Abstract Post-combustion CO2 capture using amine scrubbing is the most promising technology to reduce CO2 emissions from coal- or gas-fired power plants. Increasing CO2 absorption rate (kg′) reduces the absorber capital cost, which is the cost center of the capture plant. By partially replacing water with N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) in 7 m (30 wt%) aqueous monoethanolamine (MEA), the CO2 absorption rate (kg′) is significantly enhanced because of lower CO2 loading/higher free MEA at the same CO2 partial pressure (P∗CO2), greater CO2 physical solubility, and greater MEA activity. At 40 °C, in the operating range of 100–5000 Pa P∗CO2, the average kg′ of 7 m MEA in 3 water/1 NMP, 1 water/3 NMP, and 1 water/19 NMP is 1.1 times, 2 times, and 5 times that of 7 m aqueous MEA, respectively. CO2 physical solubility, solvent viscosity, and MEA activity were measured. A kinetic model was built in MATLAB® to better understand the mass transfer of CO2 into semi-aqueous MEA (MEA-NMP-water). The model suggests that the diffusion and reaction of CO2 into aqueous MEA can be approximated by pseudo-first-order (PFO) behavior and adding NMP causes deviation from PFO by the depletion of MEA at the surface. The semi-aqueous solvent provides an excellent rate of CO2 absorption, but the increased viscosity reduces normalized capacity and the volatility of the physical solvent must be addressed.

中文翻译：

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CO 2 在半水单乙醇胺中的吸收率

摘要 使用胺洗涤的燃烧后 CO2 捕集是减少燃煤或燃气发电厂 CO2 排放的最有前途的技术。增加 CO2 吸收率 (kg') 会降低吸收器资本成本，这是捕集厂的成本中心。通过在 7 m (30 wt%) 单乙醇胺 (MEA) 水溶液中用 N-甲基-2-吡咯烷酮 (NMP) 部分替代水，CO2 吸收率 (kg') 显着提高，因为在相同的 CO2 分压 (P∗CO2)、更大的 CO2 物理溶解度和更大的 MEA 活性。在 40 °C 下，在 100–5000 Pa P∗CO2 的操作范围内，7 m MEA 在 3 水/1 NMP、1 水/3 NMP 和 1 水/19 NMP 中的平均 kg'为 1.1 倍，2倍，分别是 7 m MEA 水溶液的 5 倍。CO2 物理溶解度、溶剂粘度、和MEA活性被测量。在 MATLAB® 中建立了一个动力学模型，以更好地了解 CO2 向半水性 MEA（MEA-NMP-水）的传质。该模型表明，CO2 向水性 MEA 中的扩散和反应可以通过伪一级 (PFO) 行为来近似，并且添加 NMP 会因表面 MEA 的消耗而导致偏离 PFO。半水溶剂提供了极好的 CO2 吸收速率，但粘度增加会降低归一化容量，必须解决物理溶剂的挥发性问题。该模型表明，CO2 向水性 MEA 中的扩散和反应可以通过伪一级 (PFO) 行为来近似，并且添加 NMP 会因表面 MEA 的消耗而导致偏离 PFO。半水溶剂提供了极好的 CO2 吸收速率，但粘度增加会降低归一化容量，必须解决物理溶剂的挥发性问题。该模型表明，CO2 向水性 MEA 中的扩散和反应可以通过伪一级 (PFO) 行为来近似，并且添加 NMP 会由于表面 MEA 的消耗而导致偏离 PFO。半水溶剂提供了极好的 CO2 吸收速率，但粘度增加会降低归一化容量，必须解决物理溶剂的挥发性问题。