燃煤电厂烟气CO2捕集化学吸收剂研究.pdf

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1、燃煤电厂烟气002捕集化学吸收剂研究任增泉1。2，李玉星1，席红君2(1．中国石油大学(华东)，山东青岛266580；2．中石化胜利建设工程有限公司257000)摘要：为了解决油田强化采油所需的co二来源以及减少电厂烟气co二排放污染，采用化学吸收法对发电厂烟气进行co二捕集，为了筛选出最佳化学吸收溶液以降低工程投资及运行成本，采用室内实验研究方法优选了基础吸收液，并以此为基础研究了各类不同配比的复合有机胺溶液对co!的吸收和解吸性能，最终优选出()．7()moL／1MEA一0．30tooL／lAMP作为较优的

2、复合吸收液关键词：CO。；化学吸收法；复合胺；吸收效能；再生效果目前，油田注气开采技术已广泛应用于油田开发中⋯1“。其中，CO：驱油可有效的提高油田采收率，尤其是对于低渗透油藏能够有效避免开发过程中出现的“水注不进、油采不出”的问题”l。但由于缺少大量、稳定、高纯度的CO二资源，制约了该项技术在油田的推广应用。在CO：驱油区域周边，多有燃煤电厂，是CO：的长期、大量、固定排放源。将油田周边电厂排放的CO!捕集出来，可在为油田大规模CO：驱提供稳定气源的同时，减少电厂的CO：排放量，保护环境，实现经济效益与环境效

3、益的双赢。燃煤电厂烟气中CO!浓度为10％一14％，对于这种低浓度、低分压的CO：气源，化学吸收法是目前最为成熟的CO二捕集工艺，降低CO：捕集成本及能耗是其技术进步的关键。高效吸收液是化学吸收法CO!捕集技术的核心，也是降低捕集能耗及成本的根本出发点。本文通过室内试验及软件模拟相结合的方法，研究不同复配组合的化学吸收液对烟气CO二的吸收和再生性能，从而优选出较优的CO!捕集化学吸收剂。1实验装置及流程实验采用自主开发的吸收、解吸实验装置。吸收实验装置见图l：采用常压鼓泡式直接接触法研究吸收性能，气源为模拟烟道

4、气(其中CO：体积分数为15％，N!体积分数为85％)。设定反应温度为40c

5、C，进气总流量为240mL／min。将球形多孔反应探头放入四孔烧瓶反应器中，开启搅拌器。当进气流量与出气流量差值低于5mL／min时，认为反应达到饱和状态，停止实验。CO：吸收速率采用式l计算，再通过计算吸收速率对时间的积分，得到CO：吸收量。tl=pAv／RT式中：n为吸收速率，FIIoL／s；P为吸收系统内部压力，为常压，Pa；为皂膜流量计进口和出口示数之差，mL；R为摩尔气体常数，R=8．314J／(K·moL)；T为反应温度，

6、℃。再生实验装置见图2：吸收实验结束后，取下烧瓶反应器，将其放人电热恒温油浴中，设定反应温度，进行加热再生，再生时间统一为120min，再生能耗通过电表测得，利用皂膜流量计测定再生气产生速率。图1吸收实验装置图1_二氧化碳钢瓶；2一氮气气体钢瓶；3，4一气体阀门；5,6一气体流量计；7一气体混合缓冲瓶；8一三通阀；9一螺旋玻璃管；10’15一电热恒温水浴锅；11，18一气体干燥器；12，19一智能电子皂膜流量计；13一球形多子L反应探头；14一气液接触反应器；16一精密增力电动搅拌器；17一智能电子pH仪，电位

7、仪◇’葑芒图2再生买验装置图1-温度计；2一三口烧瓶；3一电热恒温油浴锅；4一冷凝管；5一浓硫酸洗气瓶；6一智能电子皂膜流量计；7一新制饱和氢氧化钙溶液2基础吸收液评价和优选选取MEA、DEA、TEA、DETA、TETA五种在二氧化碳捕集领域研究和应用广泛的试剂作为备选，通过多次吸收和再生实验确定最佳试剂为基础吸收液。由图3、图4可知，对相同质量分数的MEA、DEA、TEA、DE—TA、TETA溶液，MEA的吸收速率最快，吸收容量最大；TETA次之，TEA最小。五者对二氧化碳吸收速率和吸收容量次序为：MEA>T

8、ETA>DETA>DEA>TEA。98化，看珲2015年7月乱一}从lIlIl醇胺溶液与CO：反应生成不稳定氨基甲酸盐，也称为富液，富液加热分解释放出CO二，本身得到再生。对醇胺溶液捕集二氧化碳工艺而言，再生温度是反映再生能耗的主要指标，再生率则是反映试剂稳定性的核心参数。由表1可知，对不同单体溶液，MEA再生温度最小，再生率最高。五种单体溶液再生温度次序为：MEADETA>DEA>TEA>TETA．吸收时间(rain)图3不同单体溶液吸收速率与吸收时

9、间关系曲线吸收时间(min)图4不同单体溶液吸收量与吸收时间关系曲线表1不同单体溶液再生温度与再生率类别再生温度(℃)再，k牢(％)MEA10393．68DEA10488．87TEA10486．33DETA10589．73TETA105．586．24综上可知，在五种备选溶液中，MEA试剂吸收速率、吸收容量最大，同时再生率最高、再生温度最低，是最佳的基础吸收液。3复合胺吸收液的开发复合胺