13种负载CO₂醇胺水溶液体系的高温氧化降解特性

摘要

【目的】醇胺吸收剂的氧化降解所导致的胺损耗制约了醇胺法CO₂捕集工艺的经济性。深入分析不同结构醇胺的氧化降解行为特征，对于高稳定性吸收剂的筛选开发、工艺参数优化以及醇胺氧化降解机理的阐明具有指导意义。【方法】系统探究了13种负载CO₂醇胺水溶液在120℃、1.0 MPa，纯O₂条件下的氧化降解特性。【结果】实验结果表明，醇胺结构中的空间位阻效应是影响其氧化稳定性的关键因素，其中N,N-二甲基乙醇胺（DMAE）和2-氨基-2-甲基-1-丙醇（AMP）由于氨基周围较强的空间位阻作用，表现出最优异的氧化稳定性（8 h胺损失率分别为9.5%和2%），显著低于乙醇胺（MEA）26.2%的损失率。氧化降解过程降低了体系的碱度，其碱度损失程度与胺损失程度基本一致；溶液pH值普遍下降1%～7%，黏度降低0.6%～16%，电导率显著升高，表面张力降低，这些物化性质的变化主要归因于降解产物有机酸的积累和醇胺分子链的断裂。所有醇胺溶液氧化降解后均检测到甲酸盐和草酸盐的生成，乙酸盐的生成与醇胺分子结构中乙基侧链的存在密切相关。此外发现，伯醇胺在高温氧化降解过程中，其初级氧化产物会进一步发生分子间缩合反应，生成更复杂的次级降解产物。

关键词

CO₂捕集 / 醇胺 / 氧化降解 / 结构 / 物化性质