第8期 魏广飞等：沼气提纯过程中二乙醇胺溶液吸收二氧化碳的影响因素 ·1105· 初始条件Vcn有关，随进气CO2体积分数增加， 6.0 Vcn也是不断增加的，最终两者综合作用使得在本 ·转化率) 5.7 实验条件下，转化率随进口气体中C0,体积分数的 口Ka. 5.4 增加而降低.随进液流率的升高，DEA吸收CO2的 转化率7和Kca.均逐渐升高.这是因为在相同操 5.1 80 作条件下，液体流量的增大导致液滴流速、液膜更新 4.8 速度及填料表面的润湿程度都不断增大，加之在 45 u.u-01)/y CO2体积分数不变时，参与反应的DEA浓度增加， 液相中CO2的体积分数降低，导致吸收推动力增 20 25 30 35 大，强化了气液间的传质速率，使得7和Kca。均不 C0,体积浓度/% 断升高.随进液温度的升高，DEA吸收CO2的转化 图3进气C02体积分数对DEA吸收CO2的n和Kca。影响 率)和Kca.均呈先升高后降低趋势.对DEA吸收 Fig.3 Effect of CO,concentration on the n and Kca.of CO,absorp- C02的化学吸收过程，温度对其影响受两种互相矛 tion by DEA 盾的因素影响：一方面，根据Arrhenius经验公 式，温度升高可增加化学反应速率常数；另一方 90 6.0 面，DEA与CO,反应属于可逆放热反应，根据平衡 87 ·转化率， o K d. 移动原理的，对于可逆放热反应，温度升高平衡向 84 5.4 逆反应方向移动，即化学平衡常数K数值降低，体 现在吸收剂吸收CO,的溶解度不断降低，这对吸收 78 不利.分析认为：DEA吸收CO2属于快速吸收过 75 程，则在较低温度范围内，认为平衡常数K数值较 5色 大，使得温度对反应速率常数的提高效应大于对平 衡常数的降低效应，致使n和Kca。不断增加：而在 695 40455055606高707方80839 温度较高时，认为平衡常数数值已相对较小，此时温 进液流率/m·m2.h) 度提高对平衡常数的减小效应则发展成为吸收过程 图4进液流率对DEA吸收CO2的n和Kca。影响 的主要矛盾，使得反应速率随温度增加的增加量逐 Fig.4 Effect of liquid flow rate on the n and Kca of CO2 absorption by DEA 渐减小，最终反应速率随温度增加而降低，致使？ 和Kea。随温度升高而减小.曾庆等a、王伟之 90F ■转化率切 6.0 等功、齐国杰等圆和那艳清等围在氨水细喷雾吸 85 口Kea, 5.7 收CO2以及MEA吸收CO,等过程中均得出与本文 80 实验较为一致的结论 54 95 75 5.1 5.4 ■转化率) 70 90 48 口KL 65 4.5 85 60L '80 1421283药42495663702 进液温度℃ 75 4.2 图5进液温度对DEA吸收CO2的n和Kca。影响 70 Fig.5 Effect of absorption temperature on the n and Kcd.of CO2 3.9 absorption by DEA 7 891011121314 进气流率/km·m2.h少 2.3实验结果方差分析 图2进气流率对DEA吸收CO2的n和Kca。影响 直观分析法简单直观，计算量小，但它不够细致 Fig.2 Effect of gas flow rate on the n and Kca of CO,absorption by 也不能给出误差估计.为弥补上述缺点，常使用方 DEA 差分析的方法.方差分析从实验结果的变化分析入第 8 期 魏广飞等: 沼气提纯过程中二乙醇胺溶液吸收二氧化碳的影响因素 初始条件 VAin cin 有关，随进气 CO2 体积分数增加， VAin cin也是不断增加的，最终两者综合作用使得在本 实验条件下，转化率随进口气体中 CO2 体积分数的 增加而降低． 随进液流率的升高，DEA 吸收 CO2 的 转化率 η 和 KGae 均逐渐升高． 这是因为在相同操 作条件下，液体流量的增大导致液滴流速、液膜更新 速度及填料表面的润湿程度都不断增大，加之在 CO2 体积分数不变时，参与反应的 DEA 浓度增加， 液相中 CO2 的体积分数降低，导致吸收推动力增 大，强化了气液间的传质速率，使得 η 和 KGae 均不 断升高． 随进液温度的升高，DEA 吸收 CO2 的转化 率 η 和 KGae 均呈先升高后降低趋势． 对 DEA 吸收 CO2 的化学吸收过程，温度对其影响受两种互相矛 盾的 因 素 影 响: 一 方 面，根 据 Arrhenius 经 验 公 式［11］，温度升高可增加化学反应速率常数; 另一方 面，DEA 与 CO2 反应属于可逆放热反应，根据平衡 移动原理［15］，对于可逆放热反应，温度升高平衡向 逆反应方向移动，即化学平衡常数 K 数值降低，体 现在吸收剂吸收 CO2 的溶解度不断降低，这对吸收 不利． 分析认为: DEA 吸收 CO2 属于快速吸收过 程，则在较低温度范围内，认为平衡常数 K 数值较 大，使得温度对反应速率常数的提高效应大于对平 衡常数的降低效应，致使 η 和 KGae 不断增加; 而在 温度较高时，认为平衡常数数值已相对较小，此时温 度提高对平衡常数的减小效应则发展成为吸收过程 的主要矛盾，使得反应速率随温度增加的增加量逐 渐减小，最终反应速率随温度增加而降低，致使 η 和 KGae 随温度升高而减小． 曾庆 等［16］、王伟 之 等［17］、齐国杰等［18］和那艳清等［13］在氨水细喷雾吸 收 CO2 以及 MEA 吸收 CO2 等过程中均得出与本文 实验较为一致的结论． 图 2 进气流率对 DEA 吸收 CO2 的 η 和 KG ae 影响 Fig． 2 Effect of gas flow rate on the η and KG ae of CO2 absorption by DEA 图 3 进气 CO2 体积分数对 DEA 吸收 CO2 的 η 和 KG ae 影响 Fig． 3 Effect of CO2 concentration on the η and KG ae of CO2 absorp￾tion by DEA 图 4 进液流率对 DEA 吸收 CO2 的 η 和 KG ae 影响 Fig． 4 Effect of liquid flow rate on the η and KG ae of CO2 absorption by DEA 图 5 进液温度对 DEA 吸收 CO2 的 η 和 KG ae 影响 Fig． 5 Effect of absorption temperature on the η and KG ae of CO2 absorption by DEA 2. 3 实验结果方差分析 直观分析法简单直观，计算量小，但它不够细致 也不能给出误差估计． 为弥补上述缺点，常使用方 差分析的方法． 方差分析从实验结果的变化分析入 · 5011 ·