Piperazine/N-methylpiperazine/N,N’-dimethylpiperazine as an Aqueous Solvent for Carbon Dioxide Capture
Mélange pipérazine/N-méthylpipérazine/N,N’-diméthylpipérazine en solution aqueuse pour le captage du CO2
Department of Chemical Engineering, The University of Texas at Austin, 1 University Station C0400, Austin, TX 78712 – USA
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* Corresponding author
A blend of piperazine (PZ), N-methylpiperazine (MPZ) and N,N’-dimethylpiperazine (DMPZ) is described as a novel CO2 capture solvent for aqueous absorption-stripping. This blend provides improved solid solubility and heat of absorption compared to concentrated PZ. No insolubility was observed for regions of high CO2 loading, unlike PZ solvents. The blend performed like concentrated PZ in terms of CO2 capacity and CO2 absorption rate, both of which were more than double that of a traditional 7 molal (30 wt%) MonoEthanolAmine (MEA). Thermal equilibrium was established between the three constituent amines that increases the thermal stability compared to traditional blended solvents. The primary drawback of this novel solvent system is enhanced amine volatility at absorber conditions compared with both concentrated PZ and MEA.
Résumé
Un mélange pipérazine (PZ), N-méthylpipérazine (MPZ) et N,N’-diméthylpipérazine (DMPZ) en solution aqueuse est décrit pour le captage du CO2 par absorption-régénération. Par rapport à la pipérazine concentrée, ce mélange permet un gain sur la solubilité des produits solides et sur la chaleur d’absorption. Aucune insolubilité n’a été observée à fort taux de charge en CO2 contrairement aux solvants à base de pipérazine. Ce mélange a montré des performances équivalentes à la pipérazine concentrée en termes de capacité et de cinétique d’absorption du CO2, qui sont plus que doublées par rapport à la traditionnelle MonoEthanolAmine (MEA) à 7 M (30 % massique). Un équilibre s’est établi entre les trois constituants qui augmente la stabilité thermique en comparaison des mélanges traditionnels de solvants. Le principal inconvénient de ce nouveau système est une volatilité plus importante des amines dans les conditions de l’absorbeur en comparaison avec le cas de la pipérazine concentrée et de la MEA.
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