Разделение изотопов углерода в системе CO2 - аминокомплексы CO2 с ди-н-бутиламином в среде ацетонитрила

• Автор: Тун Ко У
• Шифр специальности: 05.17.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 204 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Физические методы разделения

1Л. 1 Диффузионные процессы

1Л .2 Лазерное разделение

1Л .3 Газоцентробежный метод

1Л .4 Разделение в газовом разряде

1.2 Особенности физико-химическнх методов

1.3 Разделение изотопов углерода методом ректификации

1.3 Л Однократный изотопный эффект
1.3.2 Установки для разделения изотопов углерода ректификацией СО .
1.4 Разделение изотопов углерода методом химического обмена
1.4 Л Основные рабочие системы
1.4.2 Системы с термическим способом обращения потоков
1.4.3 Системы с псевдомолекулярными комплексами С
1.4.3.1 Особенности организации процесса разделения
1.4.3.2 Эффективность массообмена
1.4.3.3 Свойства растворов аминокомплексов
1.5 Практическое применение карбаматного способа для концентрирования ЬС
1.6 Результаты анализа способов разделения, выводы из литературного
обзора, цель и задачи исследования
ГЛАВА 2 ИЗУЧЕНИЕ ФАЗОВОГО РАВНОВЕСИЯ В СИСТЕМАХ
С02-АМИНОКОМПЛЕКСЫ С02 С ДИ-Н-БУТИЛАМИНОМ В БЕЗВОДНОМ ОРГАНИЧЕСКОМ РАСТВОРИТЕЛЕ И
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ СВОЙСТВ ЖИДКОЙ ФАЗЫ
2.1 Задачи изучения равновесия
2.2. Изучение фазового равновесия - измерение мольного отношения

2.2.1. Экспериментальная установка и методика определения г
2.2.2 Экспериментальные результаты .л
2.2.3 Анализ влияния условий на значения мольного отношения
2.2.3.1 Влияние растворителя
2.2.3.2 Влияние концентрации амина
2.2.3.3 Влияние температуры
2.2.4 Энтальпия образования аминокомплексов С02 с ди-н-БА
2.3 Определение физико-химических свойств растворов аминокомплексов
2.3.1 Измерение плотности жидкостей
2.3.1.1 Методика и условия измерений
2.3.1.2 Полученные результаты и их обсуждение
2.3.2 Обработка и анализ полученных данных
2.3.3 Определение вязкости жидкой фазы
2.3.3.1 Методика и условия измерений
2.3.3.2 Экспериментальные значения вязкости
2.3.3.3 Влияние растворителя, концентрации амина и температуры
2.4 Выбор растворителя для дальнейших исследований
2.5 Влияние воды на поведение системы С02 - аминокомплексы С02 с ди-н-БА в ацетонитриле
2.6 Выводы из главы
ГЛАВА 3 ИССЛЕДОВАНИЕ СОСТАВА АМИНОКОМПЛЕКСОВ С
С ДИ-Н-БА В СРЕДЕ СН3СИ МЕТОДОМ ЯМР И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛИЯНИЯ РАСТВОРИТЕЛЯ, ТЕМПЕРАТУРЫ И КОНЦЕНТРАЦИИ АМИНА МЕТОДОМ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
3.1 Основная задача
3.2 ЯМР исследования
3.2.1 Приготовление аминокомплексов и условия ЯМР анализа
3.2.2 ЯМР-спектры и их обработка

3.2.3 Интерпретация результатов - химические формы
аминокомплексов
3.3 Моделирование равновесия в жидкой фазе
3.3.1 Решаемая задача
3.3.2 Описание модели
3.3.3 Полученные результаты и их анализ
3.4 Выводы из главы
ГЛАВА 4 РАЗДЕЛЕНИЕ ИЗОТОПОВ ,2С - 13С: ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОДНОКРАТНОГО КОЭФФИЦИЕНТА РАЗДЕЛЕНИЯ, ЭФФЕКТИВНОСТИ МАССООБМЕНА И ГРАНИЦ СУЩЕСТВОВАНИЯ ГАЗОЖИДКОСТНОЙ СИСТЕМЫ С02 - АМИНОКОМЛЕКСЫ С02 С ДИ-Н-БА В АЦЕТОНИТРИЛЕ
4.1 Определение коэффициента разделения изотопов углерода методом 125 однократного уравновешивания
4.1.1 Основы метода, обоснование соотношения фаз и объема равновесной ячейки
4.1.2 Схема, описание экспериментальной установки и методика проведения эксперимента
4.1.3 Условия эксперимента
4.1.4 Особенности изотопного анализа проб С02 и измерение вариации изотопного состава углерода
4.1.5 Определение концентрации 13С и значения а
4.2 Определение однократного коэффициента разделения по результатам работы колонны изотопного обмена
4.2.1 Сущность метода
4.2.2 Схема и описание экспериментальной установки
4.2.3 Методика определения удерживающей способности аппаратов по СО^..
4.2.4 Изотопный анализ проб С
4.2.5 Условия и результаты эксперимента по разделению изотопов

оксида углерода в межтрубном пространстве. Образующийся при этом жидкий азот отбирается снизу трубчатых испарителей и далее дросселируется через переохладитель 13 в ванну жидкого азота для использования в качестве хладоагента. Газообразный азот из верха ванны после теплообменников 13 и 15 поступает в компрессор 16 для образования потока греющего азота и, таким образом, азотный цикл замыкается. Применение описанного азотного цикла позволяет снизить расход хладоагента жидкого азота для конденсации оксида углерода приблизительно в два раза. Для уменьшения притока тепла из окружающей среды (снижения расхода холода) все колонны модулей защищены многослойной изоляцией типа ЭВТИ (экрано-вакуумная теплоизоляция) и помещаются в общий (для модуля) герметичный кожух, откачиваемый системой поддержания вакуума до остаточного давления (10'2 -ь 10~3) Па;
Результаты оценочных расчетов для модуля производительностью 10 кг 13С/год приведены в табл. 1.2. Общий расход жидкого азота для охлаждения конденсаторов составляет около 120 кг/час. Разность между общим расходом жидкого азота и его количеством из внешнего источника покрывается азотом, образующимся в описанном выше азотном цикле, использующемся для обогрева испарителей ректификационных колонн. Расходные коэффициенты для производства 1 кг 13С даны в табл. 1.3. Следует отметить, что на установке в Лос-Аламосской лаборатории (США), расход жидкого азота составлял примерно 80 т-(кг 13С)_1, а в НИИСИ - 100 т-(кг 13С)“'. Отвальные потоки модулей М-5 или М-10, представляющие собой чистый оксид углерода, обедненный изотопом 13С, частично используются для получения легкого изотопа 12С с концентрацией 99,