醇胺法CO2捕集和超临界CO2驱油过程的界面性质研究

The main purpose of this project is to improve the studies on the interfacial properties of the processes of CO2 capture using amine aqueous solutions and CO2 enhance oil recovery. The surface tensions of carbonated amines aqueous solutions will be measured systematically and an accurate model for surface tensions will be proposed, so that the effects of temperature, amine concentration and CO2 loading can be demonstrated. A theoretical model applicable for the bulk properties of CO2-oil-water mixtures will be established by treating CO2 as a pseudo-associating molecule and taking into account both the self-association between hydroxyls and the cross-association between CO2 and hydroxyls. By combining the established model with the density gradient theory, the influence of operation conditions including temperature and pressure, and the equilibrium bulk properties of CO2-oil-water mixtures on the interfacial properties can be demonstrated. The experimental and theoretical basis will be provided for the enhancement of mass transfer and parameters optimization for the processes of CO2 capture using amine aqueous solutions and oil displacement using supercritical CO2.

围绕醇胺法CO2捕集和超临界CO2驱油过程界面性质研究的不足，拟系统测定CO2-醇胺吸收液的表面张力，并提出高精度的计算模型，阐明温度、醇胺浓度和CO2载荷对表面张力的影响规律；将CO2处理为似缔合分子，考虑羟基之间的自缔合作用及CO2分子与羟基之间的交叉缔合作用，建立适用于描述超临界CO2-油-水体系的本体性质的理论模型，结合密度梯度理论，阐明温度、压力等操作条件和CO2-油-水平衡性质对界面张力的影响规律。从而为醇胺法CO2捕集和超临界CO2驱油过程的强化传质及参数优化提供基础数据和理论依据。

近年来，工业生产和燃煤锅炉大量排放的CO2已对环境保护和国民经济的可持续发展产生了严重影响。CO2的捕集和超临界CO2的利用已引起广泛关注。醇胺吸收法具有技术成熟、吸收量大、操作成本较低等优点，在火电厂CO2减排领域，具有较好的应用前景，但与增强传质相关的表面张力等基础物性的研究尚不充分。烟气中CO2捕集之后作为驱油注剂的利用问题也已引起高度的重视，但超临界CO2驱油过程中的界面张力的研究尚不充分。.围绕醇胺法CO2捕集和超临界CO2驱油过程界面性质研究的不足，本项目建立了低分压CO2的溶解度测定装置，实验测定了低分压CO2在19种常用醇胺水溶液和复配醇胺水溶液中的溶解度及饱和CO2载荷，系统测定了醇胺水溶液及其CO2吸收液的表面张力，计算了表面熵和表面焓等表面热力学性质，并提出了高精度的计算模型，阐明了温度、醇胺浓度和CO2载荷对表面性质的影响规律。将CO2处理为四极矩分子，考虑了CO2四极矩对自由能的贡献，在微扰链极性统计缔合流体理论的基础上，结合密度梯度理论，建立了适宜描述超临界CO2-烷烃体系相平衡和表面张力的非均相方程，并对15个超临界CO2-烷烃体系的相平衡和表面张力进行了深入研究，阐明了温度、压力等操作条件和CO2-油体系平衡性质对界面张力的影响规律。研究结果表明，基于四极矩假定的计算结果比基于似缔合假定的计算结果与实验值更为吻合。.此外，本项目还以N-甲基二乙醇胺为吸收主体，引入3种氨基酸离子液体作为促进剂，构建了新型醇胺吸收剂。系统地测定了系列温度和浓度条件下，具有不同CO2载荷的新型醇胺吸收剂水溶液及吸收液的表面张力及粘度，方程对实验数据进行了关联，阐明了温度、醇胺浓度、氨基酸离子液体浓度及CO2载荷对体系表面张力和粘度的影响规律。.综上所述，本项目较好地完成了各项内容，取得了预期效果。研究成果对醇胺法CO2捕集和超临界CO2驱油过程的强化传质及参数优化具有重要意义。