環(huán)丁砜對乙醇胺溶液吸收和解吸CO2的影響

郭東方，郜時旺，羅偉亮，陳健

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環(huán)丁砜對乙醇胺溶液吸收和解吸CO2的影響

郭東方1，郜時旺1，羅偉亮2，陳健2

（1中國華能集團清潔能源技術(shù)研究院有限公司，北京 102209；2化學(xué)工程聯(lián)合國家重點實驗室，清華大學(xué)化學(xué)工程系，北京 100084）

利用物理溶劑環(huán)丁砜替代部分水，采用氣液攪拌實驗裝置和真實熱流量熱法測定了環(huán)丁砜對乙醇胺（MEA）溶液吸收和解吸二氧化碳（CO2）過程的影響，考察了CO2循環(huán)負載、吸收速率、吸收熱和解吸熱等性質(zhì)變化。研究表明：環(huán)丁砜對MEA溶液負載CO2的吸收熱影響較小，但對吸收速率、循環(huán)吸收容量和解吸過程影響較大。環(huán)丁砜可降低MEA溶液對CO2的表觀吸收速率，且隨CO2負載量的增大，降幅也逐漸變大。環(huán)丁砜有利于富液解吸過程，加快解吸速率，增大CO2解吸程度，同時單位熱流負荷、單位冷流負荷和單位能耗均有不同程度的降低。在燃煤電廠煙氣條件下，20%MEA+20% sulfolane體系相對20%MEA體系，其表觀吸收速率平均降低約10%，CO2循環(huán)吸收容量增加24%，單位CO2解吸能耗降低18%。

環(huán)丁砜；乙醇胺；CO2；吸收；解吸

引 言

伴隨化石燃料的使用，全球CO2濃度不斷升高，由此而產(chǎn)生的溫室效應(yīng)和氣候變化已成為人類必須面對的嚴峻課題[1-2]。燃煤電廠是CO2長期穩(wěn)定集中的排放源，從電廠煙道氣中捕集CO2將成為減緩溫室效應(yīng)的最直接有效的手段之一[3-4]。化學(xué)吸收法是目前最為成熟和有望實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化推廣應(yīng)用的CO2排放控制技術(shù)，其基本原理是氣液吸收過程，CO2低溫吸收、高溫解吸[4-5]。

然而，燃煤電廠煙道氣流量極大、CO2濃度很低、體系組分較為復(fù)雜，常規(guī)有機醇胺類化學(xué)吸收法用于電廠大規(guī)模CO2捕集將會消耗大量低品位蒸汽用于吸收劑再生，從而導(dǎo)致汽輪機出力降低，給電廠的蒸汽循環(huán)系統(tǒng)帶來巨大的負擔(dān)，使得電廠發(fā)電效率下降10%甚至更多[6-7]。如果采用MEA溶液法分離CO2，供電成本將比常規(guī)機組增加0.212元/千瓦時，增加73%[8]。

工業(yè)上常用的醇胺類化學(xué)吸收劑包括一乙醇胺（MEA）、二乙醇胺（DEA）、-甲基二乙醇胺（MDEA）等，其在應(yīng)用過程中的再生能耗較高，主要原因之一是吸收劑中水的含量較高，富液解吸過程中水的升溫與揮發(fā)將消耗大量的能量，占再生熱耗的一半以上[9-11]。因此，改變再生過程的水環(huán)境、減少再生時水的參與度將是降低CO2捕集能耗的有效途徑之一。通過添加一些低熱容、高沸點有機溶劑替代部分水，有望減少再生過程中水的參與，降低溶液的顯熱和潛熱，從而最大程度上利用蒸汽熱量，實現(xiàn)捕集能耗的下降。

環(huán)丁砜是一種物理吸收溶劑，具有沸點高、無腐蝕性、熱穩(wěn)定性等特點，常用于天然氣、煉廠氣、合成氨等行業(yè)中脫除原料氣中CO2、硫化氫和有機硫等雜質(zhì)氣體，適合在較高的酸氣分壓下使用，在低分壓條件下其負載能力比化學(xué)溶劑弱[12-14]。根據(jù)質(zhì)子酸堿理論，水和環(huán)丁砜均屬于中性溶劑，既能作為酸也能作為堿。但環(huán)丁砜的質(zhì)子自遞常數(shù)很小，作為溶劑其酸性和堿性都比水弱，介電常數(shù)比水小，使得酸和堿在環(huán)丁砜中的解離要比在水中困難。在CO2分離工業(yè)中，可將環(huán)丁砜替代部分水，與化學(xué)溶劑混配，使吸收溶液兼具物理吸收和化學(xué)吸收的特性，以減少再生能耗[14-15]。

目前對環(huán)丁砜與醇胺混配體系的研究主要集中在CO2吸收的氣液平衡溶解度和反應(yīng)動力學(xué)數(shù)據(jù)[16-18]，而對吸收和解吸過程的熱效應(yīng)探討很少。MEA具有較小的分子量，是典型的商業(yè)化脫碳吸收劑。本文以MEA與環(huán)丁砜為研究對象，采用氣液攪拌實驗裝置和真實熱流量熱法[19-20]探討物理溶劑對化學(xué)吸收劑吸收和解吸CO2的影響，包括吸收速率、解吸程度、熱效應(yīng)等。

圖1 反應(yīng)量熱儀裝置示意圖

1 實驗部分

實驗儀器為真實熱流量熱儀CPA201和總有機碳分析儀TOC。量熱儀用于表征CO2與吸收劑相互作用過程的吸收速率、吸收熱和解吸熱效應(yīng)；TOC用于測量吸收解吸過程中的溶液中的總有機碳和無機碳的含量，進而可以推算解吸量和解吸程度。

1.1 真實熱流反應(yīng)量熱儀

本文所采用的真實熱流反應(yīng)器為ChemiSens公司生產(chǎn)的CPA201型號量熱儀，如圖1所示，可以用于精確測量反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)熱量變化情況。該裝置包括反應(yīng)量熱儀CPA201、加藥劑量控制器VCR202、氣體質(zhì)量流量控制器、過程自動控制軟件等部分。反應(yīng)器有效容積為250 ml，內(nèi)置葉片攪拌槳，底座和封蓋采用316 L不銹鋼制成，器壁采用雙層玻璃形成中間真空層。實驗時反應(yīng)器置于恒溫液體中，熱量只能通過反應(yīng)器底部向下傳導(dǎo)，溫度傳感器控制珀爾貼元件為熱流產(chǎn)生必要的溫度梯度。

1.2 實驗試劑與儀器操作

環(huán)丁砜、一乙醇胺由國藥集團化學(xué)試劑北京有限公司提供，均為分析純級。CO2氣體由液化空氣（天津）有限公司提供，純度99.99%。

本文以MEA溶液為研究對象，通過加入不同比例的物理溶劑環(huán)丁砜，來考察MEA吸收體系的熱力學(xué)和動力學(xué)性能變化，吸收溫度為40℃，解吸溫度為102℃，CO2注入總量設(shè)定為6 g，脈沖次數(shù)均為6次。

吸收實驗時，通過加藥劑量控制器VCR202控制單次CO2注入量和脈沖次數(shù)，向量熱反應(yīng)釜內(nèi)注入預(yù)定質(zhì)量的CO2氣體，全程跟蹤并記錄反應(yīng)釜內(nèi)的壓力、溫度、熱流、CO2質(zhì)量流率等數(shù)據(jù)，如圖2所示（此處顯示3個脈沖周期）。CO2脈沖注入時刻通過ProFind編程自動控制，每次CO2脈沖后反應(yīng)釜內(nèi)熱流變化滿足預(yù)設(shè)條件時（200 s內(nèi)熱流變化小于0.05 W），視為反應(yīng)結(jié)束，進行下次CO2脈沖注入。

解吸實驗時，需在反應(yīng)釜上端出口處配置冷凝附件對解吸出的氣體進行冷卻，模擬實際工藝中的再生氣冷卻器，冷凝回收隨CO2釋放所蒸發(fā)的水汽。將吸收富液置于反應(yīng)釜內(nèi)，通過ProFind編程控制升溫時刻、升溫速率以及解吸溫度。操作時設(shè)定溫升速率為1 K·min-1，升溫至解吸溫度時，停止升溫并維持解吸溫度恒定，隨著解吸的進行，當(dāng)反應(yīng)釜內(nèi)熱流變化滿足200 s內(nèi)小于0.05 W時，視為解吸過程結(jié)束。

圖2 40℃下CO2注入20%MEA體系的實驗數(shù)據(jù)記錄

1.3 理論計算與數(shù)據(jù)處理

1.3.1 吸收熱計算 CO2在MEA-環(huán)丁砜吸收溶液中的負載可以表示為

CO2與吸收劑反應(yīng)的過程中，量熱儀記錄的熱量0[由熱流曲線（圖2）對時間積分求得，積分過程可由量熱儀配套數(shù)據(jù)分析處理軟件CCReport完成]包含以下部分。

①CO2由室溫升至反應(yīng)溫度所吸收的熱量1

其中為CO2的比定容熱容，J·g-1·K-1；為注入的CO2質(zhì)量，g；2為反應(yīng)溫度，K；1為室溫， K。

②絕熱壓縮所產(chǎn)生的熱量2

其中Δ為反應(yīng)釜內(nèi)壓力變化量，Pa；為反應(yīng)釜內(nèi)氣相體積，m3。

③溶液物理溶解CO2所產(chǎn)生的熱量。

④CO2與吸收劑反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量。

其中，因③、④產(chǎn)生的熱量較難區(qū)分開，固通常合為一起計為吸收反應(yīng)的吸收熱。

其中為反應(yīng)釜內(nèi)因吸收反應(yīng)而釋放的熱量，kJ；(CO2)abs為CO2的吸收量，mol。

一個加藥周期內(nèi)吸收CO2的量可由單次加藥量（由質(zhì)量流率曲線對時間積分求得）扣除反應(yīng)平衡時反應(yīng)釜上部空間未吸收的CO2量來求得，反應(yīng)達平衡時體系殘余CO2量可由氣體狀態(tài)方程得到。

其中，′為達平衡時未反應(yīng)的CO2質(zhì)量，g；為反應(yīng)達平衡時體系內(nèi)CO2壓力，Pa；為反應(yīng)釜內(nèi)氣相體積，m3；為CO2摩爾質(zhì)量；為氣體常數(shù)，J·K-1·mol-1。

1.3.2 表觀吸收速率 CO2表觀吸收速率通過溶液中CO2負載量的變化來表征。在脈沖周期內(nèi)，CO2以固定的質(zhì)量流量注入反應(yīng)釜中（圖2），而反應(yīng)釜內(nèi)未吸收的CO2量可由氣體狀態(tài)方程計算。某時刻，CO2注入量與剩余量之差即為該時刻溶液中的CO2吸收量。

1.3.3 循環(huán)吸收容量 CO2循環(huán)吸收容量定義為富液與貧液的CO2負載量之差。通過TOC分析儀測定富液解吸前后的含碳量，進而推算溶液中CO2含量的變化。

1.3.4 解吸熱計算 解吸反應(yīng)過程中，實驗記錄的熱量曲線包括給熱熱流曲線和冷凝熱流曲線。給熱量in和冷凝量c分別定義為給熱熱流曲線和冷凝熱流曲線對時間的積分（in為負值，表示熱量輸入，c為正值，表示冷凝放熱）。CO2解吸熱耗為兩者的加和，即netinc。

2 實驗結(jié)果與討論

2.1 環(huán)丁砜對CO2吸收速率的影響

以20%MEA溶液第一次注入CO2脈沖為例（圖2），釜內(nèi)MEA溶液體積111 ml，第一次脈沖起止時刻為2080～2220 s，吸收過程中溶液CO2濃度的變化見圖3。

圖3 吸收過程中溶液CO2濃度的變化

對圖3中的數(shù)據(jù)進行線性擬合，線性相關(guān)度2為0.9999。擬合斜率為1.657×10-3mol·L-1·s-1，即為CO2表觀吸收速率。

圖4給出了20%MEA和20%MEA+20% sulfolane兩種體系下，每次脈沖周期的CO2表觀吸收速率。可以看出，添加環(huán)丁砜，導(dǎo)致MEA溶液吸收CO2的速率降低，且隨著CO2負載量的增大，表觀吸收速率的降幅也逐漸變大。20%MEA+20%sulfolane體系相對20%MEA體系，表觀吸收速率平均降低約10%。

圖4 40℃下CO2表觀吸收速率

分析MEA體系的表觀吸收速率在加入環(huán)丁砜后降低的原因，根據(jù)氣液傳質(zhì)理論，CO2與MEA的反應(yīng)過程中實質(zhì)上包含了CO2從氣相溶解進入液相的氣-液傳質(zhì)過程、在液體表面（即液膜處）CO2與MEA進行反應(yīng)過程、未反應(yīng)的MEA與已反應(yīng)的產(chǎn)物在液相中進行液-液傳質(zhì)過程等多個過程。環(huán)丁砜的加入使得溶液的黏度增大，在不影響CO2與MEA的反應(yīng)速率的前提下，導(dǎo)致多個氣-液、液-液傳質(zhì)過程的速率降低，從而表現(xiàn)為表觀吸收速率的降低。隨著溶液中CO2負載量的增大，溶液中未反應(yīng)的MEA濃度降低，此時液-液傳質(zhì)速率降低更為明顯，說明CO2與MEA的反應(yīng)過程主要是受液-液傳質(zhì)速率控制的，而溶液黏度是決定液-液傳質(zhì)速率的主要影響因素之一，因而此時表觀吸收速率降低更為明顯。

2.2 環(huán)丁砜對CO2吸收熱的影響

根據(jù)上文吸收熱的計算方法，測定40℃下不同體系的CO2吸收熱數(shù)據(jù)見圖5，該吸收熱包含CO2溶解熱和反應(yīng)熱?？梢钥闯觯S著CO2負載的增加，MEA溶液的CO2吸收熱下降趨勢明顯；但加入環(huán)丁砜后，吸收熱的變化趨勢較為平緩。在實驗操作條件下，低CO2負載范圍內(nèi)環(huán)丁砜對CO2吸收熱的影響強度大于高CO2負載下的影響強度。整體來說，環(huán)丁砜的加入對CO2吸收熱的影響程度不大，這與2.3節(jié)中提到的40℃下體系的CO2平衡溶解度變化不大的熱力學(xué)結(jié)果是一致的。

圖5 40℃不同吸收溶液體系下CO2的吸收熱

2.3 環(huán)丁砜對CO2循環(huán)吸收容量的影響

解吸實驗所用的CO2富液是吸收溶液在40℃下注入固定質(zhì)量的CO2條件下形成的，以保證富液中的CO2負載量基本相同，CO2注入量根據(jù)燃煤電廠煙氣CO2分壓下的負載量確定。解吸壓力為105Pa，溫度為102℃，每個體系的解吸均進行兩次，即富液在102℃解吸后，待冷卻后再次在同樣的升溫程序下進行第二次解吸。

為考察環(huán)丁砜對CO2循環(huán)吸收容量（即解吸量）的影響，采用TOC分析儀對每種溶液體系解吸前后的碳含量進行測量分析，結(jié)果見表1。可以看出，添加環(huán)丁砜，有利于解吸過程，可有效提升CO2循環(huán)吸收容量。在相同的CO2吸收負載量情況下，在20%MEA溶液中添加10%和20%的環(huán)丁砜后，其CO2解吸量分別增加15%和24%。

已有文獻報道了環(huán)丁砜與不同醇胺溶液混配后的CO2平衡負載數(shù)據(jù)，添加環(huán)丁砜對醇胺溶液的CO2溶解度平衡均有明顯影響[12-18]。環(huán)丁砜會分別增大和降低EAE、DEEA體系的CO2循環(huán)吸收量。此外，本文根據(jù)文獻中的CO2溶解度數(shù)據(jù)，分析了環(huán)丁砜對AMP、DIPA、MDEA 3種溶劑的CO2循環(huán)吸收量的影響。選取吸收溫度40℃，CO2分壓為15 kPa時的平衡點作為吸收點，解吸溫度為100℃，CO2分壓為35kPa時的平衡點為解吸點，計算結(jié)果見表2。

表1 富液解吸前后溶液中的含碳量分析

表2 環(huán)丁砜對CO2循環(huán)吸收容量的影響

結(jié)合表1和表2可知：在不同種類的醇胺溶液中添加環(huán)丁砜，均會降低溶液的CO2溶解度，降低的程度取決于醇胺種類，而吸收-解吸循環(huán)吸收量的變化情況也不同。對伯胺、仲胺水溶液而言，如MEA、AMP、EAE、DIPA等，添加環(huán)丁砜將使得體系CO2循環(huán)吸收量增大。根據(jù)本課題組之前的研究，對于同一種伯胺（或仲胺）溶液，在相同的溫度條件下，高濃度體系比低濃度體系擁有更高的CO2平衡負載。而本實驗中，在120℃的解吸溫度下，加入環(huán)丁砜將對伯胺（仲胺）體系的CO2平衡負載產(chǎn)生較大程度的影響（降低50%～70%），這是由于環(huán)丁砜的加入使得高溫下體系溶劑揮發(fā)減少，與添加環(huán)丁砜前體系溶劑大量揮發(fā)的情況相比，醇胺的實際濃度較小，因而CO2平衡負載較低。而在40℃吸收溫度下，加入環(huán)丁砜對體系的CO2平衡負載變化并不明顯（只降低約10%），這是因為低溫下溶劑揮發(fā)本身并不明顯，因此加入環(huán)丁砜與否，對體系的實際濃度影響不大。因此，在伯胺（仲胺）體系中添加環(huán)丁砜所造成的循環(huán)吸收容量的增大，主要來源于解吸溫度下體系的負載降低。而對叔胺水溶液而言，如MDEA、DEEA等，由于叔胺水溶液與CO2的反應(yīng)機理與伯胺（仲胺）水溶液不同，叔胺的作用主要是給質(zhì)子提供載體，促進CO2的水合作用，因此，在溶液中加入環(huán)丁砜，將會降低作為反應(yīng)物的水的實際濃度，因而降低CO2的平衡負載。從MDEA體系的例子可以看到，吸收溫度下CO2平衡負載的降低比解吸溫度下的降低更為顯著，因此體系的CO2循環(huán)吸收量將會減小。

2.4 環(huán)丁砜對CO2解吸熱的影響

每個樣品的富液解吸均進行兩次，即富液102℃下解吸后，冷卻至40℃，之后在同樣的升溫程序下進行第二次解吸，第二次解吸可視為第一次解吸的延續(xù)。由于第一次解吸后釜內(nèi)的CO2并未完全排出，冷卻過程中釜內(nèi)殘存的CO2被溶液重新吸收，因此第二次解吸的熱流數(shù)據(jù)并不能嚴格作為解吸的基準(zhǔn)曲線，但能夠為判斷CO2解吸速率和解吸程度提供有價值的參考。

圖6給出了102℃下3種富液體系的第一次解吸的升溫曲線、熱流曲線和冷流曲線。由圖6可知，加入環(huán)丁砜后，整個解吸過程所需加熱量和冷凝量均大幅下降，同時完成解吸所需時間也變短；而且隨著溶液中環(huán)丁砜含量的增加，解吸時間、冷卻負荷和給熱量均呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢。

圖6 富液解吸過程的溫度、熱流和冷流曲線

分析溶液解吸所需的熱流量與冷流量降低的原因，在于MEA體系中加入環(huán)丁砜后，部分溶劑水被替代，由環(huán)丁砜本身的物理性質(zhì)使得溶液的熱容減小，同時溶液的沸點升高。在原CO2解吸溫度（即102℃）下，MEA水溶液由于接近沸點溫度，造成大量的溶劑揮發(fā)，造成大量額外的熱流量用于揮發(fā)潛熱上，而用于冷凝溶劑的冷流量也相應(yīng)增大；加入環(huán)丁砜后，在該解吸溫度下，CO2仍可以順利解吸脫除，但溶液由于沸點升高，因而揮發(fā)較加入環(huán)丁砜前大幅降低，所需熱流量較小，冷凝溶劑所需的冷流量也對應(yīng)較小。隨著環(huán)丁砜含量增大，在高溫解吸狀態(tài)下的溶劑揮發(fā)量持續(xù)減小，解吸所消耗的熱量也相應(yīng)減小。

表3給出了3種CO2富液兩次解吸過程中的熱量數(shù)據(jù)。由表3可以看出，隨著環(huán)丁砜的添加，兩次解吸循環(huán)中的給熱量in、冷凝量c和凈焓變net整體呈下降趨勢，而凈焓變差值Δnet逐漸增大，這說明環(huán)丁砜的添加導(dǎo)致富液更易解吸，且解吸程度增大。

表3 富液解吸過程中的熱量分析

Note:Ⅰ means the first desorption process; Ⅱ means the second desorption process.

化學(xué)吸收法中衡量溶液解吸能耗的重要指標(biāo)是單位CO2產(chǎn)量的能量消耗。圖7是富液解吸過程的單位CO2產(chǎn)量的能耗對比。添加環(huán)丁砜，使得富液解吸的單位熱流負荷、單位冷流負荷和單位能耗均有不同程度的降低。在20%MEA溶液中加入10%和20% sulfolane，將使單位CO2能耗分別降低11%和18%。

圖7 富液解吸過程的單位能耗

3 結(jié) 論

為降低富液再生過程中水的參與度，可通過向醇胺類化學(xué)吸收劑中添加低熱容、高沸點有機物理溶劑替代部分水，從而降低溶液的顯熱和潛熱，實現(xiàn)捕集能耗的降低。本文以MEA為研究對象，探討物理吸收溶劑環(huán)丁砜對MEA吸收CO2的吸收速率、循環(huán)吸收容量、吸收熱和解吸熱等性能影響。主要結(jié)論如下。

（1）環(huán)丁砜的添加，導(dǎo)致MEA溶液吸收CO2的速率降低，且隨著CO2負載量的增大，表觀吸收速率的降幅也逐漸變大。在0.4 mol·mol-1的情況下，20%MEA+20% sulfolane體系相對20%MEA體系，其CO2表觀吸收速率平均降低約10%。

（2）環(huán)丁砜會減緩吸收熱隨CO2負載的下降趨勢；低CO2負載范圍內(nèi)，環(huán)丁砜對CO2吸收熱的影響強度大于高CO2負載下的影響強度。但整體來說，環(huán)丁砜對MEA溶液的CO2吸收熱的影響程度有限。

（3）環(huán)丁砜有利于MEA富液解吸過程，可有效提升CO2循環(huán)吸收容量。在相同的CO2吸收負載量情況下，在20%MEA溶液中添加10%和20%的環(huán)丁砜后，其CO2解吸量分別增加15%和24%。

（4）對伯胺、仲胺水溶液而言，環(huán)丁砜會導(dǎo)致CO2循環(huán)吸收量增大，如MEA、AMP、EAE、DIPA等；對叔胺水溶液而言，CO2循環(huán)吸收量將會減小，如MDEA、DEEA等。

（5）環(huán)丁砜的添加，強化了MEA富液再生性能，使得富液解吸時間變短，解吸度增大，同時單位熱流負荷、單位冷流負荷和單位能耗均有不同程度的降低。在20%MEA溶液中加入10%和20% sulfolane，將使單位CO2能耗分別降低11%和18%。

符 號 說 明

(CO2)abs——CO2的吸收量，mol c——CO2的比定容熱容，J·g-1·K-1 -?Habs——CO2吸收熱，kJ·(mol CO2)-1 M——CO2摩爾質(zhì)量 m，m′——分別為向反應(yīng)釜內(nèi)注入的、達到平衡時未反應(yīng)的CO2質(zhì)量，g Δp，p——分別為反應(yīng)釜內(nèi)壓力變化量、反應(yīng)達平衡時釜內(nèi)的CO2分壓，Pa Q，Q0，Q1，Q2——分別為反應(yīng)釜內(nèi)因吸收反應(yīng)而釋放的熱量、量熱儀記錄的熱量、CO2由室溫升至反應(yīng)溫度所吸收的熱量、絕熱壓縮所產(chǎn)生的熱量，kJ Qin，Qc——分別為給熱量、冷凝量，J Qnet，ΔQnet——分別為凈焓變、凈焓變差值，J R——氣體常數(shù)，J·K-1·mol-1 T1，T2——分別為室溫、反應(yīng)溫度，K V——反應(yīng)釜內(nèi)氣相體積，m3 α——CO2在溶液中的吸收負載，mol·mol-1

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Effect of sulfolane on CO2 absorption and desorption by monoethanolamine aqueous solution

GUO Dongfang1, GAO Shiwang1, LUO Weiliang2, CHEN Jian2

(1Huaneng Clean Energy Research Institute, Beijing 102209, China; 2State Key Laboratory of Chemical Engineering,Department of Chemical Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China)

The effect of sulfolane on carbon dioxide (CO2) absorption and desorption by monoethanolamine (MEA) aqueous solution was measured by gas-liquid stirring rig and true heat flow calorimeter, including CO2cyclic loading, absorption rate, heat of absorption and desorption. The experimental results show that sulfolane effect is significant for absorption rate, CO2cyclic loading and CO2desorption. In the condition of sulfolane addition, CO2absorption rate into MEA solutions decreases and the decreasing amplitude increases with CO2loading increase. Sulfolane can also accelerate desorption process and improve desorption level. Meanwhile, the heat duty, condensation duty and energy consumption are to some extent decreased. Under the condition of flue gas of coal-based power station and 20% sulfolane addition, the apparent CO2absorption rate averagely decreases 10%, CO2cyclic loading increases 24% and unit energy consumption for CO2desorption decreases 18% in comparison with 20% MEA solution.

sulfolane; monoethanolamine; carbon dioxide; absorption; desorption

date: 2016-07-14.

GUO Dongfang, guodf03@163.com

10.11949/j.issn.0438-1157.20160999

TQ 028.2

A

0438—1157（2016）12—5244—08

華能集團清潔能源技術(shù)研究院研究與開發(fā)基金項目（TY-15-CERI04）。

supported by Huaneng Clean Energy Research Institute Project (TY-15-CERI04).

2016-07-14收到初稿，2016-08-25收到修改稿。

聯(lián)系人及第一作者：郭東方（1985—），男，博士，高級工程師。