CN116020241B - 一种两相吸收剂及其应用 - Google Patents
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Abstract
一种两相吸收剂及其应用，属于二氧化碳捕集技术领域，以质量份数计，所述两相吸收剂的成分包括：活性胺、分相剂、哌嗪、降粘剂和溶剂；其中，分相剂包括N，N‑二甲基乙酰胺；N，N‑二甲基乙酰胺在解吸过程中能够降低反应所需要的活化能，可以在较低温度下进行吸收剂的再生，有利于降低吸收剂的再生能耗；哌嗪分子在与CO2反应时主要生成解吸再生时相对容易的碳酸氢盐，也能起到降低再生能耗的作用；降粘剂的加入使得分相后的富相具有更好的流动性，确保在低温时，也具有较高的解吸率，有效的降低吸收剂的再生能耗；在以上各成分的协同作用下，达到改善目前吸收剂再生能耗的目的。
Description
技术领域
本申请涉及二氧化碳捕集技术领域，具体而言，涉及一种两相吸收剂及其应用。
背景技术
二氧化碳捕集技术是指利用吸收、吸附、膜分离及低温蒸馏等方法将不同排放源的CO2进行分离和富集的过程。在众多捕集技术中，化学吸收法是现阶段大型固定排放源捕集CO2的主要方法，有机胺溶液是化学吸收法捕集CO2工艺常用的吸收剂。
目前化学吸收法碳捕集技术主要存在再生过程中水作为溶剂大量蒸发，造成资源浪费且导致吸收剂再生能耗大幅升高的问题。
发明内容
本申请的目的在于提供了一种两相吸收剂及其应用，以改善目前吸收剂再生能耗大的问题。
第一方面，本申请实施例提供了一种两相吸收剂，以质量份数计，所述两相吸收剂的成分包括：活性胺：20-30份、分相剂28-47份、哌嗪3-5份、降粘剂2-4份和溶剂10-46份；其中，所述分相剂包括N，N-二甲基乙酰胺。
在上述实施过程中，活性胺与CO2反应生成稳定的氨基甲酸盐，实现的捕集CO2，随着CO2吸收负荷的增大，氨基甲酸盐的生成量逐渐增多，由于氨基甲酸盐在溶剂和有机溶液中存在溶解度差异，其在溶剂中的溶解度更大，出现分相现象；同时，N，N-二甲基乙酰胺属于极性非质子溶剂，对相分离有促进作用，且在解吸过程中能够降低反应所需要的活化能，因此，可以在较低温度下进行吸收剂的再生，有利于降低CO2的解吸能耗，即降低吸收剂的再生能耗；哌嗪分子结构中有两个对称的仲胺，存在空间位阻效应，在与CO2反应时主要生成碳酸氢盐而不是氨基甲酸盐，碳酸氢盐在解吸再生时相对容易，故也能起到降低再生能耗的作用；降粘剂的加入使得分相后的富相具有更好的流动性，在换热器和解吸塔中能够实现较好的流动，确保在低温时，也具有较高的解吸率，有效的降低吸收剂的再生能耗；在以上各成分的协同作用下，达到改善目前吸收剂再生能耗的目的。
结合第一方面，本申请可选的实施方式中，所述活性胺包括二乙烯三胺。
在上述实施过程中，二乙烯三胺属于烯胺，分子中拥有1个仲胺氮原子和2个伯胺氮原子，可以直接与CO2进行反应，一级反应速率常数大，相比目前的叔胺，二乙烯三胺对CO2的吸收速率更快；同时采用二乙烯三胺和哌嗪复配，能够改善哌嗪粘度较高，在低负荷下溶解度较低的问题，有利于提高哌嗪的溶解度，实现吸收容量的增大，同时进一步降低吸收剂的再生能耗。
结合第一方面，本申请可选的实施方式中，所述降粘剂包括聚山梨酯、壬基酚聚氧乙烯醚和脂肪醇聚氧乙烯醚中的至少一种。
在上述实施过程中，由于混合胺制备的两相吸收剂的粘度通常比常规的单一胺吸收剂要高，而且两相吸收剂吸收CO2分相后，富相的粘度升高更加明显，在吸收剂成分中加入降粘剂，能够改善分相后的富相在换热器和解吸塔中的流动性，提高低温的解吸率，本领域技术人员可根据实际情况对降粘剂进行选择。
结合第一方面，本申请可选的实施方式中，以质量份数计，所述两相吸收剂的成分还包括：抗氧化剂1-3份。
在上述实施过程中，吸收剂在循环过程中，特别是在高温下，胺液会和溶解在吸收剂中的氧发生氧化反应，胺发生化学降解或热降解，导致吸收剂的损耗，为了降低胺液的氧化速率，通过在吸收剂成分中加入抗氧化剂，实现增强吸收剂的抗氧化性的同时提高吸收剂的热稳定性。
结合第一方面，本申请可选的实施方式中，所述抗氧化剂包括苯二胺、二甲基酮肟和二丁基苯酚中的至少一种。
本领域技术人员可根据实际情况对抗氧化剂进行选择。
结合第一方面，本申请可选的实施方式中，所述分相剂还包括丙酰胺。
在上述实施过程中，丙酰胺拥有1个伯胺氮原子，能够在CO2分压较大时，进一步促进对CO2的吸收，能够有效的提升吸收剂对CO2的吸收容量。
结合第一方面，本申请可选的实施方式中，所述分相剂还包括异丁酰胺。
在上述实施过程中，异丁酰胺拥有1个伯胺氮原子，能够在CO2分压较大时，进一步促进对CO2的吸收，能够有效的提升吸收剂对CO2的吸收容量。同时，异丁酰胺的半衰期较长，可以循环多次进行吸收和解吸，有效的延长了吸收剂的使用寿命。
结合第一方面，本申请可选的实施方式中，以质量份数计，所述两相吸收剂的成分包括：二乙烯三胺20-30份、N，N-二甲基乙酰胺25-40份、丙酰胺1-2份、异丁酰胺2-5份、哌嗪3-5份、降粘剂2-4份、抗氧化剂1-3份和溶剂10-46份。
在上述实施过程中，该吸收剂具有良好的稳定性、较强的抗氧化能力、较大的CO2吸收容量和较快的吸收速率。
结合第一方面，本申请可选的实施方式中，所述溶剂为水。
第二方面，本申请实施例提供了一种两相吸收剂的应用，所述两相吸收剂为第一方面所述的两相吸收剂，所述应用包括：把所述两相吸收剂用于二氧化碳的捕集。
该两相吸收剂在吸收CO2前为均相的混合水溶液体系，在吸收剂在与CO2反应时，活性胺与CO2的反应起主导作用，反应生成稳定的氨基甲酸盐，随着CO2吸收负荷的增大，氨基甲酸盐的生成量逐渐增多，由于氨基甲酸盐在水溶液和有机溶液中存在溶解度差异，其在水溶液中的溶解度更大，所以会出现分相现象，在所分的两相中，CO2富集于水相中。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为试验例1提供的各吸收剂72小时后活性胺残留率对比图；
图2为试验例2提供的各吸收剂总负载量对比图；
图3为试验例2提供的各吸收剂富相质量百分比对比图；
图4为试验例2提供的各吸收剂富相粘度对比图；
图5为试验例3提供的各吸收剂富相解吸速率对比图；
图6为试验例3提供的各吸收剂单位CO2解吸能耗对比图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
除非另有特别说明，本申请中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
本申请的各种实施例可以以一个范围的形式存在；应当理解，以一范围形式的描述仅仅是因为方便及简洁，不应理解为对本申请范围的硬性限制；因此，应当认为所述的范围描述已经具体公开所有可能的子范围以及该范围内的单一数值。例如，应当认为从1到6的范围描述已经具体公开子范围，例如从1到3，从1到4，从1到5，从2到4，从2到6，从3到6等，以及所述范围内的单一数字，例如1、2、3、4、5及6，此不管范围为何皆适用。另外，每当在本文中指出数值范围，是指包括所指范围内的任何引用的数字(分数或整数)。
在本申请说明书的描述中，术语“包括”“包含”等是指“包括但不限于”。在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。在本文中，“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。在本文中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“至少一种”、“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a,b,或c中的至少一项(个)”，或，“a,b,和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a,b,c,a-b(即a和b),a-c,b-c,或a-b-c，其中a,b,c分别可以是单个，也可以是多个。
二氧化碳捕集技术是指利用吸收、吸附、膜分离及低温蒸馏等方法将不同排放源的CO2进行分离和富集的过程。在众多捕集技术中，化学吸收法是现阶段大型固定排放源捕集CO2的主要方法，有机胺溶液是化学吸收法捕集CO2工艺常用的吸收剂。目前化学吸收法碳捕集技术主要存在以下问题：常规有机胺吸收剂吸收容量低，吸收剂添加量大，导致设备投资过高；常规吸收剂再生过程中水作为溶剂大量蒸发，造成资源浪费且导致吸收剂再生能耗大幅升高；吸收剂与烟气中的氧气、硫化物等发生化学降解和热降解问题，导致吸收剂损耗增大。
为改善或至少部分改善以上问题，本申请实施例提供了一种两相吸收剂，以质量份数计，所述两相吸收剂的成分包括：活性胺：20-30份、分相剂28-47份、哌嗪3-6份、降粘剂2-4份和溶剂10-46份；其中，所述分相剂包括N，N-二甲基乙酰胺。溶剂具体可以选自水。
该吸收剂对二氧化碳的捕集过程如下：活性胺与CO2反应生成稳定的氨基甲酸盐，实现的捕集CO2，随着CO2吸收负荷的增大，氨基甲酸盐的生成量逐渐增多，由于氨基甲酸盐在溶剂和有机溶液中存在溶解度差异，其在溶剂中的溶解度更大，出现分相现象；在捕集过程中，N，N-二甲基乙酰胺属于极性非质子溶剂，对相分离有促进作用，且在解吸过程中能够降低反应所需要的活化能，因此，可以在较低温度下进行吸收剂的再生，有利于降低CO2的解吸能耗，即降低吸收剂的再生能耗；哌嗪分子结构中有两个对称的仲胺，存在空间位阻效应，在与CO2反应时主要生成碳酸氢盐而不是氨基甲酸盐，碳酸氢盐在解吸再生时相对容易，故也能起到降低再生能耗的作用；降粘剂的加入使得分相后的富相具有更好的流动性，在换热器和解吸塔中能够实现较好的流动，确保在低温时，也具有较高的解吸率，有效的降低吸收剂的再生能耗；在以上各成分的协同作用下，达到改善目前吸收剂再生能耗的目的。
活性胺可以选自乙醇胺(MEA)、三乙烯四胺、羟乙基乙二胺、乙醇胺等，为进一步降低吸收剂的再生能耗，同时增加吸收剂的吸收速率，在一些实施例中，活性胺包括二乙烯三胺。
二乙烯三胺属于烯胺，分子中拥有1个仲胺氮原子和2个伯胺氮原子，可以直接与CO2进行反应，一级反应速率常数大，而目前常见的活性胺一般为叔胺，叔胺结构中的氮原子没有直接与氢原子相连，无法像伯胺和仲胺一样与CO2直接反应，而是通过游离胺与水溶液之间形成的氢键来实现与CO2的反应，相比目前的叔胺，二乙烯三胺对CO2的吸收速率更快；同时采用二乙烯三胺和哌嗪复配，能够改善哌嗪粘度较高，在低负荷下溶解度较低的问题，有利于提高哌嗪的溶解度，实现吸收容量的增大，同时进一步降低吸收剂的再生能耗。
由于混合胺制备的两相吸收剂的粘度通常比常规的单一胺吸收剂要高，而且两相吸收剂吸收CO2分相后，富相的粘度升高更加明显，在一些实施例中，吸收剂的成分还包括降粘剂，降粘剂可以选自聚山梨酯、壬基酚聚氧乙烯醚和脂肪醇聚氧乙烯醚中的至少一种。在吸收剂成分中加入降粘剂，能够改善分相后的富相在换热器和解吸塔中的流动性，提高低温的解吸率，本领域技术人员可根据实际情况对降粘剂进行选择。
在吸收剂在循环过程中，特别是在高温下，胺液会和溶解在吸收剂中的氧发生氧化反应，胺发生化学降解或热降解，导致吸收剂的损耗，为了降低胺液的氧化速率，在一些实施例中，以质量份数计，所述两相吸收剂的成分还包括：抗氧化剂1-3份。通过在吸收剂成分中加入抗氧化剂，实现增强吸收剂的抗氧化性的同时提高吸收剂的热稳定性。更进一步的，抗氧化剂可以选自苯二胺、二甲基酮肟和二丁基苯酚中的至少一种。本领域技术人员可根据实际情况对抗氧化剂进行选择。
在面对较大的CO2分压时，单单依靠活性胺和哌嗪的吸收是不够的，在一些实施例中，所述分相剂还包括丙酰胺。丙酰胺拥有1个伯胺氮原子，能够在CO2分压较大时，进一步促进对CO2的吸收，能够有效的提升吸收剂对CO2的吸收容量。
在面对较大的CO2分压时，单单依靠活性胺和哌嗪的吸收是不够的，在一些实施例中，分相剂还包括异丁酰胺。异丁酰胺拥有1个伯胺氮原子，能够在CO2分压较大时，进一步促进对CO2的吸收，能够有效的提升吸收剂对CO2的吸收容量。同时，异丁酰胺的半衰期较长，可以循环多次进行吸收和解吸，有效的延长了吸收剂的使用寿命。
作为一种较佳的实施方式，以质量份数计，所述两相吸收剂的成分包括：二乙烯三胺20-30份、N，N-二甲基乙酰胺25-40份、丙酰胺1-2份、异丁酰胺2-5份、哌嗪3-5份、降粘剂2-4份、抗氧化剂1-3份和溶剂10-46份。
更优选的，以质量份数计，所述两相吸收剂的成分包括：二乙烯三胺25-30份、N，N-二甲基乙酰胺35-40份、丙酰胺1.5-2份、异丁酰胺3-4份、哌嗪3-4份、降粘剂3-4份、抗氧化剂2-3份和溶剂13-25份，各成分满足此配比的吸收剂能够同时兼具抗氧化性较强、二氧化碳的吸收总量较大、吸收剂富相粘度较低、吸收剂富相解吸速率较快等优点。
基于相同的发明构思，本申请实施例还提供了一种两相吸收剂的制备方法，方法包括：
S1.得到各原料成分；
S2.把各原料成分进行混合，得到两相吸收剂。
基于相同的发明构思，本申请实施例还提供了一种两相吸收剂的应用，所述两相吸收剂为如上提供的两相吸收剂，所述应用包括：把所述两相吸收剂用于二氧化碳的捕集。
该两相吸收剂在吸收CO2前为均相的混合水溶液体系，在吸收剂在与CO2反应时，活性胺与CO2的反应起主导作用，反应生成稳定的氨基甲酸盐，随着CO2吸收负荷的增大，氨基甲酸盐的生成量逐渐增多，由于氨基甲酸盐在水溶液和有机溶液中存在溶解度差异，其在水溶液中的溶解度更大，所以会出现分相现象，在所分的两相中，CO2富集于水相中。
下面结合具体的实施例，进一步阐述本申请。应理解，这些实施例仅用于说明本申请而不用于限制本申请的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照国家标准测定。若没有相应的国家标准，则按照通用的国际标准、常规条件、或按照制造厂商所建议的条件进行。
实施例1
一种两相吸收剂，吸收剂由20质量份DETA，1质量份的丙酰胺，2质量份的异丁酰胺，25质量份的DMAC，3质量份的哌嗪，2质量份的聚山梨酯，1质量份的苯二胺，46质量份的水组成。
实施例2
一种两相吸收剂，吸收剂由25质量份的DETA，1.5质量份的丙酰胺，3质量份的异丁酰胺，30质量份的DMAC，3质量份的哌嗪，2质量份的聚山梨酯，1.5质量份的苯二胺，34质量份的水组成。
实施例3
一种两相吸收剂，吸收剂由25质量份的DETA，2质量份的丙酰胺，4质量份的异丁酰胺，35质量份的DMAC，4质量份的哌嗪，3质量份的聚山梨酯，2质量份的苯二胺，25质量份的水组成。
实施例4
一种两相吸收剂，吸收剂由30质量份的DETA，2质量份的丙酰胺，4质量份的异丁酰胺，40质量份的DMAC，4质量份的哌嗪，4质量份的聚山梨酯，3质量份的苯二胺，13质量份的水组成。
对比例1
一种两相吸收剂，吸收剂由15质量份的DETA，2质量份的丙酰胺，4质量份的异丁酰胺，45质量份的DMAC，4质量份的哌嗪，3质量份的聚山梨酯，2质量份的苯二胺，25质量份的水组成。
对比例2
一种两相吸收剂，吸收剂由40质量份的DETA，2质量份的丙酰胺，4质量份的异丁酰胺，20质量份的DMAC，4质量份的哌嗪，3质量份的聚山梨酯，2质量份的苯二胺，25质量份的水组成。
对比例3
一种两相吸收剂，吸收剂由25质量份的MDEA(甲基二乙醇胺)，2质量份的丙酰胺，4质量份的异丁酰胺，35质量份的DMAC，4质量份的哌嗪，3质量份的聚山梨酯，2质量份的苯二胺，25质量份的水组成。
对比例4
一种两相吸收剂，吸收剂由25质量份的DETA，2质量份的丙酰胺，4质量份的异丁酰胺，35质量份的DMAC，6质量份的哌嗪，3质量份的聚山梨酯，2质量份的苯二胺，23质量份的水组成。
对比例5
一种两相吸收剂，吸收剂由29质量份的DETA，2质量份的丙酰胺，4质量份的异丁酰胺，37质量份的DMAC，3质量份的聚山梨酯，2质量份的苯二胺，23质量份的水组成。
各实施例和对比例的成分及其质量份数如下表所示：
表中，“/”表示未添加。
试验例1
对实施例1-4和对比例1-5提供的吸收剂进行抗氧化性能测试，该抗氧化性能测试具体为：测定各种胺液吸收剂配方在O2体积分数为20％条件下的氧化速率。主要试验流程为：将各实施例和对比例提供的200ml吸收剂置于常压带搅拌的吸收瓶中，将吸收瓶置于恒温油浴锅中，使其加热达到设定的温度100℃时，以100ml/min的气速向吸收瓶中通入配置好的气体(O2体积分数为20％)，每24小时测定一次溶液中剩余活性胺的含量，反应时间为72小时，结果如图1所示。
图1为各吸收剂72小时后活性胺残留率对比图，由图可知，通过实施例1至4的数据比较可知，当抗氧化剂苯二胺的含量逐渐增加时，活性胺的残留率也逐渐增加，且其含量从2％增加到3％时，活性胺的残留率的增加已不明显。
试验例2
对实施例1-4和对比例1-5提供的吸收剂进行吸收CO2性能测试及降粘度性能测试，该吸收CO2性能测试及降粘度性能测试具体为：测定各种胺液吸收剂配方在CO2体积分数为15％条件下的总负载量、富相质量百分比及富相粘度。主要实验流程为：将各实施例和对比例提供的200ml吸收剂置于常压带搅拌的吸收瓶中，在30～50℃条件下，以100ml/min的气速向吸收瓶中通入配置好的气体，胺液分相时停止通气，测定总负载量、富相质量百分比及富相粘度，结果如图2-4所示。
图2为各吸收剂总负载量对比图，由图可知，通过实施例1至4和对比例1-2的比较可得，当DETA的含量逐渐增大时，吸收剂总负载量逐渐增大；通过对比例3和实施例3的比较可得，采用DETA和其他成分进行复配得到的吸收剂的总负载量远远大于其他活性胺如MDEA和其他成分进行复配得到的吸收剂的总负载量，通过对比例4和实施例3的比较可得，哌嗪含量的增加，能够一定程度的增加吸收剂的总负载量。
图3为各吸收剂富相质量百分比对比图，由图可知，通过实施例1至4和对比例2的比较可知，当DMAC含量逐渐增大时，富相质量百分比逐渐减少，进而解吸能耗也逐渐减小；通过对比例1和实施例4的比较可得，活性胺对吸收剂的分相有促进作用，活性胺浓度过低，分相效果变差；通过对比例3和实施例3的比较可得，采用DETA和其他成分进行复配得到的富相质量百分比远远小于其他活性胺如MDEA和其他成分进行复配得到的富相质量百分比，富相质量百分比降低，能够有效降低解吸能耗。
图4为各吸收剂富相粘度对比图，由图可知，通过对比例3和实施例3的比较可得，采用DETA和其他成分进行复配得到的富相粘度远远小于其他活性胺如MDEA和其他成分进行复配得到的富相粘度，富相粘度低，能够改善富相在换热器和解吸塔中的流动性；通过实施例1至4的比较可知，当降粘剂聚山梨酯的含量逐渐增加时，富相粘度逐渐降低，且其含量从2％增加到4％时，富相粘度的降低已不明显。
试验例3
对实施例1-4和对比例1-5提供的吸收剂进行解吸CO2性能测试，主要实验流程如下：把实验例2中各实施例和对比例的吸收剂分相后得到的富相送入反应器中再生，反应器置于恒温油浴锅中，使其加热达到设定的温度100℃时，开启保温状态，使油浴锅温度保持在100℃恒温2小时。解吸出的CO2量通过气体浓度检测仪记录的CO2浓度计算得到。考察各种胺液配方得到的富相再生时的解吸速率和单位CO2解吸能耗，结果如图5-6所示。
图5为各吸收剂富相解吸速率对比图，由图可知，通过对比例4和实施例3的比较可得，哌嗪含量增加，能够加快富相再生时的解吸速率；通过实施例3和对比例3的数据可得，采用DETA和其他成分复配得到的富相再生时的解吸速率远大于MDEA和其他成分复配得到的富相再生时的解吸速率。
图6为各吸收剂单位CO2解吸能耗对比图，由图可知，通过实施例2、实施例3和对比例3的数据可得，哌嗪含量的增加，能够有效的降低吸收剂的CO2解吸能耗；通过实施例3和对比例3的比较可得，采用DETA和其他成分复配得到的吸收剂的CO2解吸能耗远小于MDEA和其他成分复配得到的吸收的CO2解吸能耗。
以上所述仅为本申请的具体实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种两相吸收剂，其特征在于，所述两相吸收剂用于二氧化碳的捕集；以质量份数计，所述两相吸收剂的成分包括：二乙烯三胺：25-30份、N，N-二甲基乙酰胺35-40份、丙酰胺2份、异丁酰胺4份、哌嗪4份、聚山梨酯3-4份、苯二胺2-3份和水13-25份。
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Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| DE102009056661A1 (de) * | 2009-12-02 | 2011-06-09 | Mt-Biomethan Gmbh | Waschlösung und Verfahren zur Abtrennung von Kohlendioxid aus Bio- oder Klärgas |
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Patent Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| DE102009056661A1 (de) * | 2009-12-02 | 2011-06-09 | Mt-Biomethan Gmbh | Waschlösung und Verfahren zur Abtrennung von Kohlendioxid aus Bio- oder Klärgas |
| CN110052117A (zh) * | 2019-05-08 | 2019-07-26 | 华能国际电力股份有限公司 | 一种用于二氧化碳捕集的液-液相变吸收剂及应用 |
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Non-Patent Citations (2)
| Title |
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| DMAC/DETA 复配水溶液两相吸收剂吸收 CO2 的行为研究;刘练波等;中国电机工程学报/DMAC/DETA 复配水溶液两相吸收剂吸收 CO2 的行为研究;第41卷(第18期);引言部分 * |
| 二氧化碳复配吸收剂的开发和脱碳工艺研究;盛淼蓬;中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑/二氧化碳复配吸收剂的开发和脱碳工艺研究(第03期);正文第二章 * |
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