燃煤电厂烟气二氧化碳胺法捕集工艺改进研究进展

有机胺化学吸收法是当前最具大规模工业化应用前景的燃煤电厂烟气二氧化碳捕集技术,但目前仍存在能耗较高的缺点,而通过工艺改进将是降低碳捕集系统能耗的有效方法之一。本文从吸收端和解吸端分别对十余类工艺改进方法的原理和研究进展进行了阐述,其中吸收端涉及吸收塔内部冷却、富液循环、贫液分配流和旋转塔4类工艺;解吸端则包括解吸塔塔级再热、富液分流、闪蒸再生、闪蒸压缩、多压力解吸、多效解吸塔和直接蒸汽解吸共7类工艺。分析表明,富液分流、闪蒸压缩、多效解吸塔和直接蒸汽解吸工艺展示了较好的改进效果。并进一步介绍了多种工艺联合改进的碳捕集系统综合优化方法,特别对综合优化过程中需要重点关注的各工艺间相互作用以及吸收剂与优化工艺匹配性进行了讨论说明,由此指出联合采用新型胺吸收剂和复合工艺改进是未来开发先进胺法碳捕集系统的重要研究方向。     

胺法脱碳系统流程改进及优化模拟

采用一乙醇胺(MEA)进行燃煤电厂烟气脱碳是目前比较成熟和可行的技术,但是存在再生能耗高的严重缺陷。胺法脱碳系统流程改进及优化能有效降低再生能耗。应用Aspen Plus软件基于速率模型对传统胺法脱碳流程及其改进流程进行模拟研究。这些改进的流程包括吸收塔中间冷却流程、富液分流流程、贫液蒸汽再压缩流程、分流流程及富液分流与贫液蒸汽再压缩整合流程。研究结果表明:富液分流与贫液蒸汽再压缩整合流程节能效果最好,和传统流程相比再生能耗及等量功分别下降28.2%和11.9%。节能效果其次的是富液分流流程,再生能耗和等量功分别下降19.3%和11.8%。贫液蒸汽再压缩流程使再生能耗下降了14.1%,而等量功只下降了4.1%。吸收塔中间冷却流程和分流流程节能效果比较有限。     

CO_2吸收剂富液解吸工艺的研究进展

在阐述化学吸收工艺CO_2吸收剂富液解吸原理的基础上,总结介绍了包括热解吸、膜法解吸、降压解吸和其他解吸在内的各解吸工艺的研究现状;并以解吸能耗为指标,对比了各自的优缺点;最后对CO_2富液解吸的未来研究方向进行了展望。     

CO_2吸收剂富液解吸工艺的研究进展

在阐述化学吸收工艺CO_2吸收剂富液解吸原理的基础上,总结介绍了包括热解吸、膜法解吸、降压解吸和其他解吸在内的各解吸工艺的研究现状;并以解吸能耗为指标,对比了各自的优缺点;最后对CO_2富液解吸的未来研究方向进行了展望。     

烟气CO2捕集热能梯级利用节能工艺耦合优化

醇胺法捕集CO₂技术是一种较成熟的CO₂捕集技术,具有吸收速度快、脱除效果好等显著优点,但其操作费用高、解吸能耗大。本文以降低醇胺法捕集烟气中CO₂系统再生能耗为出发点,对常规醇胺法捕集CO₂工艺统进行了节能优化研究。在常规工艺流程基础上引入压缩式热泵节能技术,并利用Aspen Plus软件建立了基于压缩式热泵技术的CO₂捕集工艺流程模型。研究了压缩式热泵与机械蒸汽压缩回收（MVR）热泵、分流解吸、分布式换热、级间冷却4种节能工艺耦合,通过模拟计算与优化,结果说明了最佳节能工艺组合为“解吸塔压缩式热泵+贫液MVR热泵+分流解吸+级间冷却”耦合的CO₂捕集工艺流程,当解吸塔顶气体分流比为0.25∶0.75、冷富液分流比为0.05∶0.95、级间冷却器位于吸收塔17块塔板位置、吸收塔输入冷量为-3.0GJ/h时,系统再生能耗最低,为2.533 GJ/tCO₂,相比常规有机胺工艺（再生能耗4.204GJ/tCO₂）节能率39.748%。     

碳捕集系统集成MVR热泵节能工艺耦合优化

化学吸收法碳捕集技术是燃煤电厂脱碳的重要途径，但高能耗制约了其发展。集成MVR热泵的工艺流程改进作为降低捕集能耗的重要手段，现有研究大多以软件模拟优化该流程，存在约束条件选取不灵活、参数优化仅对MVR环节局部优化和模拟流程繁琐等缺点。为弥补以上研究不足，以300 MW机组及年产量200万t碳捕集系统数据为基础，对集成MVR热泵的解吸单元进行约束条件设置灵活、优化过程直观的整体建模优化。首先建立MEA吸收CO₂热力学模型及MVR热泵设备数学模型，得到MVR热泵工艺流程设计参数。在此基础上，以最小等量解吸能耗为目标函数，对贫富液换热器小端差及二次蒸汽压缩终压进行优选。之后基于优选结果，在二次蒸汽压缩终压为140 kPa,贫富液换热器小端差为5℃时，对MVR系统闪蒸压力进行优化。优化结果表明，最优闪蒸压力为109.2 kPa,捕集系统最小等量解吸能耗为2.82 GJ/t(以CO₂计),相比于常规碳捕集系统节能率(5.61%)节能效果明显。对集成MVR热泵的节能优化方案的经济性分析结果表明，节能方案总投资为708.28万元，年净收益523.55万元，...     

天然气脱碳中高效吸收剂与工艺流程的优化分析

天然气脱碳工艺有多种,主导工艺为胺法和砜胺法;本文对现存胺法脱碳工艺及吸收液进行了优化,采用独有的高效吸收剂(活性MDEA)和优化的脱碳工艺流程,使高CO2含量的天然气脱碳过程具有能耗低、投资省、变工况适应能力强的特点。脱碳工艺能耗较传统流程降低30%左右,胺液循环量较传统流程可降低3 0%左右,填料高度较传统吸收剂可降低2 0%左右,胺液中消泡剂的浓度小于万分之一。     

二氧化碳吸收剂富液再生的研究进展

针对温室气体二氧化碳化学吸收法的再生环节,从吸收剂和工艺技术两大方面对当前有关CO_2吸收富液再生的研究进展做了综述,以解吸速率、再生效率、循环性能和再生能耗等指标评价了各个方法的解吸和再生性能优劣,最后对未来CO_2吸收剂富液再生研究方向做了展望。     

二氧化碳吸收剂富液再生的研究进展

针对温室气体二氧化碳化学吸收法的再生环节,从吸收剂和工艺技术两大方面对当前有关CO_2吸收富液再生的研究进展做了综述,以解吸速率、再生效率、循环性能和再生能耗等指标评价了各个方法的解吸和再生性能优劣,最后对未来CO_2吸收剂富液再生研究方向做了展望。     

基于中空纤维膜的混合富CO2吸收液解吸及再生

用中空纤维膜接触器(FMC)作解吸装置,选取N-甲基二乙醇胺(MDEA)?二乙醇胺(DEA)混合吸收剂为富CO2吸收液进行膜法解吸及再生实验,考察了解吸温度、解吸压力和液相流速对解吸效果的影响,研究了再生液的CO2二次吸收和解吸性能. 结果表明,在取样时间20和40 min下,混合吸收剂最佳溶质摩尔比为MDEA:DEA=1:0.6. 适当增大解吸温度、液相流速及负压压强可有效提高CO2的释放流量和解吸率. 60℃时CO2释放流量峰值为101.29 mL/min (峰值前移),CO2最终解吸率为61.51%,比30℃时分别提高了56.14%和50.5%;解吸压力20 kPa时CO2释放流量峰值和最终解吸率分别为96.17 mL/min (峰值前移)和58.66%,比65 kPa时分别提高了62.21%和16.85%. 流速为0.08 m/s时CO2释放流量峰值为88.65 mL/min (峰值未前移),最终解吸率为55.63%,比0.02 m/s时分别提高了43.45%和30.13%. MDEA?DEA再生液循环使用5次后CO2吸收容量为原液的70%,二次解吸率为原液的60%,无明显下降. 膜法解吸混合富CO2吸收液效果良好,且再生液具有优异的二次吸收和解吸性能.     

可循环胺类吸收剂用于烟气脱碳的研究

在水相中,将二乙烯三胺(DETA)、三乙烯四胺(TETA)、四羟丙基乙二胺(EDTP)、四甲基乙二胺(TEMED)、三乙烯二胺(TEDA)分别与硼酸(H_3BO_3)等摩尔反应制得胺类烟气脱碳吸收剂。结果表明,TETA/H_3BO_3吸收剂对烟气具有良好的CO_2脱除性能和可再生性能,在吸收温度30.0℃、吸收剂浓度0.60 mol/L的吸收条件下,CO_2吸收容量为0.920 mol/L,脱碳率均大于99.5%,在恒沸温度101.5℃、时间60 min解吸条件下,初次解吸率大于72%。考察了吸收剂TETA/H_3BO_3的重复使用性能,经34次吸收-解吸循环实验结果表明,CO2吸收后富液p H为8.85±0.05,脱碳率均超过99.5%,解吸CO_2后贫液p H为10.40±0.05,后33次解吸效率均大于90%。     

可循环胺类吸收剂用于烟气脱碳的研究

在水相中,将二乙烯三胺(DETA)、三乙烯四胺(TETA)、四羟丙基乙二胺(EDTP)、四甲基乙二胺(TEMED)、三乙烯二胺(TEDA)分别与硼酸(H_3BO_3)等摩尔反应制得胺类烟气脱碳吸收剂。结果表明,TETA/H_3BO_3吸收剂对烟气具有良好的CO_2脱除性能和可再生性能,在吸收温度30.0℃、吸收剂浓度0.60 mol/L的吸收条件下,CO_2吸收容量为0.920 mol/L,脱碳率均大于99.5%,在恒沸温度101.5℃、时间60 min解吸条件下,初次解吸率大于72%。考察了吸收剂TETA/H_3BO_3的重复使用性能,经34次吸收-解吸循环实验结果表明,CO2吸收后富液p H为8.85±0.05,脱碳率均超过99.5%,解吸CO_2后贫液p H为10.40±0.05,后33次解吸效率均大于90%。     

MEA吸收电厂烟气CO_2流程模拟与优化

从吸收剂浓度、吸收剂进料温度、解吸塔的压力和解吸塔再沸器热负荷等影响因素对乙醇胺(MEA)吸收电厂烟气中CO2的过程进行模拟分析,从而提出合理的吸收和解吸条件,为乙醇胺吸收燃煤电厂排放的CO2的工艺过程优化提供理论指导。     

超重力技术在合成氨脱碳吸收剂再生工艺中的应用研究

在超蕈力反应器内进行了脱碳吸收剂再生实验,吸收剂富液中的KHCO3在蒸汽作用下,分解生成K2CO3并释放出CO2.实验考察了再生温度、转子转速、吸收剂富液流量、蒸汽流量对再生效果的影响.实验结果表明:随着温度的升高、转子转速以及蒸汽流量增强,溶液中KHCO3含量先降低后变得平缓;随着吸收剂富液流量的增加,溶液中KHCO3含量随之升高.     

煤层气脱碳工艺分析与模拟

对煤层气的液化可以达到环保、节能和能源综合利用的目的。煤层气液化之前需要进行脱碳净化,本文通过对煤层气醇胺法脱碳流程进行HYSYS模拟,通过分析胺液配比、胺液浓度,温度以及吸收塔压力对脱碳效果的影响,以选择最佳工艺参数对脱碳工艺进行优化。通过分析研究表明,本煤层气气质条件下,在50℃,3.5MPa,35%浓度的MDEA(25%)+MEA(10%)混合胺液进行脱碳操作吸收效果最佳。     

CO2醇胺富液低能耗再生研究进展

醇胺法吸收CO₂具有效率高、易改造等优点,但较高的再生能耗严重阻碍了其实际应用。本文在介绍醇胺吸收机理和各种醇胺的解吸特性的基础上,分析了采用非水溶剂、固体酸催化剂和纳米颗粒等方法来降低醇胺富液热解吸能耗,以及采用钙基化合物对富液进行化学解吸的原理及可行性。分析表明：再生热负荷与吸收产物密切相关,选择适合的醇胺吸收剂可降低再生反应自由能;非水溶剂在降低显热和汽化热方面效果显著,利用乙醇吸收产物稳定性低的特性,能在降低显热和汽化热的同时降低解吸热;优化固体酸催化剂的中孔比表面积和B酸酸位点或制备新型双功能催化剂能缩短加热时间和降低温度;纳米颗粒通过提高溶液传热传质效率减小再生热负荷,但对醇胺传质传热效果还需进一步研究;采用氯化钙和氢氧化钙等钙基化合物解吸富液成本低、效果好,通过改善粉煤灰等含钙工业废料的均质性和有效成分占比,化学解吸成本有望进一步降低,具有广阔的应用前景。     

TiO_2低温催化解吸CO_2过程研究

为降低传统的吸收法捕集CO_2工艺的解吸能耗,本研究提出以TiO_2作为解吸催化剂,构建低温解吸工艺。首先采用吡啶-红外和比表面积测试研究了TiO_2催化剂的酸性位点及比表面积,其次考察了TiO_2对一乙醇胺(MEA)富液在低温下(98℃)的催化解吸动力学及解吸能耗。研究结果表明,TiO_2催化解吸速率显著高于未添加催化剂的空白样品,再生能耗由19.95降低至14.93 GJ/t CO_2。基于TiO_2催化剂的低温解吸工艺有望促进CO_2再生过程的解吸动力学,并降低CO_2解吸能耗。     

蒸汽机械增压技术在脱硫再生SO_2解吸过程中的应用

对蒸汽机械增压(MVR)技术和离子液脱硫再生工艺原理、物理化学参数(如SO_2在吸收液中的溶解度及在液体表面的气相分压等)、公式计算进行了分析和研究。因吸收液解吸体系温度和压缩机压缩能力的限制,目前MVR技术无法完全替代生蒸汽再沸式传统工艺对SO_2吸收液进行再生。采用MVR技术+部分生蒸汽对吸收富液进行SO_2解吸能够有效降低对生蒸汽的消耗,初步估计可降低80%左右的生蒸汽耗量,具有显著的节能降耗作用。     

合成氨脱碳工艺和脱碳设备的技术改造

MDEA法脱碳是一种多胺法吸收工艺,虽然脱碳效果不错,但由于是化学反应吸收过程,脱碳后溶剂再生需要的能耗较高。为了达到节能的效果,本文指出河北新化股份有限公司将合成氨生产中的脱碳工艺由多胺法脱碳改造为碳酸丙烯酯脱碳,同时按照碳酸丙烯酯脱碳工艺的特点,对脱碳设备也进行了技术改造。采用高通量DJ-2型塔板代换了填料,实现了吸收设备与吸收工艺的最佳匹配,并提出了塔板在漏液区域操作脱碳效果更好的新工艺。改造后,可以实现了每吨氨节约蒸汽1363kg,年节能经济价值可达2040万元。     

三乙醇胺与烯胺混合胺液脱碳性能及配比优选实验研究

胺法脱碳以其脱除效果好、能耗低等优点在天然气预处理中得到广泛应用。目前国内外普遍采用以甲基二乙醇胺为主体的复配胺液为吸收剂,为适应寻找经济、高效的新型吸收剂的需求,本文选取同为叔胺的三乙醇胺(TEA)为主体进行实验研究,在TEA反应机理的研究基础上,添加二乙烯三胺/三乙烯四胺(DETA/TETA)进行混合胺液的吸收解吸性能分析,对比优选出综合表现较好的混合胺液,考察其不同配比下吸收、解吸及贴近实际生产的循环利用效果,完成配比优选研究。结果表明:添加烯胺后,可大大提高吸收性能,但会降低解吸效果;TEA+DETA吸收和解吸性能优于TEA+TETA;TEA+DETA的优选配比为2.0/1.0和2.4/0.6;经循环实验验证,2mol/L TEA+1mol/L DETA综合效果最佳。