磷酸三钠和哌嗪水溶液捕集CO2和平衡负载外文翻译资料

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磷酸三钠和哌嗪水溶液捕集CO2和平衡负载

Monoj Kumar Mondal ,* Jaivinder Singh, and Dishant Khatri

Department of Chemical Engineering and Technology, Indian Institute of Technology (Banaras Hindu University), Varanasi 221005, Uttar Pradesh, India

摘要：大多数研究人员对CO2 捕获领域的溶解度相关现象越来越感兴趣。在目前的工作中，新的实验CO2 的能力含有磷酸三钠（TSP）和哌嗪（PZ）的水性吸收剂在平衡状态下的数据表明，CO2 的入口分压为（9.96至20.28）kPa，温度范围为（303至353）K，总混合物使用鼓泡吸收剂从（1.0至3.0）mol·kg minus;1 的浓度。将结果与文献进行比较，以显示这种新型共混吸收剂体系的可能性。

1. 引言

全球变暖及其对气候变化的潜在影响已经发生广泛讨论，温室气体已被确定为其主要贡献者。二氧化碳（CO2 ）是主要的温室气体，占50％以上，并且负责超过64％的增强温室效应。 1 1971年至2002年间，全球CO2 排放量增加了70％以上， 2 据估计，世界能源相关的CO2 排放量正在以此速度增长每年约2.1％ 3 这种增长率可能会增加除非做了重要的事情。在过去的30 - 40年中已经开发出各种技术来解决这个问题利用吸附剂， 4 膜， 5 基于藻类的分离， 6 低温分离， 7化学循环， 8 和水合物分离。 9 目前，吸收系统是全世界CO2 捕获最商业化的技术。用于吸收系统的溶剂基本上分为有机和无机物质和离子盐液体。有机溶剂通常包括伯胺，仲胺和叔胺。到目前为止，用于CO2 捕获的一些有机吸收剂是单乙醇胺（MEA）， 10 二乙醇胺（DEA），11 2-氨基-2-甲基-1-丙醇（AMP）， 12 2-氨基-2-甲基-1,3-丙二醇（AMPD）， 13 二甘醇胺（DGA），二异丙醇胺（DIPA），三乙胺（TEA），N-甲基二乙醇胺（MDEA）， 14 PZ, 15 氨基乙基乙醇胺（AEEA）等。除此之外，各种无机吸收剂如NaOH， 16 氨， 17 Ca（OH）2 ， 18 促进碳酸盐， 19 氢氧化锶 20 茶匙， 21 等也被使用。

一个CO2 处理技术的最新进展是 混合吸附剂的应用，提供增强的吸收能力，吸收率和降低的溶剂再生能量。用于CO2 捕获的主要胺基吸收剂之一是PZ。PZ的主要优点是其高反应速率和抗热和氧化降解性。 22 它还用作CO2 去除溶剂的活化剂，以改善该方法的动力学。含水PZ的CO2 吸收率是商业上使用的MEA的两倍以上。 23 最近，Balsora和Mondal 21 表明TSP作为一种有前景的吸附剂去除CO2 的效率模拟火电厂烟囱气体最大CO2吸收能力为0.960 mol CO2 / mol吸收剂333.14 K和2.0 kmol / m3 TSP浓度，这是安静的与MEA等传统吸收剂相比较高。该TSP是一种无机水溶性离子盐，可作为清洁剂，食品添加剂和脱脂剂。除此之外，TSP非常经济，易于使用且使用起来非常便宜。因此，由于需要有效的吸收剂来捕获CO2 以提高吸收性能，因此其他胺类中腐蚀性较小的受阻胺PZ的混合物具有强大的吸收性能。具有无机吸收剂TSP的活化剂用于实验研究。由于这两种单独的吸收剂具有非常高的CO2 吸收能力，目前的工作旨在研究这些吸收剂作为水性混合物在CO2 吸收下在

（303至353）混合物温度下的总吸收能力。 K，总共混物浓度范围（1.0至3.0）mol·kgminus;1 ，入口CO2 分压范围为（9.96至20.28）kPa。

表1.给定工作中的实验条件

表2.在水性（TSP PZ）共混物中具有不同摩尔比例的TSP与PZ的CO2 捕获的实验数据

pCO2= 15.2kPa，T = 313K

*CO2负载量称为摩尔CO2 / TSP PZ混合物的总摩尔数;x是溶液作为总共混物，总CO2和水的摩尔分数。水性（TSP PZ）共混物中TSP与PZ的摩尔比的标准不确定度u是u（X1）= 0.0001;总水（TSP PZ）在水中的混合摩尔浓度u（Ct）= 0.0001 mol·kg minus;1 ，对于入口气体中的CO2 分压（CO2 N2 ）流u（p 合作 ）= 0.1kPa，温度u（T）= 0.1K，用于加入u（a）= 0.002的CO2 和溶液u（x）= 0.002的CO2的摩尔分数。

1. 实验部分

材料：TSP（RFCL Ltd.，New Delhi，India）的最低纯度98％和PZ（SD Fine-Chem Limited，Mumbai）的最低纯度98％已用于实验。用于实验的其他化学品如NaOH，HCl和BaCl 2 均为分析试剂级，其纯度高于99％。在实验中使用蒸馏水制备（TSP PZ）共混物的吸收剂溶液。TSP的密度为1620 kg·m minus;3 。将具有20％CO2 和80％N2 的组成的气瓶和另一个99.99％纯N的气瓶 2 在混合塔中混合，以获得所需的CO2 的初始组成。气流。使用温度范围（273至473）K，精度为plusmn;0.1K的恒温水浴（CE404 ， Narang Scientific Works Pvt.Ltd 。 ， New

Delhi，India）来固定预定的吸收温度。

装置和程序：CO2 捕获到在鼓泡中测定（TSP PZ）的含水共混物吸收。设备示意图的详细说明在我们之前的通信中描绘和描述了所使用的和适用的程序。 24 鼓泡吸收剂基本上是含有（TSP PZ）共混物的吸收剂溶液的硼硅酸盐玻璃柱，将其置于恒温水浴中，并将恒温水浴设定为保持固定的温度。将具有固定浓度的CO2 的气流通过鼓泡吸收器内的吸收剂溶液。定期间隔后30分钟，分析出口气流中气体中的CO2 浓度，并重复该过程，直到通过确认入口和出口气流中的相同浓度的CO2 达到平衡。平衡时液体样品中的CO2 捕获通过最可靠和最有希望的标准滴定方法测量，使用0.6mol％的HCl溶液，使用酚酞作为指示剂，然后使用甲基橙指示剂直至达到终点。 21 再滴定两个等分试样执行以检查数据的可重复性，它在内0.5％。该工作中使用的实验条件如表所示1。

1. 结果和讨论

在水性吸收剂混合物（TSP PZ）中平衡的新CO2 捕获数据在以下温度范围内测量。（303至353）K，CO2 的分压范围为（9.96至20.28）kPa，共混物的总吸收浓度为（1.0至3.0）mol·kg minus;1 。在水性吸收剂混合物（TSP PZ）中捕获CO2 的所有实验数据以表格形式给出，表中具有标准不确定性2, 3, 4,和5. 为了研究总吸收剂（TSP PZ）共混物中TSP与PZ的摩尔比对CO2 去除的影响，通过改变共混物中TSP与PZ的摩尔比来确定（在0.5K至2.5之间）

表3.在X1 = 0.8，PCO2= 15.2kPa，T = 313K a的总水（TSP PZ）共混物浓度中CO2 捕获的实验数据

表4. CO2捕获不同CO的实验数据2入口气体中的分压（CO2 N2）C流 t = 2.0 mol·（kg H2O）minus;1 和T =313Ka