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液-液相变溶剂捕集CO2技术研究进展

更新时间:2009-03-28

引 言

全球气候变暖是当今国际上备受关注、人类必须审慎面对的前沿问题[1]。国际能源署和政府间气候变化专门委员会的研究结果显示,全球变暖90%的可能来自于人类活动排放的温室气体[2-3],而其中CO2是最主要的成分之一,二氧化碳捕集和封存技术(CCS)则是减少温室气体排放的关键技术手段[4]。CCS技术包含碳捕获、运输和封存三个部分,其中碳捕集过程的耗费占 CCS技术总成本的 80%,在40~70美元/吨[5],因而降低碳捕集过程能耗成为研究热点[6]。目前,按照工艺顺序不同,碳捕集技术可分为燃烧前、燃烧中和燃烧后捕集三类[7],其中燃烧后捕集具有易于改造、不影响上游燃烧工艺、对烟气适应性良好的特点[8],而化学溶剂吸收法则是燃烧后捕集技术中研究较为完善且工业应用最为广泛的捕集方式[9]

目前,常用的化学吸收溶剂为有机胺,但其能耗大、成本高的特点严重限制了化学吸收法的大规模应用。为了降低能耗,基于传统有机胺溶剂开发出的液-液相变吸收剂被认为是能够大幅降低解吸能耗的吸收剂,成为近年来的一个研究热点。本文介绍了化学溶剂吸收法的典型工艺和研究进展,将液-液相变吸收剂进行分类,并重点阐述各类典型液-液相变吸收剂的研究现状。

1 化学溶剂吸收法

1.1 化学溶剂吸收法典型工艺

化学溶剂吸收法是利用碱性溶剂能够有选择性地吸收混合烟气中的CO2,反应生成不稳定盐类,如氨基甲酸盐、碳酸氢盐、碳酸盐等,在解吸装置中反应生成的盐类在升温等条件下可逆向分解释放出CO2,从而实现CO2的脱除和溶剂的再生。

典型的CO2化学溶剂吸收法工艺流程如图1所示[10],该捕集装置布置在电厂烟气处理系统末端,经过脱硫脱硝除尘处理后的烟气(10%~15% CO2,40℃)从吸收塔底部进入,在吸收塔内自下而上与从吸收塔顶端喷淋而下的化学溶剂充分反应。碱性溶剂选择性地与烟气中的CO2反应生成不稳定性盐并溶解在吸收剂中,反应后的烟气从吸收塔顶部排出。吸收塔塔底的富液通过贫富液换热器升温后被送入解吸塔,富液由解吸塔顶部进入,与来自塔底再沸器的水蒸气逆流接触,不稳定性盐受热解吸释放出CO2,解吸温度约为120℃。再生出的CO2冷凝、干燥、压缩后用于商业应用或地质封存,解吸完的溶剂则经换热器送回到吸收塔以循环利用。

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1.2 吸收剂研究现状

化学溶剂是化学吸收法脱除CO2技术的研究关键,为了提高捕集效率,降低能耗及成本,开发性能优异、能耗较低的新型吸收剂及改善提高吸收剂的综合性能一直是研究热点[11]。目前,比较典型的吸收剂有:醇胺及其混合物、碳酸钾、氨水、氨基酸盐及离子液体。

传统的醇胺类吸收剂捕集CO2是较为成熟的工艺,在合成氨、工业制氢、天然气等领域已经得到广泛应用[12]。链烷醇胺是研究较多的一类吸收剂,按照氮原子上碳原子的数目可分为伯胺、仲胺和叔胺,在有水参与的条件下,伯、仲、叔胺吸收CO2反应产生碳酸氢盐[13]

Zhang等[37]对含有活化剂和再生促进剂的热致相变溶剂进行了研究,他们选择的溶剂具有如下特点,在吸收时溶剂由两相转变为单相,再生时则由单相转变为两相,上层有机相为首先再生出来的胺溶液,不断萃取水相中的胺,促进反应向解吸方向进行,从而降低解吸能耗,图5为基本的热致相变工艺流程[37]

 

无水时,伯胺和仲胺能与CO2反应生成氨基甲酸盐,而叔胺则无法与CO2反应

 

单一的有机胺溶液均存在显著的缺点,限制其大规模的应用。当前的研究主要倾向于混合胺溶剂[14],合理选择具有不同特点的胺进行复配,综合利用多种吸收剂的优点,以期获得具有高吸收容量、高反应效率、低再生能耗的优良吸收剂。但混合胺吸收剂通常较单一的有机胺溶剂更易发生氧化降解和热降解,对设备的腐蚀性也较高,溶剂挥发性强的缺点也无法避免。

氨水溶液与常规的有机胺吸收剂相比,具有吸收能力高、再生能耗低、不易被氧气降级、价格便宜、腐蚀性小的特点[15],并且能够联合脱除多种酸性气体(SOx, NOx, CO2, HCl, HF)[16],被认为是较有潜力的吸收剂。但其较低的CO2吸收速率和高挥发性的缺点限制了进一步发展,目前研究者通过向氨水中添加氨基酸、哌嗪等活化剂改善吸收性能[17];通过加装水洗装置、添加抑制剂等方式减少氨的挥发逃逸[18]

  

图1 典型CO2化学吸收工艺流程Fig.1 Diagram of CO2 chemical absorption process

碳酸钾溶液具有低成本、低吸收热(约为 609 kJ·kg1)、高稳定性、无毒、无化学降解、无挥发等优点[19],但对于常压低温的电厂烟气而言,该溶剂与CO2反应速率较慢,近似于物理吸收。国内外研究者通过添加高效活化剂来提高其反应速率,如哌嗪、一乙醇胺、硼酸盐等[20-22],活化剂能够有效提高碳酸钾溶液与CO2反应的速率及担载量,但活化剂自身仍具有易降解、成本高、挥发性高、解吸能耗大等缺点。

氨基酸盐与CO2反应的机理与醇胺类似,具有蒸气压极低、抗氧化性强、降解少、毒性低的特点,具有替代醇胺吸收剂的潜力[23-24]。但氨基酸盐吸收CO2能够形成稳定性较高的氨基甲酸盐,与传统的醇胺类吸收剂相比所需的解吸能耗也更高[25];且氨基酸盐对CO2的溶解度较低,因此其循环负载量也较低[26]

离子液体是近年发展起来的一种环境友好型CO2吸收剂,具有熔点低、液态范围宽、蒸发压低、热稳定性高等特点,并具有结构可调性[27-28],可通过改变其阴阳离子的结构调节其理化性质。传统的离子液体在常压下对CO2吸收容量小,功能化离子液体虽然吸收能力较好,但吸收后黏度升高、吸收速率慢、合成复杂、价格高昂,限制了其进一步发展。

目前化学吸收法脱除CO2主要是利用有机胺吸收剂及其混合溶剂,但二氧化碳解吸能耗大,运行成本高,经济性低,难以实现大规模的商业应用。因而有研究者提出液-液相变吸收剂,溶剂在一定的CO2负载范围内能够发生吸收产物和溶剂的液-液分相,从而减少溶剂的解吸量,可大幅降低解吸能耗,被认为是具有潜力的吸收剂[29-30]

2 液-液相变吸收剂

  

图2 吸收后分相的液-液两相系统 [31]Fig.2 Process flow diagram of phase separation after absorption[31]

  

图3 解吸时分层的液-液两相系统[32]Fig.3 Diagram of phase separation during desorption[32]

从工艺上看,液-液分层可分为吸收后分层和解吸时分层两种,分别如图2和图3所示。对于吸收后分层的系统,通常需要在吸收塔富液出口安装一个分离器,通过旋转或静置实现液-液两相的分离。其中 CO2负载量低的一相被送回吸收塔循环利用,而CO2负载量高的一相被送入解吸塔解吸。

研究者通过大量的实验筛选出综合吸收性能较优的新型两相吸收剂[33-34],该类吸收剂在吸收容量上优于传统30%MEA溶剂,但具有比MEA更低的反应热[35]。吸收后分相的特性,使得在具有较高CO2吸收容量的同时只需解吸更少的溶液量,从而降低解吸时水升温蒸发的显热和汽化潜热。因而该类两相吸收剂可从反应热、显热、汽化潜热三方面有效降低解吸能耗。

对于解吸时发生液-液分层的系统,主要观点认为,首先解吸出来的有机相会进一步萃取富液中的有机胺,促使解吸反应平衡右移,使CO2更加快速地释放出来,降低解吸温度,减少解吸塔所需提供的能量。该系统的工艺过程与传统的醇胺法吸收过程基本一致,只是需要在解吸前加入萃取剂,以进一步萃取有机胺[36]。该类两相吸收剂并不减少解吸溶液量,其具有低临界溶解温度胺的萃取作用是该类两相吸收剂具有降低能耗潜力的主要原因。

目前,研究者大都以现有的有机胺吸收剂为基础,筛选出具有相变潜力的溶剂部分或全部替代水作为稀释剂,如亲脂性胺、三级胺、离子液体、醇类、醚类、其他物理溶剂等,按一定比例复配,筛选出具有相变能力,又有良好的综合吸收性能的溶剂,研究取得了一定进展。

2.1 热致相变吸收剂

亲脂性胺具有下临界溶解温度,有机胺的氨基具有较好的水溶性,在温度较低时,有机胺易溶于水,但该特性受温度影响。当有机胺溶液温度高于某一临界值时,氨基与水形成的氢键极易断裂,使得有机胺从水中析出,发生液-液分相行为,图4为其热致相变机理[32]

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他们对 30余种亲脂性胺进行了筛选,得到这些吸收剂在 25~90℃之间的负载量、反应动力学、再生性能及相变温度,实验筛选出的DMCA(N,N-二甲基环己胺)+ A1(一种仲烷基胺)及A1+B1(一种位阻烷基胺)混合吸收剂与传统的醇胺吸收剂相比具有良好的吸收、解吸性能及化学稳定性,且解吸温度可降至 80℃,具有减少解吸能耗的潜力[38]。其中,活化剂A1能够提高吸收速率,再生促进剂B1及 DMCA能够推动解吸反应正向进行。Zhang等[37]深入研究了DMCA+A1相变吸收剂,发现该吸收剂的净负载量高达3.34 mol·L1,并且再生温度低于80℃。在此基础上,Zhang等[39]研究了溶剂萃取、搅拌、超声波等方法对强化解吸的作用,结果表明,采用上述强化方法,在解吸温度达到75~85℃之前就可实现90%的CO2再生率,具有降低再生能耗潜力。此外,添加惰性的疏水性吸收剂可以将解吸温度降至40~70℃,采用多级萃取流程也能提高CO2再生率至90%以上。

  

图4 热致相变机理(T1T2T3)Fig.4 Thermomorphic liquid phase separation phenomena(T1T2T3)

  

图5 热致相变工艺流程Fig.5 Basic process flow diagram of thermomorphic liquid phase separation system

汪明喜等[40]N,N-二甲基环己胺(DMCA)、二仲丁胺(DSBA)两种亲脂性胺中添加N-甲基环己胺(MCA)、哌嗪(PZ)进行活化,利用亲脂性胺再生时相变而产生自萃取作用的特性,同时利用活化剂提升综合吸收性能。以吸收速率、富液担载、再生能耗、再生率四个要素为综合评价指标,实验结果表明15% DMCA+15% MCA、25% DMCA+25%PZ和15% DSBA+15% MCA具有良好的综合性能,其中15% DMCA+15% MCA的吸收剂具有与30%MEA相当的吸收速率,且再生率比 30% MEA高69%,循环净负荷从 2.67 mol·kg1提高到 6.57 mol·kg1。通过简化的再生塔模型进行能耗估算[41],发现MDCA吸收剂的再生能耗比传统MEA溶液减少 36%,添加活化剂后溶剂再生能耗可降至 2.48 MJ·(kg CO2)1

具有低临界溶解温度的胺类两相吸收剂在负载CO2后溶液黏度急剧增大,势必会影响后续的泵及管道系统的物质输运和传热传质[42],通过优化填料尺寸和塔板参数、筛选黏度变化较缓的吸收剂是解决该问题的研究方向。

2.3.1 含水系化学-物理复合相变吸收剂 化学-物理复合相变吸收剂的设计思路是选用一种综合吸收性能较优的有机胺为主吸收剂,并添加某一物理溶剂来完全或部分替代水作为稀释剂和分相促进剂,胺与CO2反应生成的氨基甲酸盐产物在物理溶剂中的溶解度较低,使得在吸收CO2后发生液-液分相。对于传统的以水为稀释剂的吸收剂,由于水的沸点较低,在解吸过程中升温蒸发消耗大量潜热,因而引入物理溶剂促使吸收CO2后的溶液发生分相,只需将CO2富液相送入解吸塔解吸,而贫液相直接送回吸收塔循环,可以有效减少解吸能耗。

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2.2 有机胺-低吸收速率胺类吸收剂

有机胺-低吸收速率胺类吸收剂配比思路的提出旨在建立一个具有液-液分相特性的吸收体系。该体系通常由两种具有不同吸收性能的有机胺组成,其中第一种胺大多选取一、二级胺作为主吸收剂,具有吸收容量大、吸收速率高、较易解吸的综合性能;第二种胺则由三级胺或吸收速率较慢的位阻胺等组成,作为分相促进剂,该类胺与CO2反应速率远小于第一种胺。筛选出的相变溶剂里,第一种胺与CO2反应的产物在第二种胺中的溶解度较低,在吸收剂负载一定量CO2后,第一种胺与CO2反应产物不溶于第二种胺而溶于水相,从而发生液-液分相。主吸收剂承担了主要的CO2担载功能,分相促进剂则主要起到吸收后促进液-液分相的功能。

此外,四川大学的沈超等[31]对不同浓度配比的N,N-二甲基丁胺(DMBA)与 N,N-二乙基乙醇胺(DEEA)溶液进行筛选,发现2 mol·L1 DMBA+4 mol·L1 DEEA溶液具有相变性能且综合性能较优,其循环负载量为 0.1936,循环吸收量为 1.2832 mol·L1,循环效率为96.95%。该体系分相机理与徐志成[35]的研究基本一致。华侨大学的Zhou等[51]对五甲基二乙基三胺(PMDETA)-二乙烯三胺(DETA)相变吸收剂进行了深入研究,发现 4 mol·L1 PMDETA-1 mol·L1 DETA 混合溶液吸收 CO2后发生分相,通过溶解度实验证明了分相机理,DETA与CO2反应的产物和PMDETA之间不互溶,而DETA及PMDETA分别与CO2反应的产物之间是互溶的,从而导致溶液分成有机相和水相,并且CO2负载集中于下层的水相中。

改革和完善农村社会保障制度,既是维护最广大农民群众的根本利益的必然要求,也是我国实现全面建设小康社会目标的重要路径,对于实现城乡统筹,社会和谐具有极大的重要意义。因此,基于我国当前农村公共产品供给现状,结合当前经济社会实际情况,就完善社会保障制度的建设,从三个方面提出以下一些建议与思考:

法国石油研究院的 Aleixo等[45]对 300多种胺类吸收剂在不同浓度(0~100%)、温度(20~90℃)、压力(0~200 kPa)的条件下进行实验研究,试图筛选出在吸收条件下为均相,而在CO2负载增加或温度升高条件下会发生液-液分相的吸收剂复配方案。他们将筛选出的符合相变要求的一系列吸收剂命名为DMXTM吸收剂。在此基础上,Raynal等[46]设计出了适用于DMXTM吸收剂的DMXTM流程,由于DMX-1吸收剂具有低降解率、低腐蚀性和快速分相的特点而首先被用于该流程。DMX-1在吸收塔中吸收CO2,反应完的富液经过换热器后被送入滗洗器,在滗洗器中实现液-液分相,上层的CO2贫液与从换热器来的贫液混合后送回吸收塔继续反应,下层的CO2富液则送入解吸塔解吸。实验结果表明,该流程再生能耗最低可降到 2.1 GJ·(t CO2)1, 相比于再生能耗为 3.7 GJ·(t CO2)1的 30% MEA,DMXTM具有极大的节能潜力。欧盟OCTAVIUS EU FP7工程的SP3子项目针对DMXTM试剂开展了3.5 MWe规模的工业中试实验[47],目前实验结果良好,进一步的大规模示范实验有待进行。

N-甲基-1,3-丙二胺(MAPA)是带有一个一级胺基和一个二级胺基的二元胺,具有较高的CO2吸收容量和反应速率,DEEA则是有较大的吸收潜力但反应较慢的三级胺,Ciftja等[48]认为MAPA及DEEA的混合胺溶液是潜在的相变吸收剂。他们利用核磁共振仪对DEEA-MAPA-CO2-H2O体系进行分析,研究发现 5 mol·L1 DEEA 和 2 mol·L1 MAPA 组成的混合胺溶液在负载CO2之后发生显著的液-液分相,CO2和 MAPA主要富集于下层,上层则主要为DEEA和少量的CO2,且下层溶液中DEEA与MAPA物质的量的比随着分压升高而增大,上层反之。在此基础上,Pinto等[49]对DEEA-MAPA混合胺溶液进行了吸收解吸性能研究并提出分相机理,MAPA优于DEEA先和CO2反应,生成的产物在DEEA中的溶解度有限而导致分相,由于DEEA密度较小而分布在上层,随着CO2负载增大,DEEA开始和CO2反应而向下层转移。这与徐志成[35]得到的2B4D体系相变机理基本一致。

伊利诺伊大学香槟分校的 Ye等[50]为了筛选出新型的液-液相变吸收剂,选取了24种链状及环状胺作为吸收促进剂A,选择DEEA和DMCA为再生促进剂B,对A、B两类胺进行复配,共对近50种复配方案进行筛选。研究发现,符合吸收前溶液为均相,吸收后发生液-液分相的复配方案为:DETA-DEEA, DPTA-DEEA, TETA-DEEA, TEPADEEA, AePZ-DEEA;其中TETA-DEEA混合溶液具有最优的综合吸收性能。

清华大学热能系的Xu等[33]用自制的半连续鼓泡实验台,对5种具有下临界溶液温度(LCST)的有机胺进行研究,测定其吸收、解吸性能并与5mol·L1的乙醇胺溶液进行对比,实验结果表明,3 mol·L1的三乙基胺(TEA)和 5 mol·L1的二烯丙基胺(DAA)在解吸后发生液-液分相,适用于自萃取系统。在此基础上,他们还对12种具有相变潜力的有机胺吸收剂及其混合溶液进行了筛选实验[43-44],重点考察吸收速率、循环吸收容量及循环负载量,并滴定确定了液-液相变吸收剂分层后上下层的CO2担载量,并通过阳离子色谱仪及核磁共振仪分析了有机胺及反应产物在上下层的分布情况。研究结果表明,2B4D 溶液即2 mol·L1 1,4丁二胺(BDA)和 4 mol·L1 N,N-二乙基乙醇胺(DEEA)组成的混合胺溶液综合性能最佳,循环吸收量和循环负载量比5 mol·L1乙醇胺溶液分别高48.2%和46.8%。并且2B4D溶剂吸收CO2后发生液-液分相,其分相机制为BDA首先与CO2发生反应而DEEA在BDA与CO2反应产物中的溶解度有限所致。2B4D吸收CO2分相后下层溶液中 CO2的量占到总吸收量的97.5%,若仅把下层溶液送入解吸塔解吸,该吸收剂反应热比30%(质量) MEA低32%,显热较30%(质量) MEA低40.9%[35],具有降低解吸能耗的潜力。与热致相变吸收剂类似,该两相吸收剂也存在负载CO2后溶剂黏度增大的情况,Xu的研究表明溶剂黏度变化受温度、担载量影响较大,温度越高,黏度增幅越小。解吸塔温度较高,可以一定程度缓解黏度增大的影响,而对于温度较低的吸收塔及其后续管道设备,其具体的影响及其解决方案有待进一步研究。

2.3 化学-物理复合相变吸收剂

1.2.2 超声心动图检查 心超确诊标准:DA存在,DA水平分流作为判断PDA存在和严重程度的标准。hsPDA 指导管直径>1.5 mm,存在左向右分流,左房与主动脉根部比值>1.5,心室舒张期主动脉存在双向双期分流。

北京化工大学的 Zhang等[34]提出 MEA(一乙醇胺)-水溶性醇-H2O体系是潜在的相变吸收剂,并选取五种常用的水溶性醇(甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、叔丁醇)与MEA进行复配,在30℃条件下对不同浓度配比的试剂进行吸收实验,发现只有正丙醇、异丙醇和叔丁醇与MEA在一定浓度比例范围内复配的混合吸收剂具有吸收后分相特性;其分相机理为MEA与CO2反应的氨基甲酸盐产物及质子化的MEA在水中的溶解度大于在醇中,使得醇类自聚而分相。在此基础上,Zhang等选择沸点较高的正丙醇作为溶剂进行研究,发现CO2循环负载量随着正丙醇浓度的增加而增大,最高循环负载量为 2.59 mol·kg1,比 30%的 MEA 循环负载量高62%。

选取除水以外的低挥发性溶剂与有机胺混合,可以减少吸收解吸过程中因溶剂蒸发及热降解而产生的损失。清华大学的Luo等[52]提出一种新型的具有高吸收效率、无挥发性且有相变潜力的吸收剂,即DETA-环丁砜-水体系。环丁砜是一种酸性气体吸收过程中常用的物理添加剂,具有稳定性高、挥发性和腐蚀性低的特点,环丁砜的加入能够改变DETA-水体系的汽液平衡,减少水分的蒸发,而不影响DETA和CO2反应的机制。吸收实验发现,当CO2负载量高于一定值后吸收剂开始发生液-液分相,环丁砜密度较大而分布于下层,DETA和CO2的反应产物不溶于环丁砜而富集于上层水相。对比不同浓度组成的吸收剂吸收解吸实验结果,发现20% DETA+40%环丁砜+40% H2O的吸收剂具有最高的吸收容量,在吸收完成后分离出溶液的60%(组成为30% DETA+10%环丁砜+60% H2O)进行解吸,发现该流程的循环负载量比30% MEA溶液高35%,并且解吸溶液量减少了40%,具有降低解吸能耗的潜力,详细的能耗分析和中试实验有待进一步开展。

2.3.2 非水系化学-物理相变吸收剂 Hu[53]提出一种新型的非水系液-液相变吸收剂,该吸收剂仅包含活化剂A和吸收剂B两种组分,Hu对其吸收解吸性能和降解特性进行了研究。实验发现最优的活化剂A浓度范围为30%~40%(体积分数),溶剂吸收 CO2后发生液-液分相,故只需将 CO2富集的一相进行解吸即可,与传统的醇胺法碳捕集流程相比,解吸能耗大幅降低。且该吸收剂对碳钢几乎不腐蚀,对环境也无毒。

为了筛选出高效的非水系相变吸收剂,意大利的 Barzagli等[54]选取10种能够生成液态氨基甲酸盐的有机胺[55-56]与五种醚复配进行吸收实验,研究选用的五种醚具有如下特点:不溶解胺基甲酸盐、高沸点、无发泡问题及低成本。具体试剂及筛选结果如表1所示。

当然,因为与工业互联网的差异太大,消费互联网翘楚们自知一下子接不上“话茬”,于是,一个似是而非的“产业互联网”名词就被用来替代“工业互联网”。

MMEA-DEGDEE及 EMEA-DEGDEE试剂吸收CO2后在短时间内即发生液-液分相,MMEA-DEGDME试剂发生液-液分相耗时较长,无法在连续吸收解吸流程中使用。在此基础上,研究者对MMEA-DEGDEE及 EMEA-DEGDEE试剂分别在40℃及 110℃条件下进行了吸收解吸实验,考察了烟气流率对吸收效率的影响,利用核磁共振分析液-液分相后两相中物质的组成。分析表明,液-液分相的上层主要为DEGDEE及少量的胺,下层主要为氨基甲酸盐、质子化的胺及少量的DEGDEE。利用滗析器将上下层溶液分离,上层直接送回吸收塔循环利用,下层则送入解吸塔解吸,极大地减少了解吸能耗中的显热和潜热。

韩国能源研究所的Kim等[57-58]选择正庚醇、正辛醇及异辛醇为溶剂,替代水与MEA及DEA复配成相变吸收剂,用自制的半连续反应器考察不同浓度配比对CO2负载量的影响,实验结果表明,对于MEA-醇非水系,胺浓度几乎不影响 CO2负载量,而对于 DEA-醇的非水吸收剂,CO2负载量随着胺浓度的升高而增大。

 

表1 初步筛选结果Table 1 Results of preliminary screening tests

  

Note: Grey indicates separation in two liquid phases, white indicates noseparation (one phase), black indicates solid precipitation.

 

Amine Separation of carbamate after CO2 absorption DEGDEE DEGMEE DEGDME DEGMME EGBE MMEA EMEA IPMEA BUMEA BZMEA MPA AM2B AM2P DOCA DBZA

邳州市自2008年开展测土配方施肥工作以来,目前已推广275万亩次,其中玉米45万亩。为跟踪调查常规施肥、测土配方施肥的不同方式下玉米氮肥、磷肥和钾肥的利用率现状,控制化肥施用总量、优化施肥结构、科学肥料运筹、改进施肥方式提供科学依据,特进行了玉米施肥氮磷钾肥料利用率试验。

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2.4 有机胺-离子液体相变吸收剂

离子液体具有蒸气压极低、热稳定性好、不易燃、结构可调并可循环使用的特点[59],常规离子液体和功能化离子液体应用于CO2吸收技术得到了广泛报道[60-62]。近来,有学者提出将有机胺和离子液体混合用来吸收CO2,充分结合两种吸收剂的优点,离子液体不挥发的特点能够抑制有机胺的挥发,合理选择有机胺和离子液体种类,可以得到吸收容量较大的吸收剂,还能降低解吸能耗。徐令君等[63]将离子液体[Bmim][BF4]与MEA溶液混合,发现该类混合吸收剂在吸收CO2后发生液-液分相,利用核磁共振对分层机理进行研究。发现分相现象的出现与反应物配比和担载量均有关,反应生成的氨基甲酸盐和MEA位于上层水相,离子液体则主要分布于下层,吸收后只需将富液送入解吸塔解吸,贫液直接循环使用。这种分层现象给离子液体吸收CO2提供了一种新思路,具有最优综合吸收性能的复配方案有待进一步筛选,深层的分相机理和影响因素值得深入研究。

3 总 结

化学溶剂吸收法是迄今理论研究较为深入、工艺较成熟的燃烧后碳捕集技术,其较高的溶剂再生能耗一直是制约工业应用的主要因素,液-液相变吸收剂的提出为解决高解吸能耗提供了一个新思路。以有机胺为基础添加其他溶剂进行复配,如亲脂性胺、三级胺、离子液体、醇类、醚类等,筛选得到的具有液-液相变性能的吸收剂研究取得了一定进展。现有研究对液-液相变吸收剂的开发与配比提供了参考,分析了特定溶剂的相变规律和产物分布。

目前,对以下问题的研究显得不足:

(1)相变吸收剂的设计原则和方法尚不明确;

因此,教师应该在教学中重视培养学生联系上下文和搭配的学习策略,改变学习词汇就是机械枯燥地背词汇表的低效方法,使学生有效率地学习词汇,学好词汇,以便在交际中能很好地使用词汇。

(2)分层机理包括溶液分层的影响因素、分层的热力学机理及动力学机理缺乏基础研究;

(3)液-液相变溶剂交互传质和深入且系统的分相机理有待进一步明晰。

其次,为实施学术道德教育,韩国开设的学术道德教育课程多样灵活,有学术道德领域普及型的课程,有依据不同专业开设的学术道德课程,有培训专业学术道德讲师的课程,有针对高校学术道德管理者的课程。课程既有长期也有短期的,既有线上也有线下的,既有免费又有付费的。接受培训的高等院校全国覆盖率高,个别院校还要求教师反复接受学术道德培训。该体系内所开发使用的教材涵盖面也较广泛,其中,有提高认识的科普类教材,有针对个别专业的教材,有问答型教材,还有讲座与在线课程等,具有很强的针对性与实时性,体系较完整。这些课程、教材的开发,普及了学术道德规范,提高了学术道德教育的质量,强化了高校教师的学术道德意识。

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许咪咪,王淑娟
《化工学报》 2018年第05期
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