二氧化碳脱除方法分析和比较.docVIP

二氧化碳脱除方法的分析与讨论 摘要：作为主要的温室气体，CO2减排问题引起全球范围的广泛关注。2的吸收方法,包括物理吸收法中的膜吸收法、吸附剂等,物化吸附法,还有化学吸收剂中的氨水、有机氨等吸收方法,并分析各种方法的特点及优缺点。 关键词：温室效应 二氧化碳 脱除 1 引言 近年来,越来越多的学者认为全球气候变暖和海平面上升是由CO2为主导因子的温室效应引发的。CO2的排放速度正随着人类利用能源速度的增长而迅速地增长据政府间气候变化专门委员会(IPCC)预测人类活动产生的CO2将从1997年的271亿ta增长到2100年的950亿t/a而大气中CO2的体积分数也将从现有的360×10-6增长到2050年的720×10-6 。吸附法是利用固态吸附剂对原料混合气中的CO2的选择性可逆吸附作用来分离回收CO2的。吸附法又分为变温吸附法(TSA)和变压吸附法(PSA)，吸附剂在高温(或高压)时吸附CO2，降温(或降压)后将CO2解析出来，通过周期性的温度(或压力)变化，从而使CO2分离出来。[13]，因此，工业上普遍采用的是PSA法。该方法主要是通过加压吸附过程和减压 脱附过程反复进行实现的，为了连续地分离回收CO2至少要两个吸收塔来交叉的进行吸附和脱附。其工作原理如图3所示。 图3：变压吸附（PSA）法的示意图 常用的吸附剂有天然沸石、分子筛、活性氧化铝、硅胶和活性炭等。吸附法工艺过程简单、能耗低，但吸附剂容量有限，需大量吸附剂，且吸附解吸频繁，要求自动化程度高。空气反应器里的反应Me+O2→MeO （1） 燃料反应器里的反应MeO+燃料→Me+H2O+ CO2 Winnick 等[17]首先利用熔融碳酸盐燃料电池膜(MCFC) 从太空飞行舱的空气中分离出CO2 ,并进行了MCFC 膜分离烟气中CO2 的实验研究,此后日本大阪研究社、英国石油(British Petroleum ,简称BP)公司和意大利Ansaldo 公司也对用熔融碳酸盐电化学系统分离捕集烟道气中CO2 进行了实验研究[18 - 20 ] 。 熔融碳酸盐燃料电池是在闭合电路(应用一个外部电动势)下通过膜传C，其反应原理如下　 阴极:O2+2 CO2+4e=2CO （） 　 阳极:H2+2CO=2CO2+2H2O+4e （） 　 总反应:O2+2H2=2H2O （） 熔融碳酸盐电化学电池分离CO2有几个优点1) 熔融碳酸盐在燃料电池方面的应用有广泛的技术基础2) 随着温度的升高,约100%的熔融碳酸盐对C进行了传输3) 在600℃显示了高约1S/cm的电导率CO的扩散率相当于10-5cm2/s4) 从电厂烟道气中分离CO2的附加电力费用较低。但是熔融碳酸盐电化学电池在电厂烟道气分离CO2的应用中也有缺点：,其制作和操作都很困难,烟道气中的SO2 也会毒化电池,在高温烟道气环境下,电解质隔离和电极退化也是严重的问题。而固态电解质比熔融碳酸盐电池的操作温度低,容易处理,腐蚀问题大大减少,比熔融碳酸盐具有更长的使用寿命。因此,使用固态电解质膜联合熔融碳酸盐从烟道气中分离CO2 是具有前景的方向之一[22 ] 。 3.3胺法脱碳技术 3.3.1一乙醇胺法（MEA法） MEA法回收CO2工艺流程烟道气经洗涤冷却后由引风机送入吸收塔，其大部分CO2被溶剂吸收，尾气由塔顶排入大气。吸收CO2后的富液从塔底流出，由塔底经泵送至冷凝器和贫富液换热器，回收热量后送入再生塔。再生出的CO2经冷凝后分离除去水分，即得到纯度大于99.5%的CO2产品气，送入后续工序。再生气中被冷凝分离出来的冷凝液送入地下槽，再用泵送至吸收塔顶洗涤段和再生塔作回流液使用。部分解吸了CO2的溶液进入再沸器，使其中的CO2进一步再生。由再生塔底部出来的贫液经贫富液换热器后，用泵送至水冷器，最后进入吸收塔顶部。此溶液往返循环构成连续吸收和再生CO2的工艺过程。 MEA法回收CO2流程图 图 MEA法回收CO2流程图 1.冷却塔 2.风机 3.吸收塔 4.富液泵 5.冷凝器 6.换热器 7.再生塔 8.贫液泵 9,10.水冷器 11.再沸器 12.分离器 13.地下槽,回流泵 14.胺回收加热器 15.过滤器2的效果很好，与CO2反应生成碳酸盐化合物，加热就可使CO2分解出来，其优点是在一个非常简单的装置中就能将合成气中CO2脱除到0.1%左右，但因MEA碱性较强，又能与CO2进一步生成比较稳定的碳酸盐[24]。 MEA法回收CO2的反应原理 MEA与CO2的反应