1、 實驗十一MEA吸收CO2反應(yīng)動力學(xué)區(qū)域的確定實驗?zāi)康腃O2作為主要的溫室氣體為全球廣泛關(guān)注，CO2的減排已刻不容緩。從資源化角度講，CO2是一種安全豐富的碳資源，如氣體CO2可用作氣體肥料、殺菌氣等；超臨界CO2可用于食品、醫(yī)藥等行業(yè)中；固體CO2（干冰）可用于人工降雨、混凝土生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)等。醇胺溶液常用于CO2吸收，是工業(yè)生產(chǎn)中脫除CO2的常見溶劑，如MEA、DEA、MDEA等已廣泛工業(yè)應(yīng)用。本實驗擬采MEA（一乙醇胺，HOC2H4NH2）溶液吸收模擬煙氣中的CO2并測定各條件下的吸收速率，通過本實驗可以達(dá)到以下目的：熟悉MEA吸收CO2的基本流程；（2）掌握確定吸收反應(yīng)動力學(xué)區(qū)域的方法

2、；（3）了解煙氣脫碳的意義及MEA溶液吸收CO2的吸收效果。實驗原理2.1MEA吸收CO2機(jī)理Danckwerts和McNei1認(rèn)為胺在氣液界面處與CO2反應(yīng)后又會在溶液主體中得到再生，即該過程符合“穿梭”機(jī)理，如圖1所示。COj-GasInterfaceLiquidRjNH+CO.tH+RjNCOOTOC o 1-5 h z1口*UM圖1“穿梭”機(jī)理示意圖CO2和MEA最主要的反應(yīng)是完全水解的氨基甲酸鹽的生成,隨后質(zhì)子和另外一個胺分子結(jié)合，下面是CO2與MEA的總反應(yīng)式：CO+2HOCHNHHOCHNH+HOCHNHCOO-（1）224224324該過程分兩步進(jìn)行：CO+HOCHNHH+HO

3、CHNHCOO-（2）224224H+HOCHNHHOCHNH+（3）2422432.2動力學(xué)區(qū)域的確定方法由于各動力學(xué)區(qū)域的特點不同，故各種因素對它的影響也不同。采用Levenspiel提出的判斷方法，具體如下：表1影響伴有化學(xué)反應(yīng)吸收的因素變量符號動力學(xué)區(qū)域ADEFGH液相主棒中反應(yīng)物B的糧度Cbl+?+氣相上體中落質(zhì)A的分壓P+?+相界蹬稅A+液相峙裁量vL+4-港相傳質(zhì)系數(shù)虹+吒相傳質(zhì)系姬十+?+2級反應(yīng)連度常數(shù)十+T?+注：動力學(xué)區(qū)域A-瞬時反應(yīng)；B-界面瞬時反應(yīng)；C-快速反應(yīng)；D-快速擬1級反應(yīng)；E-中速度反應(yīng)；F-擬m級中速反應(yīng)；G-慢速反應(yīng)；H-液相主體的極慢速反應(yīng)。表中“+”

4、表示受此因素的影響；“-”表示不受此因素的影響；“？”表示有可能受此因素的影響，但速率方程不變。按照以下步驟來確定動力學(xué)區(qū)域：（1）其余條件均保持不變而僅改變液相體積。若吸收速率不隨液相體積而變，則為區(qū)域A到D,反之，則為E到H。（2）若為區(qū)域A到D,可通過改變液相物理傳質(zhì)系數(shù)來分析。若與kL有關(guān)，為區(qū)域A或C,否則為B或D。若確定的區(qū)域為E到H,則改變兩相接觸界面。若有關(guān)，則為區(qū)域E到G,否則為H。（3）改變液相主體濃度可分區(qū)域B和D,若吸收速率與Cbl有關(guān)，為區(qū)域D；若無關(guān)，為區(qū)域Bo而對區(qū)域A與C以及G與E,F的區(qū)分，應(yīng)通過具體的速率方程來計算。3實驗裝置及實驗操作本實驗采用的雙驅(qū)動磁力

5、攪拌器吸收裝置的示意圖見圖2。吸收劑吸收CO2的過程在雙攪拌釜中完成。吸收釜是一個帶夾套的玻璃圓筒（內(nèi)徑8.0cm，高15.5cm）,并用兩個不銹鋼法蘭固定，法蘭和圓筒之間襯以O(shè)形橡皮圈。釜內(nèi)放置有四根不銹鋼隔板，用以降低吸收液因攪拌而產(chǎn)生的渦流，同時還能提高吸收液的混合效果。釜內(nèi)上下各固定一對攪拌槳,上槳用以攪拌氣體，下槳用來攪拌液體。循環(huán)水通過吸收釜的夾套，使吸收體系維持在設(shè)定的溫度（溫度波動范圍0.5C）。釜的上下各有一個磁力攪拌器，轉(zhuǎn)速可由光電測速儀測定，通過調(diào)整兩個攪拌器各自的電源可以調(diào)到所需的轉(zhuǎn)速。3.1實驗過程將恒溫槽16設(shè)在預(yù)定溫度，用調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速控制器15控制氣液相的攪拌速度，并

6、通過加料口17把已預(yù)熱的吸收液裝載到吸收反應(yīng)室8。置于鋼瓶1，2的高純N2、CO2氣體分別經(jīng)減壓閥、配氣系統(tǒng)混合后(總流量控制在2mL/s左右)，再通過皂膜流量計測定進(jìn)口流量后進(jìn)入雙攪拌釜反應(yīng)室8,與吸收液攪拌反應(yīng)，剩余氣體經(jīng)過另一皂膜流量計測定出口氣體流量后排空。實驗采用氣相連續(xù)，液相為間歇過程的操作。10rn吸收速率表達(dá)式:式中：NVi,VinoutP1AR1,2氣體罐；3,4氣體減壓閥；5配氣系統(tǒng)；6三通閥；7,10皂膜流量計；8吸收室；9攪拌槳；11,12磁力傳動裝置；13,14調(diào)速電機(jī)；15轉(zhuǎn)速控制器；16恒溫水?。?7液體進(jìn)口；1&19液體控制閥圖2實驗裝置3.2CO2吸收速率的測

7、定CO2吸收速率可以通過計算進(jìn)口和出口的氣體流量差得到，其中進(jìn)、出口氣體流量由皂膜流量計測定。P?(VV)N=1inOUtARTCO2吸收速率，molXm-2Xs-1；進(jìn)出口流量，mLXs-1；CO2分壓，kPa；氣液接觸面積，m2；摩爾氣體常數(shù)，JXmoHXK-1；溫度，Ko3.3其它分析測試方法氣液相攪拌速度：光電轉(zhuǎn)速測量儀測定;溫度：量程為0100C的水銀溫度計；4.實驗數(shù)據(jù)溫度二；P=；Vco2=；VN2=序號變量進(jìn)氣流量VCO2+VN2(ml/s)出氣流量(ml/s)吸收速率(mg/(m2s)液相體積VL(mL)液相攪拌速率n(rpm)反應(yīng)物濃度CMEA(mol/L)氣相攪拌速率nG(rpm)進(jìn)氣CO2流量(ml/s)110013012500.3220013012500.3320013012500.3420018012500.3520013012500.3620013014000.3720013012500.3820013042500.3920013012500.31020013012500.8實驗前思考5.1本實驗操作時間較長，是否能將10次實驗縮成6次實驗？5.2本實驗的操作能否按照上面表格中的順序(110)