水性烷醇胺溶液作为潜在二氧化碳去除试剂的密度，粘度和折射率外文翻译资料

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水性烷醇胺溶液作为潜在二氧化碳去除试剂的密度，粘度和折射率

摘要：通过用链烷醇胺吸收除去CO2，密度，粘度和四种链烷醇胺溶液（水 单异丙醇胺）的折射率（MIPA），二异丙醇胺（DIPA），三异丙醇胺（TIPA）或二乙醇胺（DEA））（298.15〜343.15）K和大气压来确定改进过程的可能性。由于腐蚀作用的链烷醇胺溶液浓度增加，质量分数为选择链烷醇胺为w=0.05,0.1,0.15,0.0.20和0.25。测量数据用多项式方程回归。获得结果提供工业设备设计和工艺优化的必要数据温室气体（GHG），也是进一步调查的基础的潜在替代通常使用的单乙醇胺与其他链烷醇胺溶液的混合物在此工作中呈现。

引言

现在科学研究提供了明确的证据证明人类活动引起了过去200年所谓的温室气体（GHG）浓度的上升，气候变化正在导致天气系统对人类健康，农业和全球经济的负面影响，导致了严重的环境问题，减少工业温室气体排放的资源。由于二氧化碳（CO2）占比最大世界年度温室气体排放量的一部分，其排放量来自工业废气已成为主要目标特别是煤电站烟气减排为主二氧化碳排放者。酸性气体的吸收是非常复杂的技术已经在各种各样的发展分离技术。为了二氧化碳的目的去除有不同的分离方案在开发中如吸收到液体溶剂中，低温分离，吸附固体，化学转化并通过膜渗透。在这些技术中，大多数科学注意力正在被吸收进入液体溶剂。这些技术适用于治疗低血压大体积烟气流中的二氧化碳浓度。这些条件对于煤电厂是典型的。通常用于二氧化碳去除的二手溶剂链烷醇胺的水溶液。最广泛的一个采用液体吸收剂是单乙醇胺（MEA），由于二氧化碳的负荷能力较高。现在MEA是逐渐被其他更有效的链烷醇胺替代解决方案由于MEA的负性能如显着溶剂再生所需的能量，可操作加工设备造成腐蚀问题，2溶剂降解等。除了经典的烷醇胺-基础解决方案，一些研究4-7显示潜在的使用特征为高的空间位阻胺二氧化碳负荷能力和溶剂容易再生。然而，应该注意的是空间位阻胺二氧化碳负荷能力比传统方式不高链烷醇胺在所有条件下。这是特别的二氧化碳分压降低的情况潜在的二氧化碳去除的第三个选择是溶剂形成，通过混合各种单链烷醇胺实现。这种方法结合了不同的有利特征溶剂，同时抑制它们的不利特征。一个将次级烷醇胺加入到初级链烷醇中可以转移碳的传质系数的2-3倍二氧化硫，混合的操作性能没有变化七，以煤炭为主的发电厂在大气压力下运行，新电厂设计增加经营压力仍在发展中测量在大气压下进行。平衡二氧化碳和其他酸性气体的浓度存在于溶液中的烟道气与其部分成正比在气相中的压力（亨利法律申请）所以得出结论可以使酸分压的增加气体会导致所有的化学反应被驱使到右边。尽管这个结论在大多数情况下是有效的，但主要的链烷醇胺随着增加量的增加，载重量无变化酸性气体分压，由于限制因素将会稍后讨论烷醇胺之间的反应平衡二氧化碳对温度也敏感，因为上升的温度导致酸的部分蒸汽压的升高气体。该属性提供酸性气体的可能性通过加热与胺溶液容易条纹链烷醇胺溶剂的同时再生。基础的酸性气体去除的概念包括吸收器和条纹工作温度在323.15K左右393.15K，分别涵盖潜在的低温运行条件，但也可能发生较高的温度（由于增加反应热）。由于广泛使用链烷醇胺烟气处理，金属加工和化工行业调查的热力学和运输特性不同已经研究了链烷醇胺溶液.8-28虽然有影响酸性气体吸收的许多其他参数，这项工作的主要目标是确定热力学性质链烷醇胺的水溶液，包括温度的影响小学，中学和大学的集中度变化链烷醇胺的水溶液。这些结果将提供精确可靠的关于热力学和运输的数据链烷醇胺水溶液的性质为起点以进一步研究混合链烷醇胺的潜在用途在未来的工作。

■实验部分

化学品。为了调查物业的目的的链烷醇胺溶液，以下化学品已经被使用：单异丙醇胺（MIPA，x=0.98），二乙醇胺（DEA，x=0.995），二异丙醇胺（DIPA，x=0.98）和三异丙醇胺（TIPA，x=0.95）由Merck提供和SigmaAldrich（样品描述见表1）。

所有的化学品都在惰性气氛中保存在黑暗的瓶子里并在样品制备之前脱气。水溶液的链烷醇胺用4D超纯去离子制备水（x=0.999）。以防止环境的最终溶解空气中，水通过超声波在高温323.15K下脱气30分钟。

测量。进行密度测量安东帕DMA5000数字振动U型管密度计（含自动粘度校正），仪器精度为plusmn;5·10-3kg·m-3。内置电池温度固态恒温器，保持温度精度plusmn;0.01K。仪器在测量前进行了校准使用Milli-Q水和干燥空气作为标准。混合物使用MettlerAG204天平与a精度为1·10-4g。质量分数测定的不确定性小于plusmn;1·10-4。折射率测量在安东帕RXA156折射仪上进行。折射率的重复性为2·10-5和温度0.03Ka.链烷醇胺水溶液的粘度eta;用数字Stabinger粘度计（SVM型）测量3000/G2）。仪器包含两个测量单元。U型管充满液体样品并激发振荡通孔磁性线圈。用于动态粘度的另一个电池测量包含一个充满液体样品的直管。在该管内，由低密度制成的浮动测量转子放置内置磁铁的材料，以离心机为中心力。SVM3000中的旋转磁体引起涡流具有与速度相关的制动扭矩。开始之后实验中，转子达到恒定速度依赖于粘度的驱动力矩之间的平衡，其与管和管之间的速度差成比例转子和由涡流引起的制动转矩。的动态粘度由下式计算：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（1）

其中u1是管的速度，u2是转子速度，k是仪器的平均调整系数。仪器测量范围由制造商调整。不确定性的动态粘度测量值低于1.5％在本工作中使用的温度和粘度范围。一个已经详细说明了上述装置在我们以前的论文中给出.29-32实验的比较表2.对1-氨基-2-丙醇（MIPA）的密度，折射率和粘度的文献数据的回顾，二异丙醇胺（DIPA），三异丙醇胺（TIPA）和二乙醇胺（DEA）和水（H2O）在大气新闻中心具有纯组分代表性文献资料的数据27,33-38如表2所示。

■结果与讨论

在这项工作中的测量是在温度下进行的范围从（298.15至343.15）K，温度步长5K，对应于温度运行条件在吸收柱内。典型质量浓度链烷醇胺的范围为（10〜35）％.39高级烷醇胺质量浓度可以通过实施来实现腐蚀抑制剂，因为较高浓度的链烷醇胺有负面影响（腐蚀，溶剂降解）工艺设备。这种高浓度主要用于石化行业天然气处理。

四种水溶液的密度，折射率和粘度数据在w=下测量链烷醇胺和水的二元混合物0.05,0.1,0.15,0.20和0.25的链烷醇胺。所有的结果测量温度范围内的特性（298.15〜343.15）K列于表3至5。

表3质量分数分别为w =0.05，0.1，0.15，0.20和0.25的水性烷醇胺在温度为（298.15〜343.15）K和大气压力下的不同密度

表5. 质量分数分别为w =0.05，0.1，0.15，0.20和0.25的水性烷醇胺在温度为（298.15〜343.15）K和大气压力下的不同粘度

表4. 质量分数分别为w =0.05，0.1，0.15，0.20和0.25的水性烷醇胺在温度为（298.15〜343.15）K和大气压力下的不同折射指数

密度。测量二进制系统的密度随着链烷醇胺的质量百分比的增加而增加。测量数据显示了浓度的线性依赖关系范围随着温度的升高而降低密度值。接收到的数据使用等式2进行了两次优化参数。所有二进制系统的测量密度为如表3所示。

折射率。折射率几乎线性随着温度的升高而降低，随着温度的升高而增加的链烷醇胺的质量百分比。为了标准的目的偏差减少，所有数据使用eq2与两个优化参数。所有二进制的折射率的测量值链烷醇胺体系列于表4。

粘度。链烷醇胺水溶液的粘度随着质量百分比的增加而增加链烷醇胺。温度的升高会降低粘度值。粘度值的接收结果使用等式2具有三个优化参数。多项式依赖性链烷醇胺的质量百分比的粘度正向线性变化对温度的依赖水溶液粘度的浓度依赖性链烷醇胺列于表5。

据我们所知，没有文献数据所有属性在整个浓度和温度下条件，如本文所述。只有密度数据（313.15和333.15）K，16,18和DEA的水溶液TIPA水溶液的密度，粘度和折射率数据解决方案（五个温度：（303.15,313.15,323.15,333.15，和343.15）K）23存在于文献中。之间的比较我们和DEA水溶液的文献资料16,18显示良好的协议（偏差小于0.5％），而TIPA水溶液23表现出最大的一致性密度的绝对平均偏差为0.7％，0.3％和1.0％折射率和粘度。

谈到链烷醇胺的理论装载能力的二氧化碳，主要链烷醇胺倾向于有利氨基甲酸酯离子形成的反应，其稳定且低水解速率到碳酸氢盐。氨基甲酸酯离子可以结合链烷醇铵离子阻止1mol烷醇胺与二氧化碳反应。因此，理论水平可以实现了每摩尔烷醇胺为0.5摩尔二氧化碳。三级链烷醇胺显示出形成碳酸氢盐的倾向潜在的理论水平为1摩尔二氧化碳每1的烷醇胺。虽然这样高的承载能力可以实现碳酸氢盐不稳定的限制因素非常缓慢的水解和电离反应速率溶解二氧化碳。这个问题可以很容易地克服通过加入活化剂，通常是另一种胺增加溶解二氧化碳的水化速率。

可以通过增加链烷醇胺来得出结论浓度，酸性气体的去除效果会更高降低所需的溶液循环率和整体厂房成本。然而，情况并非如此，因为更集中溶液会导致酸性气体蒸气压的增加。因为链烷醇胺反应的放热性质二氧化碳，烷醇胺浓度的增加在溶液中会导致温度升高，最终增加在酸性气体的蒸汽压力下，从而消除了积极的影响二氧化碳吸收增加密度，折射率，并提出了四种链烷醇胺水溶液的粘度在图1至3中给出了计算值使用方程式2：

对于链烷醇胺水溶液的eq2的参数Ap不同的温度如表6所示。

表6.温度T下水性烷醇胺溶液的eq 2的参数Ap

为了评估计算和测量的数据，每组确定参数通过平均绝对偏差进行评估（AAD）。每个系统的AAD值和所有参数在表7中给出。计算平均绝对偏差使用方程式3：

表7.水性烷醇胺溶液的平均绝对偏差（AAD）由公式3获得

其中Y_exp是实验值，Y_cal表示计算值，N是数据点的数量。

■结论

热力学和运输特性如密度，折射率和四种链烷醇胺的粘度测定溶液（MIPA，DIPA，TIPA和DEA）温度范围为（298.15〜343.15）K，大气压压力。调查浓度的影响链烷醇胺溶液对系统性能，质量浓度水平设定为（5,10,15,20,25）链烷醇胺。接收数据使用多项式方程相关。几乎在所有情况下，测量和相关数据达成一致密度为0.01％，折射率为0.025％，折射率为0.85％基于平均绝对偏差计算粘度，除了使用DIPA系统获得的值，其中偏差略高。本工作提供的数据不仅提供过程优化的必要信息并设计二氧化碳去除，但也是热力学精确的热和质量传递必不可少的特性计算获得的数据是必要的贡献胺混合溶液的设计与其阳性性能（降低再生成本，减少腐蚀等）将二氧化碳清除的未来呈现为一种技术是自我维持，低成本，可行的。

■参考文献

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