度的影响规律。吸收速率是表征吸收剂性能优劣的重要参数。本文结合吸收量-时间关系实验数据和Chowdhury提出的计算方法,确定了新型醇胺吸收剂对CO2的表观吸收速率,考察了吸收剂浓度和种类及操作温度等条件对表观吸收速率的影响规律,以及吸收剂浓度、CO2分压和体系粘度对表观吸收速率的竞争影响机制。在吸收塔中验证吸收剂对(CO2的捕集效果是评价吸收剂应用潜力的有效手段。本文自制了筛孔板式塔,测定了 DEAE-MEA、DEAE-PZ、DMA2P-MEA和DMA2P-PZ等4种新型醇胺吸收剂对模拟烟气中CO2的脱除效率,确定了总体积传质系数,阐明了进气流量、进液流量、吸收主体和促进剂浓度和塔板数对脱除效率和总体积传质系数的影响规律。与 MDEA-MEA、MDEA-[N111][Gly]和 DEAE-[N111][Gly]等高效吸收剂及已商业示范运行的MEA吸收剂脱碳性能的比较表明,本文遴选出的4种新型醇胺吸收剂具有较高的CO2吸收能力和吸收速率,且在板式塔内对CO2的捕集效果令人满意。因此,在提高碳脱除效率和节能降耗方面有很好的应用前景。