Performance of sulfolane/DETA hybrids for CO2 absorption: Phase splitting behavior, kinetics and thermodynamics

环丁砜 化学 汽化 吸收(声学) 热力学 传质 相(物质) 化学工程 分析化学(期刊) 溶剂 材料科学 有机化学 色谱法 复合材料 物理 工程类
作者
Lidong Wang,Songhua Yu,Qiangwei Li,Yifeng Zhang,Shanlong An,Shihan Zhang
出处
期刊:Applied Energy [Elsevier BV]
卷期号:228: 568-576 被引量:112
标识
DOI:10.1016/j.apenergy.2018.06.077
摘要

The phase splitting solvent as a promising alternative to MEA for CO2 capture has received an increasing attention due to its low energy consumption. In this paper, the mixture of diethylenetriamine (DETA) and sulfolane was employed to absorb CO2 from the simulated flue gas. Its phase splitting behavior was investigated. The species in each separated phase were identified using nuclear magnetic resonance (NMR), revealing that the upper layer was a CO2-rich phase and mainly consisted of DETA and DETA-carbamate. Whereas, the lower layer was CO2-lean phase with the sulfolane presented individually. The CO2 absorption kinetics was also measured in a wetted-wall column as a function of temperatures, CO2 loadings, and gas flow rate. Their impacts on the enhancement factor and mass transfer resistance were calculated by the Vapor-Liquid Equilibria (VLE) model, implying that the main CO2 mass transfer resistance gradually transferred from the gas side to the liquid side with the CO2 loading increasing from 0 to 2.21 mol L−1. During the CO2 absorption process, sulfolane acted as an inert solvent for substituting the role of water and separated from the absorption product. Consequently, the sensible heat and vaporization heat were substantially decreased by 59% and 12%, respectively. Hence the total heat duty was lowered by 19% which might noticeably advance the CO2 capture technology.
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