二氧化碳捕集工艺确定

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1、二氧化碳捕集工艺目前，工业捕集C0的手段有化学吸收法和物理吸附法。化学吸收法包括胺化合物吸收法、钙基吸收剂法、金属氧化物法、膜分离技术、、O2/CO2循环燃烧法、化学链燃烧法及生物吸收法等。尽管化学吸收法在煤气化、合成气制备、燃油重整和制氢、氮肥生产及燃煤电厂烟气脱CO2等领域都有应用，但仍存在能耗过高的问题。对此，一些学者从新吸收剂开发、吸收装置改进、能量综合利用等方面开展了研究工作。经济性将是决定这些方法顺利得到应用的重要依据，采用廉价、资源丰富的吸收剂捕集CO2将大幅度降低工艺成本综合对比，最后选择胺溶液吸收法，理由：常用的CO2回收利用方法有：(1)溶剂吸收法：使用溶

2、剂对CO2进行吸收和解吸，CO2浓度可达98％以上。该法只适合于从低浓度CO2废气中回收CO2，且流程复杂，操作成本高；(2)变压吸附法：采用固体吸附剂吸附混合气中的CO2，浓度可达60％以上。该法只适合于从化肥厂变换气中脱除CO2，且CO2浓度太低不能作为产品使用；(3)有机膜分离法：利用中空纤维膜在高压下分离CO2，只适用于气源干净、需用CO2浓度不高于90％的场合，目前该技术国内处于开发阶段；(4)催化燃烧法：利用催化剂和纯O2把CO2中的可燃烧杂质转换成CO2和水。该法只能脱除可燃杂质，能耗和成本高，已被淘汰。技术特色与优势采用化学吸收法进行燃烧后CO2捕集，具有吸收

3、速度快、吸收能力强、处理量大、回收CO2纯度高等优点；设置烟气预处理系统，脱除烟气脱硫后携带的粉尘、水等杂质，同时使用抗氧化剂和缓蚀剂，吸收剂消耗低，设备腐蚀小；CO2捕集工艺采用贫富液换热器、CO2冷却器等多级换热，热量综合利用，系统能耗低；采用尾气洗涤、气液分离等系统，充分回收尾气中的胺溶液，并保持整个捕集系统的水平衡，胺溶液和水消耗量低。工艺流程烟气CO2捕集系统由烟气预处理系统、填料吸收塔、填料再生塔、排气洗涤系统、溶液煮沸器、胺回收加热器、产品气处理系统（包括冷凝器、气液分离器、压缩机）以及系统水平衡维持系统组成。脱硫后的烟道气由引风机送入吸收塔，其中CO2被胺溶液

4、吸收，尾气由塔顶排入大气。吸收CO2后的富液由塔底经泵送入换热器，回收热量后送入再生塔。解吸出的CO2气，经处理后送入精处理系统。经过压缩加压、除湿、脱硫、制冷等工序，得到最终产品——液态CO2。如图所示：胺溶液选取：最早研究的是单一胺溶剂，例如已在工业领域应用的一乙醇胺(MEA)水溶液吸收剂，其吸收的主要反应为式(1)至式(3)，其中R为～CH2CH2OH2RNH2+C02+H20一(RNH2)2CO2(1)(RNH3)2CO2+CO2十H2O—2RNH3HCO3(2)2RNH2+CO2—RNHC00NHR(3)各种有机胺单独使用时各有利弊，一、二级胺吸收速率快，但易生成较

5、稳定的氨基甲酸盐，使吸收量减小；三级胺及多级胺吸收负荷提高，但吸收速率较慢。例如，姜世楠发现MEA在C02吸收和解吸过程中会发生副反应，分解成乙醛和氨，还会与C02产生不可逆反应，生成高分子量聚合物，使CO2吸收量减小。宿辉等比较了各级胺对C02的吸收情况。结果发现，在308K、三乙烯四胺(TETA)为1．0mol／L的条件下，TETA对Co2的吸收量比烷基醇胺大。目前，更多的研究着重于采用“高效低耗”的复合吸收剂取代单一吸收剂，其中研究较多的是甲基二乙醇胺(MDEA)溶液与活化剂的复合吸收剂(活化MDEA)。活化MDEA工艺已成为天然气捕集回收CO2的主流工艺，其主要过程是

6、活化MDEA与天然气在吸收塔内逆流接触，天然气中的酸性组分被MDEA吸收；活化MDEA富液经闪蒸塔脱除一部分气体用作燃料气，在再生塔内解吸出CO2，贫液循环使用。复合吸收剂中活化剂的浓度影响其吸收性能。艾宁等经测定发现，在3O．4℃、吸收剂中CO2的摩尔分数为4．5%的条件下，48．5％(质量分数，下同)MDEA+5．0％(质量分数)2，3一丁二酮十水的复合溶剂吸收CO2的速率快于其他两种复合溶剂(48．5%MDEA+水和48．5%MDEA+5．0%(质量分数)环丁砜+水)。王金莲等研究分析了3种复合吸收剂不同配比的吸收和再生特性，发现在MDEA中添加哌嗪(PZ)，当复合吸收

7、剂C02负荷为0．2mol／mol、MDEA：PZ=1．0：0．4(摩尔比)时，复合吸收剂具有较高的吸收速率(2．0×10mol／(L·s))、较短的再生时间(40rain)和较快的再生率(77．77%)。宿辉等研究发现，在TETA一有机醇胺一水三元混合体系中，TE—TA一三乙醇胺(TEA)一水对CO2。的吸收效果最好，且TETA：TEA=1：1(摩尔比)时，吸收量最大，吸收速率最快。当吸收时间为1426S、吸收温度为308K时，CO2最大吸收量为53．23mol／mol。胺溶剂吸收法的吸收速率快，但只