燃气-蒸汽联合循环电厂烟气CO_2捕集与干冰联产技术的研究

烟气二氧化碳捕集与利用技术是火电厂碳减排的重要手段。本文对烟气二氧化碳捕集技术进行了介绍,并选用基于混合胺溶液的化学吸收法,设计了一种用于燃气-蒸汽联合循环电厂的烟气二氧化碳捕集与干冰联产技术工艺,可实现烟气中二氧化碳捕集,并用于食品级和工业级干冰的生产。     

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。     

化学吸收法捕集二氧化碳研究进展

化学吸收法是目前电厂捕集烟气中二氧化碳应用最广泛的方法。本文主要介绍了以醇胺、热钾碱溶液、氨水等为吸收剂的化学吸收法,从目前的研究现状、吸收原理及优缺点进行分析,并探讨了未来二氧化碳捕集研究的方向,化学吸收法捕集CO_2的研究主要集中在对吸收剂的探寻中,同时,离子液体、金属有机骨架、膜分离技术等其他捕集技术的发展大大推进了二氧化碳捕集的进展。     

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。     

单乙醇胺-氨基乙基哌嗪复合溶液吸收烟气中CO2实验研究

有机胺溶液在二氧化碳捕集过程中已获得应用,但存在吸收速率差、吸收量低、再生负荷高等缺点。开发新型配方溶液成为目前研究热点。采用搅拌实验装置,研究不同配比的单乙醇胺-羟乙基乙二胺复合溶液对烟道气中二氧化碳的吸收和解吸性能,揭示了吸收速率、吸收容量与酸碱度、时间之间的内在联系,并对CO2从复合溶液中初始逸出温度、溶液再生温度、溶液再生率、再生前后溶液pH值下降率进行了细致记录分析。实验结果表明,单乙醇胺-氨基乙基哌嗪复合溶液配比为0.6:0.4时吸收效果最佳,吸收量约为0.6917mol/L;同时再生温度最低,为101℃;再生率最高,为85.46%。     

二氧化碳捕集分离技术综述

二氧化碳捕集技术大致可分为:燃烧前脱除二氧化碳,如整体煤气化联合循环发电系统(IGCC);燃烧中脱除二氧化碳,如化学链燃烧(CLC)和富氧燃烧(Oxyfuel Combustion);燃烧后烟气中二氧化碳捕集与封存(CCS)。本文在现有基础上综述了新型二氧化碳捕集技术,包括离子液体吸收、金属有机骨架化合物吸附、电化学法等。     

MEA-AEP溶液捕集CO_2试验研究

针对传统碳捕集吸收剂解吸能耗高的问题,建立了双胺溶液碳捕集系统。采用MEA-AEP双胺溶液进行捕集CO_2研究,研究了吸收温度、CO_2浓度、吸收液浓度对捕集率的影响,并对比了MEA-AEP溶液与MEA溶液的捕集效果以及工业应用潜力。结果表明,双胺溶液的最佳吸收温度为50℃,最佳吸收液浓度为3 mol/L,烟气中CO_2浓度应15%;在碳捕集效果上,MEA-AEP溶液明显优于MEA溶液。     

MEA-AEP溶液捕集CO_2试验研究

针对传统碳捕集吸收剂解吸能耗高的问题,建立了双胺溶液碳捕集系统。采用MEA-AEP双胺溶液进行捕集CO_2研究,研究了吸收温度、CO_2浓度、吸收液浓度对捕集率的影响,并对比了MEA-AEP溶液与MEA溶液的捕集效果以及工业应用潜力。结果表明,双胺溶液的最佳吸收温度为50℃,最佳吸收液浓度为3 mol/L,烟气中CO_2浓度应<15%;在碳捕集效果上,MEA-AEP溶液明显优于MEA溶液。     

燃煤电厂CO2捕集中烟气预处理系统的优化模拟

在燃煤电厂CO₂捕集中,为了提高其捕集效率,需对进入系统的烟气进行预处理。为进一步提高进入系统烟气的质量,本文用Aspen Plus模拟优化烟气预处理系统,通过研究在预洗塔中组合填料、填料层高度、吸收剂进量和分层进吸收剂对出口烟气中SO₂的含量、脱硫效率以及出口烟气温度的影响,得出最佳的工艺条件。模拟结果表明,加入不同种类组合填料,同种类不同型号组合填料和分层进吸收剂都使烟气脱硫效率增加,出口烟气温度降低;随着填料层高度和吸收剂进量的增加,出口烟气中SO₂的含量和出口烟气温度降低,其中最佳的高度为2~4m,最佳的吸收剂进量为(250~350)×10³kg/h。     

无机固体吸附剂在二氧化碳捕集应用中的研究进展

随着全球气候变暖,二氧化碳的捕集、利用和封存（CCUS）逐渐成为科学界和工业界的研究热点。CCUS的关键是选择性地从气体混合物中捕集二氧化碳。目前二氧化碳捕集技术包括化学吸收、膜分离、吸附和低温分离等。吸附法是利用吸附剂对不同气体的吸附能力差异来进行二氧化碳捕集。综述了分子筛、介孔二氧化硅、黏土及多孔碳等无机固体吸附剂在二氧化碳捕集应用中的研究进展。对比了不同改性方法对吸附剂吸附二氧化碳性能的影响。从应用角度来看,分子筛、介孔二氧化硅、黏土具有潜在的成本效益,但仍需在工程设计开发方面得以进一步发展,以适用于不同应用需求的二氧化碳捕集。     

强化结晶氨法脱碳实验研究

针对目前氨法二氧化碳捕集技术中存在的氨逃逸、再生能耗高、反应后期吸收率低等问题提出了强化结晶氨法捕碳工艺,采用氨水乙醇组成的混合吸收液,利用半连续鼓泡反应系统研究了实验过程中吸收液组成、吸收温度、烟气流量及烟气中CO₂体积分数对吸收及结晶规律的影响。实验结果表明,混合吸收液中选用高比例乙醇、较低的吸收温度、较高的烟气流量以及较大的CO₂体积分数有利于吸收液中晶体出现时间提前,有利于强化结晶过程,晶体含氨量占初始氨总量的分数可达38.75%,并且混合吸收液的CO₂吸收能力较纯氨水工况明显提高。创新之处在于:提出了一种强化结晶氨法捕碳工艺,对氨水乙醇混合吸收液的吸收及结晶规律进行研究,给出了能够改善吸收效果并利于结晶过程的有利工况。为接下来新工艺的进一步研究提供基础数据和参考。     

基于MDEA的烟气SO2捕集过程工艺参数和能量集成分析

有机胺吸收法是一种高效环保型烟气脱硫技术,而从系统工程的角度对烟气SO₂捕集工艺的分析、优化和能耗评估尚未有详细报道。对N-甲基二乙醇胺（MDEA）为吸收剂的烟气SO₂捕集过程工艺进行研究,考察了MDEA浓度、温度、SO₂解吸率对捕集效果的影响规律。结果显示,MDEA溶液浓度为30%（质量）、烟气温度不高于45℃、回流贫液温度不高于41℃时,SO₂吸收效果较好;增加SO₂解吸率是以降低解吸气中SO₂纯度和增大再沸器负荷为代价,水分汽化是再生能耗增高的主要原因。针对吸收剂再生过程能耗大的问题,采用热泵辅助精馏对解吸过程进行能量集成,吸收剂再生能耗可降低47%,年度总费用（TAC）可降低9.93%。本研究对有机胺体系的SO₂捕集系统工业化应用具有重要的指导作用。     

膜法分离燃煤电厂烟气中CO_2的研究现状及进展

目前,对于燃煤电厂燃烧后烟气中CO_2的捕集方法主要包括化学吸收法、吸附法、膜分离法和低温蒸馏法。化学吸收法是目前最成熟的CO_2捕集方法,但是吸收剂再生能耗较高,且存在二次污染、设备腐蚀等问题。因此开发新型高效、低能耗的捕集技术尤为重要。本文主要从两个方面(膜材料的设计、膜分离过程系统设计的优化)对燃煤电厂烟气中CO_2膜分离技术进行综述,并总结了实际燃煤锅炉烟气中共存气态组分和细颗粒物对膜分离CO_2的影响,最后对膜法分离燃煤电厂烟气中CO_2的发展趋势进行展望。分析表明,近年来膜材料开发、膜分离过程系统的设计及优化等方面的研究发展迅速,使得膜分离法在CO_2捕集效率及能耗等方面展现出巨大的潜力,因此膜分离法在燃煤电厂烟气中CO_2捕集领域有广阔的应用前景。     

强化结晶氨法脱碳实验研究

针对目前氨法二氧化碳捕集技术中存在的氨逃逸、再生能耗高、反应后期吸收率低等问题提出了强化结晶氨法捕碳工艺,采用氨水乙醇组成的混合吸收液,利用半连续鼓泡反应系统研究了实验过程中吸收液组成、吸收温度、烟气流量及烟气中CO_2体积分数对吸收及结晶规律的影响。实验结果表明,混合吸收液中选用高比例乙醇、较低的吸收温度、较高的烟气流量以及较大的CO_2体积分数有利于吸收液中晶体出现时间提前,有利于强化结晶过程,晶体含氨量占初始氨总量的分数可达38.75%,并且混合吸收液的CO_2吸收能力较纯氨水工况明显提高。创新之处在于:提出了一种强化结晶氨法捕碳工艺,对氨水乙醇混合吸收液的吸收及结晶规律进行研究,给出了能够改善吸收效果并利于结晶过程的有利工况。为接下来新工艺的进一步研究提供基础数据和参考。     

有机胺吸收二氧化碳的热力学和动力学研究进展

二氧化碳捕集与封存技术（CCS）是针对大气CO₂含量增高导致的全球气候变暖而提出的全球性解决方案。有机胺吸收法作为经济与技术层面最成熟的技术,是实现二氧化碳捕集的重要工艺过程。从有机胺法吸收二氧化碳的基本反应机理出发,系统评述了应用有机胺法吸收捕集CO₂的热力学与动力学性质的研究进展,介绍了不同类型胺溶剂分子结构与CO₂捕集溶解度和反应速度的关系,并对今后CO₂吸收捕集的热力学和动力学的研究方向提出了展望。     

羟乙基乙二胺与单乙醇胺吸收低分压CO_2降解

有机胺捕集燃煤烟气CO_2过程中,吸收溶剂会发生降解。以探究醇胺吸收CO_2过程中可能发生的降解机理为目的,选取乙醇胺(MEA)和N-(2-羟乙基)-乙二胺(AEEA),在吸收温度40℃,解吸温度120℃条件下,研究了质量分数同为10%的MEA和AEEA循环吸收和解吸性能。结果表明,AEEA 6次循环吸收负荷和吸收速率都优于MEA,AEEA再生温度都低于MEA,但AEEA循环再生速率和再生率不如MEA。第3次循环实验过程中,AEEA产生降解物N-(2-羟乙基)-二乙烯三胺,MEA产生降解物AEEA,这两种降解产物都会提高再吸收负荷。     

甘氨酸盐捕集二氧化碳后的矿化解吸与再生研究

矿化解吸作为低能耗的再生工艺已成为二氧化碳捕集封存（CCS）技术的关注点。为了更好地研究矿化解吸已捕集二氧化碳的吸收剂以及吸收剂再生的整个过程,采用了衰减全反射傅里叶变换红外光谱法（ATR-FTIR）指认了甘氨酸钾溶液以及其二氧化碳吸收饱和溶液的12个特征峰,再选定特有的反应物和产物的特征峰,对氧化钙矿化解吸已捕集二氧化碳以及甘氨酸钾再生过程做跟踪测量。实验结果表明,在矿化解吸二氧化碳过程中随着甘氨酸钾溶液pH的逐渐升高,溶液中质子胺（—NH₃⁺）、氨基甲酸酯（N—COO^-）和碳酸氢根（HCO₃^-）的含量在逐渐减少,溶液中的胺基（—NH₂）不断生成,甘氨酸钾吸收剂得到再生。虽然—NH₃⁺可以完全再生回—NH₂,但部分N—COO^-还保留在吸收剂溶液中。因此,氧化钙矿化解吸无法完全再生已捕集二氧化碳的甘氨酸钾吸收剂。该结果有助于进一步了解矿化解吸已捕集二氧化碳吸收剂的反应机理和反应动力学。     

乔龙德致信海螺集团 高度评价碳捕集项目

<正>2019年11月5日,中国建筑材料联合会会长乔龙德致信海螺集团,对海螺水泥碳捕集项目给予高度评价,表示庆贺,号召建材行业向海螺水泥学习。乔龙德会长在信中指出:海螺水泥碳捕集项目,针对水泥窑烟气量大、成份复杂、二氧化碳浓度含量低的特征和难点,聚力攻关,采用了新型化学吸收法,使碳捕集的核心技术得以突破,形成了产能规模5万吨工业级液体二氧化碳,同时还生产食品级液体二氧化碳。其项目攻坚成功,闯进了碳捕集、利用和封存技术的新境     

膜吸收法回收烟气中CO_2的过程研究

对膜吸收法回收CO2技术进行了研究,针对膜吸收CO2的特点,筛选出了适合的膜组件和有机胺配方溶液,建立了1套用于连续吸收和解吸试验的模拟装置,并进行了连续试验。研究了气体流量、溶液流量、吸收温度等操作条件对吸收效果的影响,考察了配方溶液在降低碳回收过程能耗方面的优势,在CO2捕集率达到80%时,新配方溶液再生能耗较相同浓度的乙醇胺溶液降低了29.7%。     

二氧化碳捕集技术及机理研究进展

随着全球气候变暖,各国对温室气体排放越来越重视,二氧化碳捕集技术的研究备受人们的关注。本文介绍四种二氧化碳捕集方法及其特点,包括溶剂吸收法、吸附法、膜分离法及低温分离法,并分别阐述溶剂吸收法中各种醇胺溶液捕集二氧化碳作用机理,提出了未来CO2捕集研究的重点。