科技风 2016 年 6 月上·MDEA 水溶液中 CO 2 溶解度的实验测量及吸收规律研究赵 红 郑晓明 中冶京诚工程技术有限公司 北京 100176摘 要:采用气相容积法测定了 CO 2 在 N- 甲基二乙醇胺(MDEA)水溶液中的溶解度。实验温度 40~120℃,CO 2 平衡分压0~3MPa,MDEA 浓度为 3.43kmol/m 3 。探讨了 MDEA 溶液对 CO 2 的吸收规律,通过实验结果验证了阻尼膜理论描述 MDEA 溶液吸收 CO 2 的过程。关键词:MDEA;二氧化碳;溶解度近年来,由于大气中以二氧化碳为主的温室气体逐渐增多,导致全球气候变暖 [ 1][ 2] ,同时,钢铁行业中的煤气燃烧过程会产生大量的 CO 2 ,需要对气体进行脱碳净化 [ 3 ] ,因此,开展二氧化碳捕集与封存(CCS)技术的研究具有重要意义。在 CCS 和脱碳技术中,化学吸收法具有脱除效果好、技术成熟等特点,是脱除、回收 CO 2 的主要方法 [4] ,其中,胺法脱碳是利用胺基吸收剂与 CO 2 反应进行 CO 2 脱除的方法。目前,被广泛应用的醇胺有一乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)和 N- 甲基二乙醇胺(MDEA)等。其中,MDEA 具有选择性较高、吸收能力较大、再生能耗较低、降解性和腐蚀性小等特点,已成为酸性气体脱除领域中广泛使用的溶剂之一 [5] 。为了满足工艺设计等需求,需要研究 CO 2 在 MDEA 水溶液中的溶解度。国内外报道的溶解度数据较少。1982 年 Jou [6] 最早测量了 CO 2 分压0~6MPa、25~120℃下CO 2 在1.0、2.0 和4.28kmol/m 3MDEA 水溶液中的溶解度;Benamor [ 7 ] 测量了 0~0.1MPa、30~50℃、2.0 和 4.0kmol/m 3 MDEA 浓度下的溶解度;徐国文 [ 8] 等测量了30~100℃、0~1 MPa、20%~40% MDEA 浓度下的溶解度。由于温度、CO 2 压力、MDEA 浓度等自由变量的影响,使得CO 2 在 MDEA 中的溶解度数据较为分散,而探明 MDEA 溶液对CO 2 的吸收规律具有重要的指导意义。艾宁 [8] 等提出阻尼膜理论可以较好的描述该体系的反应动力学问题。因此,本文根据实际需求,采用气相容积法测量了 0~3MPa、40~120℃下,C