CO2捕获过程4-二乙基胺-2丁醇（DEAB）基混合胺溶液的溶剂降解及抑制机理研究

As for the technology of CO2 capture using chemical solvents, the key is to develop a solvent with good absorption properties and stability that can be recycled. Compared with conventional amine solution, 4-diethylamino-2-butanol (DEAB) has the properties of high CO2 absorption capacity, great absorption rate and low regeneration consumption. The solvent degradation is critical factors that directly affect its stability, recycling efficiency and the CO2 capture cost. Therefore, it's particularly important to carry out the DEAB degradation project. The project is to study the thermodynamic degradation, oxidative degradation and reaction degradation with CO2 of DEAB based amine solvents by means of Fourier transform infrared(FTIR) and nuclear magnetic resonance (NMR). It will also explore its degradation mechanism in various systems. Meanwhile, it intends to reveal the internal connection and the scientific laws among the components of flue gases, the amine concentration, temperature, solvent loss and degradation products of amine solvents degradation and build the basic degradation kinetics model. Besides, it would like to select the efficient and cheap solvent degradation inhibitors, explore its mechanism and build its kinetic models. The research results will provide a theoretical basis for the efficient solvents recycling and degradation inhibitors during the CO2 capture process.

化学溶剂捕获二氧化碳技术的关键是开发出一种具有优良吸收性能与稳定性且能循环利用的吸收溶剂。相对传统胺溶剂，4-二乙氨基-2-丁醇（DEAB）具有较高二氧化碳吸收容量，较快的吸收速率和较低再生能耗等优势。然而，捕获剂的降解性能是直接影响溶剂稳定性以及循环利用效率和二氧化碳的捕获成本的关键因素，因此开展DEAB的降解研究显得尤为重要。本项目拟利用傅里叶红外变换和核磁共振技术对DEAB及其混合胺溶液的热力学降解、氧化降解和二氧化碳反应降解性能进行研究，并进一步探讨以上不同体系下溶剂的降解机理，揭示烟道气组分、胺浓度、温度与溶剂损失量、降解产物之间的内在联系和科学规律，并建立降解过程的动力学模型。进而筛选出高效廉价的溶剂降解抑制剂，并进行降解抑制机理的探讨和动力学模型的建立。研究结果将为二氧化碳捕获领域高效溶剂的循环利用和降解抑制剂的筛选提供重要的理论依据。

有机胺水溶液吸收CO2存在吸收速率快和再生能耗低不能共存的尴尬境地。同时，有机胺溶液吸收CO2过程中还存在溶剂降解等严重问题。胺溶剂降解会造成溶剂损失、产生副产物、造成发泡、腐蚀现象、增加溶液黏度、影响系统稳定性，以及减少设备使用寿命，吸收解吸工艺中因溶剂降解导致的费用占整个CO2捕获成本的10%。DETA、DEEA和DEAB等胺溶液具有较高的CO2吸收容量、较低的再生能耗和相对较快的吸收速率等优势，但其降解性能是直接影响溶剂循环利用效率和二氧化碳捕获成本的关键因素。因此，本项目对MEA、PZ、DETA、DEEA和DEAB等胺溶液的降解性能进行了深入研究。在温度为120-175℃条件下，利用高压反应釜装置研究了MEA、DETA、PZ、DEEA和DEAB等胺溶液的降解行为，研究结果显示叔胺DEEA和DEAB具有较高的抗降解性能，可大规模长期应用于胺捕获工业系统；探究了不同操作条件对不同胺溶液降解规律，基于降解过程中胺溶液浓度的变化趋势，利用半经验模型和Matlab模拟软件建立了DETA、DEEA和DEAB等胺溶液的降解动力学模型，均具有较高的预测性；利用NMR、GC和GC-MS等技术手段检测与分析DETA、DEEA和DEAB等胺溶液降解产物，基于降解产物推导出叔胺溶液可能的降解机制；最后，根据降解产物分析可能的降解抑制机理，筛选出两种优良的降解抑制剂。研究结果为二氧化碳捕获领域高效溶剂的循环利用和降解抑制剂的筛选提供重要的理论依据。.本项目研究过程中，共发表高水平学术论文60篇，其中SCI/EI论文49篇，授权发明专利2项，申请发明专利3项。共培养毕业博士研究生2名，毕业硕士研究生6名。项目主要研究成果正在湖南大学进行进一步的中试验证。