CO2捕集回收再利用工艺在燃煤电厂应用探讨
碳捕获与封存技术在煤矿工程中的应用研究
碳捕获与封存技术在煤矿工程中的应用研究煤矿工程是一个重要的能源行业,然而,燃烧煤炭会释放大量的二氧化碳,对全球气候变化产生了巨大影响。
为了减少煤矿工程对气候变化的负面影响,研究人员开始探索碳捕获与封存技术在矿场中的应用。
碳捕获与封存技术是一种将二氧化碳从燃烧排放物中分离出来并将其长期储存的方法。
在煤矿工程中,这种技术可以分为两个主要方面的应用研究,即在燃烧过程中捕获和储存二氧化碳以及在煤矿井下直接封存二氧化碳。
首先,研究人员在燃烧过程中发展了各种碳捕获技术。
其中最常用的方法是后燃烧碳捕获技术。
这种技术基于燃烧后的废气,将二氧化碳与其他废气组分分离出来。
例如,通过化学吸收剂可以将二氧化碳吸收并分离出来。
此外,膜分离、吸附等技术也在研究之中。
这些技术的研究目标是寻找高效、经济并且可持续的碳捕获方法,以减少煤矿工程对气候变化的负面影响。
其次,煤矿井下的直接封存技术也得到了广泛研究。
这些技术基于将二氧化碳直接注入煤矿井下空腔中,并将其永久储存起来,以避免其进入大气。
主要的封存方法包括地层封存和煤矿封存。
地层封存是指将二氧化碳气体储存在深层地质层中,如盐穴等地质层。
而煤矿封存则是将二氧化碳固体化,注入已经开采完毕的煤矿中,从而将其长期封存。
这些直接封存技术需要进行地质调查、注入方案设计以及监测等环节来确保安全有效地封存二氧化碳。
此外,研究人员还在寻找新的碳捕获与封存技术,并进行技术经济性和可持续性的评估。
例如,近年来,利用天然气水合物进行碳捕获和封存的研究得到了重视。
天然气水合物是一种在特定温度和压力条件下形成的天然气和水分子的复合物,其中天然气水合物可以用来捕获二氧化碳并长期储存。
这种技术的研究不仅在煤矿工程中具有潜力,还可以为其他工业领域的碳减排提供新思路。
综上所述,碳捕获与封存技术在煤矿工程中的应用研究是为了减少煤矿工程对气候变化的负面影响。
通过研究碳捕获技术,我们可以有效地将二氧化碳从煤矿工程中分离出来。
co2回收利用技术及在煤化工领域的发展
co2回收利用技术及在煤化工领域的发展随着全球温室气体排放量的增加,开发和推广二氧化碳(CO2)的回收利用技术变得越来越重要。
CO2回收利用技术可以将大气中的CO2捕捉和转化成有用的化学品或其他可再生能源。
在煤化工领域,CO2回收利用技术的发展可以提高工艺效率,减少温室气体排放,实现绿色低碳的煤炭利用。
CO2回收利用技术主要分为捕获、转化和储存三个步骤。
首先是CO2的捕获和分离。
其中一种常见的方法是利用化学吸收剂捕获CO2,常见的吸收剂包括胺类化合物,如Monoethanolamine (MEA)、Diethanolamine(DEA)等。
这些吸收剂可以吸收CO2并形成稳定的盐或络合物,然后通过升温或减压来释放CO2。
此外,还有膜分离技术、吸附技术、离子液体等技术也可以用于CO2的捕获和分离。
其次是CO2的转化。
经过捕获和分离后的CO2可以通过化学或生物转化重新利用。
在化学转化方面,CO2可以被还原成一氧化碳(CO)或甲烷(CH4)等有用化学品。
此外,CO2还可以被电化学还原为其他有机化合物,如甲酸、乙烯等。
在生物转化方面,利用嗜热菌、微生物等能够利用CO2进行光合作用的生物体,将CO2转化为有机物,如生物燃料、生物塑料等。
最后是CO2的储存。
储存是CO2回收利用技术中非常重要的一部分,它可以将CO2长期地储存在地下或海洋中,以防止其重新释放到大气中。
常用的储存方法包括地下封存、海洋封存等。
地下封存是指将CO2储存于地下盐层、油气田等地质层中,利用地质层的密封性和稳定性来保持储存的安全性。
海洋封存是将CO2储存在海洋中,可以使用深海沉积物、纳米颗粒等来固定和稳定CO2。
在煤化工领域,CO2回收利用技术的发展可以减少煤炭加工和利用过程中产生的温室气体排放。
煤化工工艺中常见的CO2回收利用技术包括前端煤气化CO2回收和后端烟气脱硫后CO2的捕获。
前端煤气化CO2回收是指在煤气化过程中捕获CO2,以减少煤气的CO2含量,提高合成气的质量。
火电厂燃烧后和燃烧前CO2捕集技术研发与示范
火电厂燃烧后和燃烧前CO2捕集技术研发与示范许世森中国华能集团清洁能源技术研究院院长刘练波中国华能集团清洁能源技术研究院副主任碳捕集、利用与封存(Carbon Capture, Use, and Sequestration, CCUS)是一项具有大规模温室气体减排潜力的技术,是未来减缓CO2排放的重要技术选择。
国际能源署(IEA)研究表明,应用CCUS技术是除提高能源系统效率、使用核能及可再生能源替代化石能源以外的必要减排措施,并且其减排贡献将逐年增加。
预计到2050年,通过CCUS技术手段可实现的减排量将占总减排量的17%[1-3]。
在中国以煤为主的能源结构现实情况下,发展CCUS技术能有效控制温室气体排放,同时有利于促进电力行业转型和升级。
电力系统排放源集中,CO2排放强度大。
因此,在电厂进行CO2捕集是实现碳减排最有效的途径之一(图1),也是当前发展CCUS最具挑战的技术环节之一。
基于发电系统的CO2捕集技术主要分为燃烧后捕集、燃烧前捕集和富氧燃烧三类[4]。
CO2捕集技术的研发在世界范围内已取得了显著进展,目前存在的最大问题在于捕集成本和能耗较高,也是当前技术研发突破的重点。
开展试验示范既有助于通过实践解决此项技术发展中存在的各种问题,也是促使CCUS技术规模化和商业化应用,发挥其巨大减排潜力的必经环节。
图1 CO2捕集技术路线中国最大的发电企业——中国华能集团公司,非常重视适合电厂条件的CO2捕集技术的开发,包括燃烧后捕集和燃烧前捕集。
该公司已先后建成投产多套电厂CO2捕集试验、示范装置,并基于此开展了长期的运行试验研究和新技术验证评价。
同时,结合实验室基础应用研究和工程设计研究,将成熟工艺进一步扩大化,以适应未来减排技术在能耗、规模、可靠性等方面的需求,使未来电厂能够实现低成本、高效率减排。
燃烧后捕集燃烧后捕集是指从燃烧设备后的烟气中捕集或分离CO2,技术路线包括化学吸收法、吸附法及膜分离法,其中化学吸收法应用最为广泛。
燃煤电厂烟道气中二氧化碳吸附捕集过程的研究
燃煤电厂烟道气中二氧化碳吸附捕集过程的研究随着全球能源需求的不断增长,燃煤电厂已成为主要的能源供应来源之一。
然而,燃煤电厂的烟道气中含有大量的二氧化碳,这是导致全球变暖的主要原因之一。
因此,研究燃煤电厂烟道气中二氧化碳的吸附捕集过程,对于减少全球温室气体排放和保护环境具有重要意义。
一、烟道气中二氧化碳的来源燃煤电厂的烟道气中含有大量的二氧化碳,这是由于燃煤的化学组成所决定的。
燃煤中含有大量的碳,当燃烧时,碳与氧气反应产生二氧化碳。
燃烧煤炭的化学反应式如下:C + O2 → CO2二、二氧化碳的吸附捕集过程烟道气中的二氧化碳可以通过吸附捕集的方式进行减排。
吸附捕集是一种将气体分离出来的技术,它利用化学吸附剂或物理吸附剂将特定的气体从混合气体中分离出来。
在燃煤电厂中,常用的吸附剂是活性炭、分子筛等。
活性炭是一种多孔性吸附剂,具有很高的表面积和孔隙度。
在吸附过程中,烟道气通过活性炭床层,二氧化碳被吸附在活性炭的表面上。
当活性炭饱和时,可以通过加热或减压等方式将吸附的二氧化碳释放出来,再进行后续处理。
分子筛是一种有规则孔径的吸附剂,具有很高的选择性。
在吸附过程中,烟道气通过分子筛床层,二氧化碳被选择性地吸附在分子筛的孔道中。
当分子筛饱和时,可以通过加热或减压等方式将吸附的二氧化碳释放出来,再进行后续处理。
三、吸附捕集技术的优缺点吸附捕集技术具有以下优点:1. 可以对烟道气中的二氧化碳进行高效分离和捕集,减少大气中的温室气体排放。
2. 可以利用废弃物作为吸附剂,降低成本。
3. 可以与其他技术相结合,形成完整的二氧化碳减排系统。
但是,吸附捕集技术也存在以下缺点:1. 吸附剂的选择和设计需要考虑多种因素,如吸附剂的稳定性、选择性、再生成本等。
2. 吸附剂的再生需要消耗能量,增加了系统的能耗。
3. 吸附剂的使用寿命有限,需要定期更换。
四、结论燃煤电厂烟道气中二氧化碳的吸附捕集技术具有很高的减排效果,可以有效降低大气中的温室气体排放。
二氧化碳捕集技术在燃煤电厂的应用研究
二氧化碳捕集技术在燃煤电厂的应用研究摘要:二氧化碳捕集与封存是我国综合发展煤电产业,实现2030年碳达峰、2060年碳中和的技术保障。
随着国家能源结构改革,目前燃煤电厂占总发电机组容量的比例越来越低。
据预测2050年火电厂比例将缩减至10%左右,但每年仍产生二氧化碳4-16亿吨。
为实现真正意义上的燃煤电厂净零排放,需加大对二氧化碳捕集技术的研发应用及推广。
关键词:二氧化碳捕集;吸收分离法;吸附分离法;燃煤电厂;应用研究1、前言据研究表明,由于温室气体的排放,到二十一世纪末,将造成全球平均温度上升1.4-5.8℃。
在影响温室效应的气体中,二氧化碳气体排放量占比最高,约占全部温室气体排放量的60%。
如何控制二氧化碳气体排放,以及如何发展二氧化碳气体回收利用技术,已经成为电力行业可持续发展的关键问题。
为了更好的控制二氧化碳气体排放,减缓温室效应进一步恶化。
本文将结合国内外二氧化碳捕捉技术发展状况,研究分析二氧化碳捕捉技术在燃煤电厂的应用。
2、二氧化碳捕集技术根据二氧化碳捕集在燃煤电厂烟气系统相对位置的应用,二氧化碳捕集技术主要为燃烧前捕集,燃烧后捕集、富氧燃烧。
根据二氧化碳的捕集方式可分为吸收分离法、膜分离法、吸附分离法、低温蒸馏法等。
2.1吸收分离法吸收分离法分为化学吸收和分离两个阶段,化学吸收是指通过二氧化碳与溶剂发生化学反应生成新物质而吸收二氧化碳。
二氧化碳分离是利用二氧化碳吸收反应的逆反应,在改变其反应条件情况下,使逆反应发生而分离二氧化碳。
通常情况下,选择热碳酸钾或醇胺类水溶液作为吸收剂。
此类吸收剂具有较高的吸收率,且分离出二氧化碳纯度较高,可达99.99%。
此种方式适用于低浓度二氧化碳分离捕集。
物理分离法是利用物理溶解原理,通过相似相溶原理选择合适的溶剂吸收二氧化碳。
二氧化碳在溶剂中的溶解遵循亨利定律,通过对压力温度的改变,控制二氧化碳的吸附与分离。
该方法适用于二氧化碳分压较高的烟气系统。
二氧化碳捕集 封存与利用技术应用状况
二氧化碳捕集、利用与封存技术是应对全球气候变化的重要手段之一。通过 这些技术的研发和应用,我们可以有效地减少二氧化碳的排放,降低全球气候变 化的风险。然而,这些技术还需要进一步的研发和优化,以适应不同地区和不同 行业的实际情况。
未来,我们需要更加重视二氧化碳捕集、利用与封存技术的研发和应用,以 推动全球气候变化问题的解决。我们也需要积极探索新的应用领域,将二氧化碳 转化为更具有价值的产品,从而实现经济效益和环境保护的双赢。
五、结论
燃煤电厂作为主要的二氧化碳排放源,对其二氧化碳进行捕集、利用与封存 是减缓气候变化的重要措施。虽然这项技术已经取得了显著的进展,但在实际应 用中仍需要结合具体工程情况进行设计和优化。随着技术的进一步发展和成本的 降低,相信未来这项技术将在全球范围内得到更广泛的应用,为保护地球环境做 出更大的贡献。
参考内容二
随着全球对气候变化问题的日益升温,减少温室气体排放,特别是二氧化碳 (CO2)的排放,成为迫切的需求。燃煤电厂作为主要二氧化碳排放源之一,对 其二氧化碳进行捕集、利用与封存(CCUS)显得尤为重要。本次演示将探讨燃煤 电厂二氧化碳捕集利用与封存技术及其在工程中的应用。
一、二氧化碳捕集技术
二、二氧化碳利用技术
二氧化碳利用技术主要指将捕获的二氧化碳转化为有价值的产品的过程。例 如,二氧化碳可以转化为燃料乙醇、燃料电池燃料等能源产品;还可以转化为尿 素、碳酸钠等化工品;此外,二氧化碳还可用于塑料、纤维等材料的生产。这些 转化过程不仅减少了二氧化碳的排放,而且创造了经济效益。
三、二氧化碳封存技术
在实际应用中,二氧化碳捕集技术受到设备投资、运行成本、捕集效率等因 素的影响。目前,这项技术主要应用于大型火力发电厂、钢铁厂、水泥厂等排放 量大的企业。此外,也在某些能源密集型行业,如制氢、合成气生产等进行了示 范应用。
中国燃煤电厂C02捕集技术开发及应用
林 永 明
LI N Yo n g — — ui r n g
( 广西电力工业勘察设计研究 院,南宁
5 3 0 0 2 3 )
( G u a n g x i E l e c t r i c P o w e r I n d u s t r y I n v e s t i g a t i o n D e s i g n a n d R e s e a r c h I n s t i t u t e ,N a n n i n g 5 3 0 0 2 3 ,C h i n a )
中图 分 类 号 : T K 2 2 9 . 6 ; X 7 0 1 . 7 文献 标 志 码 : A 文章 编 号 :1 6 7 1 — 8 3 8 0 ( 2 0 1 3 ) 0 3 — 0 0 1 6 — 0 4
气候变 化 、温室气 体减 排是 目前全 球 最关 注 的 课题 之一 。 在中国 C O 排 放 总量 中 , 电力行 业排 放量 约 占4 0 %, 基本 上来 自火 电排放 。因此 , 大力推 进火 电行 业 C O 减 排对 实现 中 国整 体减排 目标 具有 重要
摘要 : 通过对 国内燃煤 电厂 C O 捕集 技术 开发与示范应用现状 的介绍 , 从 中国国情 、 燃煤 电厂现状 与发展 出发 , 分析各种 C O 捕集技术在 中国应用的优 、 劣势及 面临 的问题与困难 , 分 析中国燃煤电厂 C O 捕集技术发展方向和应用潜力。
关键词 : 燃煤电厂 ; C O : 捕集 ; 绿色煤 电技术
1 6
广 西 电 力
GUANGXI E L E CT R I C P OW E R
火电厂二氧化碳分离与利用的研究
Abstract
With the increasing carbon emissions, the greenhouse effect is also affecting the ecological environment and people's life. Coal power plant is the carbon dioxide emissions, about 1/3 of total carbon dioxide emissions. Reducing carbon dioxide emissions of coal power plant has become the focus of carbon emissions in China.Thispaper mainly describes the precombustion capture, combustion capture, oxygen enriched combustion stage power plants to capture CO2main line and based on post combustion capture line the main methods.
本文对广泛使用的MEA一乙醇胺吸收法和新型喷氨法的优缺点做了分析比较,确定了氨水喷淋法具有多种优势。针对华能营口电厂600MW超超临界机组,根据所提送的锅炉参数、煤粉参数、烟气参数选择了喷氨法脱除烟气中二氧化碳的工艺,完成了烟气脱碳系统装置流程的总体设计,叙述了烟气系统、贫富液系统、再生气分离系统、吸收剂补给系统、吸收再生系统等主要部分作用,对烟气脱碳系统进行了物料平衡计算,并选择确定了喷淋塔的塔高、直径、烟道尺寸以及塔内的部分辅助设备类型,如吸收塔型、喷嘴类型、除雾器类型等。
碳捕捉技术在燃煤发电中的应用及其环保效益分析
碳捕捉技术在燃煤发电中的应用及其环保效益分析现代社会中,电力资源的需求量与日俱增,越来越多的地方都将电力发电作为最重要的产业之一。
然而,传统的燃煤发电技术不仅存在着耗能高、污染大等问题,同时也会导致大量温室气体的排放,严重的影响了环境和人类的健康。
因此,在这样的背景下,碳捕捉技术的应用成为了当前解决燃煤发电污染的重要方向之一。
一、碳捕捉技术的运行原理碳捕捉技术又称为CCS技术,指的是在化石燃料的燃烧过程中,通过特殊的装置将燃烧产生的二氧化碳捕捉并存储起来的技术。
简单来说,就是将二氧化碳从燃煤烟气中分离出来,再将其捕捉并压缩储存在地下等低风险场所,以达到减少温室气体排放的作用。
二、碳捕捉技术在燃煤发电中的应用在燃煤发电过程中,其主要的工艺流程分为:煤粉制备、锅炉燃烧、汽轮机发电以及烟气净化等几个环节。
而其中锅炉燃烧是二氧化碳排放的主要环节,在这个环节里面引入碳捕捉技术,可以很好的解决二氧化碳的排放问题。
具体来说,就是将燃煤产生的烟气中的二氧化碳用化学方法捕获,再通过特殊的传输方式,将其安全存储到地下储层中,从而达到减少温室气体排放的效果。
三、碳捕捉技术的环保效益分析引入碳捕捉技术不仅可以减少二氧化碳排放,同时对于其他污染物的排放也会有较好的控制作用。
具体如下:1.减少温室气体排放采用碳捕捉技术可以减少90%左右的二氧化碳排放,对环境的减轻压力,具有非常重要的意义。
2.降低其他污染物的排放燃烧煤炭会产生大量的污染物,例如二氧化硫、氮氧化物、灰尘等。
而在碳捕捉技术的应用下,可以降低煤炭燃烧产生的污染物排放量,缓解环境污染的重要手段。
3.经济效益显著采用碳捕捉技术可以减少燃煤发电的碳税率,从而为企业带来较大的经济效益。
4.为新能源进一步发展提供契机在未来,碳捕捉技术将为新能源的发展提供非常重要的契机,例如通过利用储存在地下的二氧化碳,可以提高油田、煤层气的开采效率。
四、碳捕捉技术在发展中仍存在的问题与展望虽然碳捕捉技术在环保领域具有非常大的涵义,但是其在发展过程中,还存在着一些问题与挑战。
碳捕捉技术在燃煤电厂中的应用研究
碳捕捉技术在燃煤电厂中的应用研究燃煤电厂,是目前世界范围内主要的发电方式之一。
燃煤电厂,是利用煤炭等化石燃料进行燃烧,产生高温、高压蒸汽推动汽轮机旋转,从而驱动发电机发电的电站。
然而,这种发电方式却带来了严重的环境污染问题,其中二氧化碳排放量特别巨大。
据统计,全球约有60%以上的二氧化碳排放来自于燃煤发电。
为了应对这种污染问题,人们想出了很多解决方案,其中碳捕捉技术便是其中一种比较可行的方案。
什么是碳捕捉技术?碳捕捉技术(Carbon Capture and Storage,CCS)是一种将二氧化碳等温室气体从大气中分离出来并存储在地下或其他储存设施中的技术。
这种技术一般被应用于燃煤电厂等高排放行业,以减少温室气体排放对环境的影响。
碳捕捉技术可以被分为三个部分:一是捕集二氧化碳,二是将二氧化碳运输到储存地点,三是将二氧化碳存储在稳定的地下储存设施中。
怎样实现在燃煤电厂中应用碳捕捉技术?燃煤电厂中使用碳捕捉技术,需要对发电的整个过程进行改造,主要分为以下四步骤:第一步,进行脱硫脱硝。
在燃煤电厂中,二氧化硫和氮氧化物也会被释放出来,这两种物质对环境的污染同样十分严重,需要进行脱硫脱硝,将这两种物质吸收或分解。
第二步,进行氧化反应。
将燃煤电厂产生的废气经过氧化反应,将其中的二氧化碳和水分离出来。
第三步,进行碳捕捉。
将分离出来的二氧化碳进行放大、液化等处理,从而达到适合储存的状态。
第四步,将二氧化碳储存。
将液化后的二氧化碳存储在钻井的深层地下储存设施中,确保二氧化碳的安全储存。
碳捕捉技术的优势与劣势优势:1. 碳捕捉技术可以帮助减少化石燃料发电过程中的二氧化碳排放,从而减少对环境的污染。
2. 碳捕捉技术可以帮助煤炭等化石燃料储存利用,从而降低能源生产的成本。
3. 碳捕捉技术可以提高发电的效率,从而提高能源利用效率和环保效益。
劣势:1. 碳捕捉技术的运用成本较高,包括固定设施的投资、改造成本、运输成本等,使得煤炭等化石燃料的价格产生变化,受到市场的影响。
燃煤电厂CO2捕集与封存技术分析
燃煤电厂CO2捕集与封存技术分析全球气候变暖已经是毋庸置疑的事实,而因人类活动所排放的温室气体是导致气候变暧的主要原因,其中,CO2影响最大。
2016年11月,全球性气候变化协定《巴黎协议》正式生效,规定了到2100年前,将全球平均气温升幅控制在工业化前水平以上远低于2℃的水平,并努力实现低于1.5℃。
国务院在当天,印发了“十三五”控制温室气体排放工作方案的通知,明确提出,“到2020年,能源消费总量控制在50亿t标准煤以内,单位国内生产总值能源消费比2015年下降15%,非化石能源比重达到15%,大型发电集团单位供电二氧化碳排放控制在550gCO2/kWh以内。
”1 燃煤电厂CCS技术对于大型发电集团,实现排放强度550gCO2/kWh的控制目标是一项艰巨的任务。
表1所示是“十二五”末我国大型发电集团和全国平均供电CO2排放强度。
从中可以看出,对于以煤电为主导电源的发电集团如大唐集团,其供电CO2排放强度显著高于全国平均,而与“十三五”规划要求也有巨大的差距,因而,电力生产企业减排CO2的任务十分迫切。
能源生产和利用领域减排CO2的技术有以下5种方式:(1)提高能源效率,包括所有部门从能源生产供应到终端用户的提高能效;(2)节能;(3)向低碳(如燃煤转为天然气)或无碳能源(如核能)转换;(4)利用可再生能源;(5)CO2捕集和封存(CCS)。
对于以化石燃料为主的能源系统,前四者是减少能源领域向大气排放CO2的速度,属于间接减排措施,而碳捕集技术则是直接减排技术。
CCS技术是指通过碳捕集技术,将能源产业及工业过程所产生的CO2分离出来,再通过管道输送等方式送至封存点,注入陆地或海下深层地质构造中,与大气隔绝封存起来。
整体上,CCS过程包括三大步骤:(1)CO2捕集。
从燃煤烟气中分离或捕获CO2,并将其压缩成液体或超临界状态;(2)CO2运输。
将捕获的CO2通过管道、船舶、铁路、公路或其他方式运输到储存点;(3)CO2封存。
二氧化碳捕集技术解析
二氧化碳捕集技术解析二氧化碳(CO2)是目前全球温室气体排放中最主要的一种,其大量排放导致了全球气候变暖和环境问题的日益严重。
为了减缓气候变化的影响,人们开始关注二氧化碳的捕集技术,即通过各种方法将二氧化碳从大气中捕集出来,以减少其对大气的排放。
本文将对二氧化碳捕集技术进行解析,探讨其原理、应用和未来发展方向。
一、二氧化碳捕集技术的原理二氧化碳捕集技术是指利用各种方法将二氧化碳从大气中分离出来并进行储存或利用的技术。
目前主要的二氧化碳捕集技术包括化学吸收法、物理吸收法、膜分离法和吸附法等。
1. 化学吸收法:化学吸收法是指利用化学反应将二氧化碳从气体中吸收到溶液中的方法。
常用的化学吸收剂包括胺类物质,如乙二胺、甲醇胺等。
当二氧化碳气体通过化学吸收剂溶液时,二氧化碳会与吸收剂发生化学反应生成碳酸盐或碳酸氢盐,从而实现二氧化碳的捕集。
2. 物理吸收法:物理吸收法是指利用物理吸附或凝聚将二氧化碳从气体中吸附到固体表面或液体中的方法。
常用的物理吸附剂包括活性炭、硅胶等。
通过物理吸附法,二氧化碳可以在吸附剂表面被吸附并分离出来。
3. 膜分离法:膜分离法是指利用半透膜将二氧化碳从气体中分离出来的方法。
通过在膜表面建立一定的压力差,使二氧化碳气体在膜上透过,而其他气体则被截留在膜的另一侧,从而实现二氧化碳的捕集和分离。
4. 吸附法:吸附法是指利用吸附剂对二氧化碳进行吸附分离的方法。
常用的吸附剂包括氧化锌、氧化镁等。
通过在吸附剂表面形成吸附层,二氧化碳可以被吸附并分离出来。
二、二氧化碳捕集技术的应用二氧化碳捕集技术在工业生产、能源利用和环境保护等领域具有广泛的应用前景。
1. 工业生产:二氧化碳捕集技术可以应用于工业生产中的二氧化碳排放控制。
通过在工业生产过程中设置二氧化碳捕集装置,可以有效减少工业废气中的二氧化碳排放,降低对大气环境的污染。
2. 能源利用:二氧化碳捕集技术可以应用于能源生产和利用过程中的二氧化碳排放控制。
燃煤电厂CO2捕集技术的研究综述
燃煤电厂CO2捕集技术的研究综述摘要:矿物燃料在燃烧过程中排放大量的 CO2,其中电力生产排放占全国CO2排放总量的比例很高,所以实现电厂CO2减排可以在很大程度上减少全国CO2的排放量。
电厂CO2的捕集技术主要分为三种:燃烧前捕碳、燃烧后捕碳以及富氧燃烧技术。
目前燃烧后CO2捕集技术是减排的主要路线。
综述介绍了燃烧后CO2捕集技术的基本原理与发展现状,并讨论了化学吸收法在电厂耦合方式的研究现状,为碳捕集技术相关研究提供参考。
关键词:CO2捕集;燃烧后捕碳;化学吸收法;燃煤电厂引言工业革命以后,随着全球能源利用量的大幅度增加,全球CO2排放量逐年增加。
CO2的排放致使大气中CO2浓度的提升,导致大气层温室效应增强,全球气温逐年上升,若不加以控制,有愈演愈烈之势。
从能源的发热量上来看,释放相等的能量,燃烧煤碳时释放的CO2量最大。
由于能源结构的不合理性,我国的原煤消耗在所有能源消耗中占到70%,这在一定程度上更加加重了我国CO2的减排任务[1]。
随着我国经济实力的不断提升,对能源的需求和消耗逐步增加,进行CO2减排势在必行。
电厂是一次能源的消耗大户,每年排放的CO2中电厂的排放量占到总排放量的40-50%[2],所以在我国实现电厂的低碳排放已迫在眉睫。
CO2往往不被当成污染物,直到温室效应造成全球变暖才逐渐引起人们的重视,所以相对与脱硫和脱硝来说电厂脱碳技术起步较迟,技术相对还不成熟,有很大的研究和探讨空间。
一、国内外研究现状及发展动态关于电厂CO2的捕集技术,现在主要有三种方式,分别为:燃烧前捕碳、燃烧后捕碳以及富氧燃烧技术。
下表列出了三种方式的优缺点对比[3]:1.1 富氧燃烧技术富氧燃烧技术也称O2/CO2燃烧技术,或空气分离/烟气再循环技术,又被称为N2—free Process。
该方法用空气分离获得的纯氧和一部分锅炉烟气构成的混合气代替空气做矿物燃料燃烧时的氧化剂,以提高燃烧排气中的CO2浓度。
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文章 编 号 : I 6 7 2 — 3 7 9 1 ( 2 0 1 5 ) 0 2 ( b ) - 0 0 8 5 - 0 3
人 类 住近 一 个 世 纪 以 来 人 量 使 用 矿 物 不 到排 放 量 的2 %, 既造 成 气 候变 化 恶 劣 , 形 长 。 燃 料( 如煤 、 彳 油等) 所排放的人量c 0 等多 成 了町怕的温室效应 , 又 浪 费 了 宝 贵 的 碳 种 温 室 气体 , 致 使 全 球 变 暖 是 最 主 要 的 原 资 源 。 1 碳捕 集工艺分离 因。 火力发电J ‘ 燃 煤 所 产 生 的 主 要 碳 氧 化 : 氧化碳放 空 对环境危 害极 火 , 这 已 根 据 目前 二氧 化 碳 的 来 源 和 用 户的 要 物是_ 二 氧化 碳 ( CO, ) , 足 温 室 气 体 的 主 要 柬 经 足 路 人 皆 知 的 事 实 , 但 单 纯 为 治 理 而 治 求 , 主要分离方法有以 1 儿种 。 源, 2 0 0 5 乍2 l 6日“ 京 都议 定 书 ” 生效 , 而 理 限 制 其 排 放 , 又将 对 国 民经 济 的 快 速 发 ( 1 ) 溶 剂吸收法 : 主要 包 含 物 理 溶 剂 吸 : 氧 化 碳 已经 被 广 收 和 化 学 溶 剂 吸 收 。 中国是 “ 京都 议定 t 5 ” 的 签约国 , 对 二氧 化 展 产 生 较 大 影 响 。目前 : 这 种 方 法 最 适 用 于 从
浅谈燃煤电厂烟气二氧化碳捕集工艺的近零排放
浅谈燃煤电厂烟气二氧化碳捕集工艺的近零排放作者:张启阳来源:《山东工业技术》2015年第14期摘要:胺化学吸收法已广泛应用在燃煤电厂燃烧后捕集工艺中。
有机胺吸收CO2的最佳温度在40-50℃,且与烟气中SO2、NOx等酸性气体可以发生反应,生成热稳定性盐,带来二次污染。
全球几种先进、典型的CO2捕集工艺包中增加了对烟气的降温、精脱硫、吸收剂再生等环节,为碳捕集的近零排放提供工艺优化和改进提供导向。
关键词:燃煤电厂;二氧化碳捕集;脱硫;零排放我国以煤炭为主的能源结构,燃煤电厂烟气的碳捕集是CO2减排的重要对象,因此,需要在碳减排的同时,尽量减少工艺的二次污染,实现碳捕集的近零排放。
对于燃煤电厂烟气燃烧后捕集技术来说,有机胺化学吸收法最为成熟。
吸收剂对烟气中的酸性气体(CO2、NOx、SOx)不专一的选择性导致了药剂的额外损耗,与此同时还会产生热稳定性盐[1],如氨基硫酸盐等,带来的二次污染无法实现碳捕集的近零排放;此外,SO2还会影响吸收剂的降解率。
相关的研究表明:对于目前研发的吸收剂来说,烟气中SO2的浓度控制在10mg/m3[2]。
尽管我国在全球范围内对火力电厂大气污染物制定的排放标准最为严格,SO2的排放浓度在50-200mg/m3,烟气中SO2的浓度仍然不满足碳捕集的要求。
此外,考虑到吸收剂的最佳反应温度通常在40-50℃,高于电厂烟气温度。
综上所述,需要对燃煤电厂的烟气进行除硫、降温的预处理。
壳牌康索夫、德国西门子、美国PowerSpan开发的碳捕集工艺在全球处于领先水平。
通过文献调研,本文对几种典型的碳捕集工艺的近零排放进行简单的阐述,为碳捕集的近零排放提供工艺优化和改进提出一些想法。
1 壳牌康索夫(Consolv)壳牌康索夫(Shell Cansolv)是SO2和CO2回收领域的领导者,其开发的吸收药剂为可再生的有机胺溶液。
壳牌的Cansolv作为合作伙伴参与了全球几个著名的碳捕集与封存项目,如加拿大的Weyburn Midale CO2驱油项目,加拿大从1990年起至今共实施了43个注CO2提高采收率项目,Weyburn油田的项目是其中最成功的例子;澳大利亚的Otway项目,这是澳大利亚第一个完整的从源到汇的碳封存研究项目,储层为枯竭气田和地下咸水层;英国拟建的Peterhead项目和加拿大在建项目Quest,碳捕集技术采用Cansolv工艺;挪威蒙斯塔德碳捕集研究中心测试的工艺中也有Cansolv工艺。
烟气CO2捕集工艺过程关键问题探讨
烟气CO2捕集工艺过程关键问题探讨发表时间:2018-09-18T15:18:54.737Z 来源:《电力设备》2018年第13期作者:祁成[导读] 摘要:燃煤电厂作为国民经济发展的重要支撑,是目前我国电力资源的主要供应者,。
(中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司陕西省西安市 710075) 摘要:燃煤电厂作为国民经济发展的重要支撑,是目前我国电力资源的主要供应者,。
燃煤电厂在发电的同时也产生巨大的污染,其中包括颗粒污染和气态污染两个重要方面,本文主要针对气态污染物中的二氧化碳脱除技术进行分析介绍,分析烟气二氧化碳捕集过程的影响因素及工艺主要控制点,利于有效保证二氧化碳的脱除率,保证烟气的纯净。
关键词:二氧化碳捕集技术燃煤烟气 1引言在我国能源利用结构中,煤炭占一次能源利用的70%-80%。
目前,我国电网中的电力资源绝大部分是通过燃煤电厂提供的,但是煤炭在燃烧过程中会产生大量的污染物,这些污染物主要分为固态和气态两种。
固态污染物主要是烟尘颗粒,烟尘颗粒的排放会加重大气中PM2.5的含量,对人体健康产生较大的威胁。
气态污染物主要有二氧化硫、氮氧化物、CO、CO2等,主要造成环境的温室效应加重,形成酸雨等。
其中,二氧化碳是温室效应的主要污染物,因此,必须对电厂排放的污染物进行治理和监测。
目前,燃煤电厂都具有烟气处理装置,对排放烟气中的污染物进行处理,达标后再排放。
本文主要针对烟气中二氧化碳的控制技术进行分析探讨。
控制燃煤电厂烟气中的二氧化碳含量的方式主要有两种:其一,通过调整电厂工艺和煤炭的分选技术实现燃煤过程中的二氧化碳生成量减少。
其二,采取有效的方式对烟气中的二氧化碳进行吸附或反应脱除,使得排放的烟气能够满足环保的要求。
目前,通过对烟气中的二氧化碳进行脱除是应用最广的方法。
二氧化碳的捕集工艺是燃煤烟气二氧化碳捕集脱除技术的基础和关键,决定了该系统的有效性和可操作性。
2烟气预处理以常规燃煤电厂为例介绍烟气的预处理过程。
火电厂排烟中二氧化碳的捕捉和利用
火电厂排烟中二氧化碳的捕捉和利用火电厂是一种通过燃烧煤炭等化石燃料发电的能源设施,但是燃烧过程会产生大量的二氧化碳、氮氧化物等有害物质,这些物质会被排放到大气中,导致环境污染和气候变化。
为了应对环境保护和气候变化挑战,人们开始研究如何对火电厂排放的二氧化碳进行捕捉和利用。
一、火电厂排放中的二氧化碳二氧化碳是火电厂排放的主要有害物质之一,其排放量通常占总排放量的70%~90%。
燃烧煤炭等化石燃料时,其中的碳会与氧气结合形成二氧化碳,同时还会产生一些氮氧化物、硫化物等有害物质。
这些物质对环境和人体健康均有影响。
二、火电厂二氧化碳捕捉技术为了减少火电厂排放的有害物质,人们开始研究如何对二氧化碳进行捕捉和利用。
目前比较成熟的捕捉技术包括吸收、膜分离、吸附等。
吸收法是通过将烟气中的二氧化碳溶入一种溶剂中,然后将其从溶剂中分离出来。
目前常用的溶剂有甲醇、乙醇、胺等。
吸收法能够捕捉到约90%的二氧化碳,但是成本较高,需要大量的能源和化学药品。
此外,吸收法还会产生二氧化碳和溶剂的混合物,需要进一步处理。
膜分离法是让烟气通过一个选择性的膜层,将二氧化碳分离出来。
这种技术需要耗费大量的压力和膜材料。
膜分离法捕捉率较高,可以达到90%以上,但是成本也很高,还有膜材料的寿命等问题。
吸附法是将烟气通过一种物质,让它吸附住二氧化碳,然后将吸附剂从烟气中取出来。
常用的吸附剂有硅胶、分子筛、蒙特玛瑙等。
吸附法不需要过高的温度和压力,比较适用于大规模的工业应用。
吸附法相对其他技术而言更为成熟,能够捕捉到约90%的二氧化碳。
三、火电厂二氧化碳利用技术捕捉到二氧化碳后,需要对其进行进一步利用。
目前,常见的利用方式包括注入地下、利用合成燃料、制备化学品等。
地下注入是指将二氧化碳压缩,将其注入地下的地质层中,以达到减少大气中的二氧化碳的目的。
这种方式需要对地质层进行详细的评估和监测,以防止地震等安全问题。
利用合成燃料是将二氧化碳和水经过电解或者高温催化反应,得到一种高能量的化合物。
燃煤发电机组二氧化碳捕集、利用与封存(ccus)技术推广方案(四)
燃煤发电机组二氧化碳捕集、利用与封存(CCUS)技术推广方案燃煤发电是目前全球主要的电力供应方式之一,然而,其排放的二氧化碳(CO2)对全球气候变化产生了巨大的负面影响。
为了应对气候变化挑战,燃煤发电机组二氧化碳捕集、利用与封存(CCUS)技术成为了一种重要的解决方案。
本文将从产业结构改革的角度,提出一个CCUS技术推广方案。
一、实施背景:随着全球对气候变化的关注不断增加,减少CO2排放成为了各国政府的重要目标。
燃煤发电作为主要的能源供应方式,其CO2排放量占全球总排放量的三分之一以上。
因此,推广燃煤发电机组CCUS技术具有重要的现实意义。
二、工作原理:燃煤发电机组CCUS技术主要包括三个步骤:捕集、利用和封存。
1. 捕集:通过在燃煤发电过程中安装捕集设备,将燃烧产生的CO2捕集到特定的装置中。
常用的捕集技术包括吸收法、缩法和膜分离法。
2. 利用:捕集到的CO2可以被用于其他工业过程中,例如化学品生产、石油提取和碳酸化工艺等。
这样可以实现CO2的资源化利用,减少对化石燃料的依赖。
3. 封存:如果CO2无法被利用,可以将其封存于地下储层中,例如油田、气田或者深层地质层。
这种封存方式被称为地质封存,可以长期稳定地储存CO2,避免其进入大气层。
三、实施计划步骤:1. 技术研发:加大对燃煤发电机组CCUS技术的研发投入,提高捕集、利用和封存技术的效率和成本竞争力。
2. 示范项目建设:选择几个典型的燃煤发电厂,进行CCUS 技术的示范项目建设。
通过这些示范项目的运行和实践,积累经验和数据,为后续的推广提供支持。
3. 推广应用:在示范项目成功运行后,逐步推广应用CCUS 技术到更多的燃煤发电厂。
政府可以通过制定相关政策,鼓励和支持企业进行技术改造和设备更新。
四、适用范围:燃煤发电机组CCUS技术适用于所有燃煤发电厂,无论是新建的还是现有的。
尤其是那些排放量较大、运行时间较长的老旧燃煤发电厂,推广CCUS技术可以显著减少其CO2排放。
燃煤烟气低能耗化学吸收碳捕集技术及应用
燃煤烟气低能耗化学吸收碳捕集技术及应用一、燃煤烟气低能耗化学吸收碳捕集技术的原理燃煤发电是目前全球主要的电力供应方式之一,但燃煤燃烧产生的二氧化碳排放是主要的温室气体之一,对全球气候变化产生重要影响。
燃煤烟气低能耗化学吸收碳捕集技术通过吸收二氧化碳,降低其排放量,是一种有效减少温室气体排放的方法。
该技术的原理是利用化学吸收剂与燃煤烟气中的二氧化碳发生反应,将二氧化碳从烟气中分离出来。
常用的化学吸收剂有胺类溶液,如乙醇胺和甲醇胺。
在吸收过程中,烟气通过吸收剂循环系统,与吸收剂接触,二氧化碳被吸收剂吸收,形成碳酸盐或胺盐。
随后,通过加热或减压等方式将吸收剂再生,从而获得高纯度的二氧化碳。
二、燃煤烟气低能耗化学吸收碳捕集技术的应用1. 发电行业燃煤烟气低能耗化学吸收碳捕集技术在发电行业的应用广泛。
通过捕集二氧化碳,可以减少燃煤发电过程中的温室气体排放,提高发电厂的环境友好性。
此外,二氧化碳的捕集还可以降低煤炭资源的消耗,提高能源利用效率。
2. 钢铁行业钢铁行业是二氧化碳排放的重要来源之一。
燃煤烟气低能耗化学吸收碳捕集技术可以应用于钢铁行业,减少二氧化碳的排放量。
通过在钢铁生产过程中捕集二氧化碳,可以降低钢铁行业对环境的影响,推动钢铁行业的绿色可持续发展。
3. 化工行业化工行业是能源消耗较大的行业之一,也是二氧化碳排放的主要来源之一。
燃煤烟气低能耗化学吸收碳捕集技术可以应用于化工行业,减少二氧化碳的排放,降低化工行业对环境的影响。
通过捕集二氧化碳,可以推动化工行业向低碳、清洁生产转型。
4. 其他行业除了发电、钢铁和化工行业,燃煤烟气低能耗化学吸收碳捕集技术还可以应用于其他行业,如石油化工、建材等行业。
通过捕集二氧化碳,可以降低这些行业的碳排放量,推动其绿色发展。
燃煤烟气低能耗化学吸收碳捕集技术是一种有效减少二氧化碳排放的方法。
它通过吸收剂与燃煤烟气中的二氧化碳发生反应,将二氧化碳从烟气中分离出来。
该技术在发电、钢铁、化工等行业的应用广泛,可以降低二氧化碳的排放量,推动各行业的绿色可持续发展。
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CO2捕集回收再利用工艺在燃煤电厂应用探讨作者:戴伟民来源:《科技资讯》2015年第05期摘要:大量使用矿物燃料是全球变暖的主要原因,而火力发电厂燃煤是温室气体的主要来源之一。
因此,火电厂二氧化碳的捕集再利用再一次成为全球关注的主要问题。
文章主要介绍了燃煤电厂CO2捕集工艺技术,主要包括CO2分离,工艺流程,吸收液和吸附剂的选择等,并介绍了碳捕集回收再利用工艺。
关键词:CO2捕集京都议定书燃煤电厂吸收吸附分离环境中图分类号:TM6 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2015)02(b)-0000-001 引言人类在近一个世纪以来大量使用矿物燃料(如煤、石油等)所排放的大量CO2等多种温室气体,致使全球变暖是最主要的原因。
火力发电厂燃煤所产生的主要碳氧化物是二氧化碳(CO2),是温室气体的主要来源,2005年2月16日“京都议定书”生效,而中国是“京都议定书”的签约国,对二氧化碳的捕集再利用再一次成为全球关注的主要问题,也是缔约国在社会经济发展和生产经营活动中减少碳排放的重要目标之一。
我国二氧化碳排放到大气中每年约110亿吨,但由于回收二氧化碳的措施不到位,致使回收再利用的二氧化碳量每年还不到排放量的2%,既造成气候变化恶劣,形成了可怕的温室效应,又浪费了宝贵的碳资源。
二氧化碳放空对环境危害极大,这已经是路人皆知的事实,但单纯为治理而治理限制其排放,又将对国民经济的快速发展产生较大影响。
目前二氧化碳已经被广泛地应用于多个领域,如化学合成工业、石油开采、金属铸造加工、机械保护焊接、农业施肥、果品蔬菜保鲜、啤酒饮料灌装、医药卫生、消防灭火等许多行业都需要大量二氧化碳,是一种宝贵的资源。
因此,如果能把排放的二氧化碳回收再利用,既不会因减排而影响国民经济的发展,又会起到保护环境的作用,有利于国民经济快速增长。
2碳捕集工艺分离根据目前二氧化碳的来源和用户的要求,主要分离方法有以下几种:(1)溶剂吸收法:主要包含物理溶剂吸收和化学溶剂吸收。
这种方法最适用于从二氧化碳浓度低于20%的烟气中回收二氧化碳。
二氧化碳浓度可大于98%,但流程较复杂,操作成本高。
物理溶剂吸收法是利用二氧化碳气体和其它气体在某一种溶液中的不同溶解度而进行分离的方法。
而化学溶剂吸收法是利用二氧化碳与某一种溶剂起化学反应,生成中间化合物,其他气体不与该溶剂发生反应;生成中间化合物在另外一个装置中分解后又生成二氧化碳和溶剂,溶剂反复使用,二氧化碳连续排出,从而使二氧化碳与其他混合气分离。
(2)变压吸收法:采用固体颗粒吸附剂有选择性吸附混合气体中二氧化碳,在压力作用下,二氧化碳被吸附剂吸附,其他气体不被吸附而得以分离。
当吸附剂吸附二氧化碳接近饱和时,靠降压和抽真空把吸附的二氧化碳解吸下来,统一作为废气排出。
二氧化碳浓度较低,一般在60%左右。
(3)膜分离法:利用一种类似管道的中空纤维膜,膜壁上布满超细微孔,孔径为分子量级(单位:道尔顿)。
可通过物质分子量的大小,采用不同工艺制作不同分子量孔径的膜。
膜的材质为疏水性高有机分子材料,即:透气而不透水。
在压力作用下,混合气体中的二氧化碳从膜壁渗透出去,其他大分子气体不能渗透而从管道的另一端排出,以达到分离二氧化碳。
可想而知,这种方法适用于气源比较干净、且全部是大分子的混合气体,产生的二氧化碳浓度不大于90%,并且有机膜很容易被杂质或油水污染而报废,寿命一般不超过两年,能耗很高。
(4)低温精馏法:是利用二氧化碳与其他气体的不同沸点进行分割,用不同吸附剂脱除比二氧化碳沸点大的重组分,用精馏法提取比二氧化碳沸点小的轻组分,最后剩余纯度99.99%以上的二氧化碳。
这种方法适用于二氧化碳纯度已经达到90%以上,且产品纯度要求很高、又需要液化储运的场合,是目前最先进的技术方法。
(5)催化燃烧法:利用催化剂与纯氧把烟气中可燃烧杂质燃烧脱除。
但要使杂质含量降到PPm级,就要加入过量纯氧助燃,这将带来新的氧气与二氧化碳分离难题;另外催化燃烧需在300℃以上操作,后续二氧化碳液化又需在-20℃以下操作,这温度一升一降的变化使能量消耗非常惊人;同时还无法除去一些不燃烧的杂质,的催化剂也要一年更换一次。
所以,该技术在世界范围内被淘汰,很难推广使用。
3主要工艺技术流程火力发电厂燃煤锅炉产生的大量烟气,因不同煤种及含量会有一定波动,其中含二氧化碳8~12%,氮气78%,氧气4~9%,氢气约3%,水分5%左右,其他是一氧化碳、氮氧化物、硫化物等杂质。
烟气作为碳捕获的原料气,如需生产食品级二氧化碳产品,首先要用化学溶剂把二氧化碳从10%提浓到93%(干基),其次用吸附精馏再提纯到99.9%以上,主要流程如下:从燃煤锅炉来的烟气经脱硝、除尘、脱硫后进入碳吸收塔。
碳吸收塔中的化学吸收液吸收二氧化碳,吸收后的富集液经热交换器加热进入解吸塔得到浓度为93%(含饱和水)左右的二氧化碳气,通过缓冲罐和压缩机增压、冷却除水、稳压进入干燥床,采用分子筛干燥剂干燥脱水,通过吸附床脱除油脂、硫化物等杂质;再经冷冻机降温液化后进入精馏塔。
轻组分氮气、氧气全部从精馏塔顶排出,塔底得到纯度为99.9%以上的食品级二氧化碳产品,经储存后装瓶出厂。
每套干燥床和吸附床均为两个相同体积的床体,内装等量的干燥剂和多种高效吸附剂。
两个床可轮流操作,连续生产。
4 吸收液和吸附剂的选择对低浓度二氧化碳吸收剂的选择主要有羟乙基乙二胺(AEE)、N一甲基二乙醇胺(MDEA)和2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP),他们具有吸收速率快、吸收量大,以及对温度变化不敏感等优点,比原有以一乙醇胺(MEA)为主的吸收液吸收量大了23%,所需再生加热量可降低了20%以上,再生解吸率则高达99%,重复利用率高。
与该溶剂配置的设备尺寸小,换热器面积小,溶剂泵耗能低,溶剂降解率低,对设备腐蚀性小,设备经过适当防腐处理就完全可以采用碳钢制作,可极大降低投资。
吸附法回收二氧化碳的关键技术是吸附剂的选取,而应用在二氧化碳精制中的普通吸附剂有活性炭、氧化铝、硅胶、分子筛等,这些吸附剂作为多孔、高比表面积的物质,对水分、油脂等许多物质都有好的吸收性,当然对二氧化碳也具有吸附性,因此不适合脱除高浓度、高压力二氧化碳中的杂质。
现在单纯使用活性炭和硅胶技术已经被淘汰,取而代之的是采用选择性更高的吸附剂应用于二氧化碳精制过程。
新型吸附剂应具有大的比表面积,适当的孔径范围,好的强度,对杂质的高选择性,同时还必须具有在高浓度、高压力二氧化碳中对杂质所具有的良好吸附性能。
由于吸附剂的吸附性能和再生性能的限制,对传统的吸附工艺只能是一组吸附床吸附一种或一类杂质,如采用干燥床装填硅胶,吸附床装填活性炭,各吸附床采用不同的再生介质和再生条件,工艺流程复杂,操作烦琐,活性炭床层再生汽源还必须使用高温、高压蒸汽,大大增加了管道和设备投资,增加了操作费用。
因此,目前国内外工艺已经基本上没有使用蒸汽再生这种方式。
根据烟气中的杂质来选择多种吸附剂填装到同一个吸附床中。
在一组干燥系统中采用特殊的填装工艺和设备结构,使各层吸附剂之间不混合,烟气通过不同的吸附剂层不发生波动,保证吸附剂的吸附效果。
吸附剂装填顺序的关键是匹配,既能保证在相同条件下能全部吸附杂质,又要保证在完全相同的条件下使吸附剂再生,并且不使用蒸汽和氮气。
生产食品级二氧化碳产品的重点是脱除烟气中的水分、硫化物、氮氧化物以及一些轻组分。
在工艺技术上选用多种不同规格的吸附剂,有针对性地脱除以上杂质,使其各自达到相关标准的要求。
5 液化压力选择目前液化气体二氧化碳主要有高压法和中压法二种。
高压法:一般是把气体二氧化碳加压到7.28MPa(临界压力)以上充入钢瓶,然后用低于31.4℃(临界温度)的冷却水对钢瓶外面喷淋降温促使瓶内的气体液化。
这种方法工艺简单,操作方便,不用制冷机。
但缺点是加压后直接充瓶,产品未经过任何净化处理,二氧化碳纯度达不到99%以上,无法满足食品级国家有关标准。
如果加压后经过净化处理,其所用的吸附、精馏等环节的设备均需要在8MPa的高压下操作,设备投资成倍增加,加大了操作危险性。
另外,在高压下精馏塔组分相对挥发度低,需将精馏塔设计的很大,回流比增大,板数增加,操作成本高,产品纯度低;更致命的弱点是:液化是在钢瓶中实现,无法装入大型产品贮罐,也不能满足装入槽车进行远距离运输,严重限制了大规模工业化生产。
因此采用高压法生产液化二氧化碳只能是小作坊式生产。
中压法:是把气体二氧化碳加压到2.5~3.0MPa,用制冷机冷却温度到-8℃以下液化。
这种方法多一套氨冷却系统,增加部分电耗,操作较复杂。
但在中压条件下进行吸附和精馏等净化操作,中压设备投资少,综合耗能少,危险性小,安全性高;精馏塔体积小,板数少,回流比小,操作成本低,产品纯度高。
氨冷却系统的冷剂循环使用,没有损耗。
可直接生产合格的液化二氧化碳产品,用管道连续输送到储罐中,便于大规模储存和装车运输。
同时现在二氧化碳储罐是双层真空层加珍珠砂保温,运输槽车也是真空双层保温,压力为2.2MPa,温度在-15~-17℃,该方法的操作压力和温度条件与储罐和槽车的基本一致。
因此,目前二氧化碳液化普遍推广使用的方法就是中压液化法。
6 碳捕集工艺方案碳吸收单元;压缩吸附单元;冷冻液化单元;精馏储存单元是二氧化碳回收装置的四个单元。
以下对各单元工艺内容进行分别介绍。
(1)碳吸收单元锅炉来烟气经脱硝系统、除尘系统、湿法脱硫系统脱除NOx、烟尘、SO2、SO3、HF、HCl等有害物质,净烟气进入碳吸收塔中,自下而上流动与喷淋层喷射向下的碱液发生反应,由碱液泵送到再生塔。
尾气经除水后从碳吸收塔顶排出。
从碳吸收塔底排出的碱液,经换热由泵送到再生(解吸)塔的顶部,自上而下流过填料层,同时被自下而上的再生塔底部蒸汽加热,使碱液中的二氧化碳从溶液中解吸出来,将二氧化碳气体经冷却、除水后浓度93%的二氧化碳从塔顶排出塔外。
塔底部基本不含二氧化碳的碱液,经换热由泵送到吸收塔上部循环使用。
吸收工艺流程,见图1。
图1 吸收工艺流程图(2)压缩吸附单元从再生塔顶排出的二氧化碳气体,在常压、低于40℃条件下,通过鼓风机进入水洗塔中洗掉烟气中带过来的溶剂等杂质,经除水器分离水洗塔带来的水分,然后经冷却器用低温液氨降低烟气的露点,再次用除水器除水。
气体从缓冲罐上部进入压缩机,两个除水器的冷凝水排入废水沟。
二氧化碳压缩机采用三级压缩,每一级压缩后的气体都进入冷却器降温、除水器除水,再进入下一级压缩。
经过三级压缩、冷却、除水后,通过稳压罐进入脱硫床,经过一级脱硫把硫化物脱除到标准以下。
经加压、除水、脱硫后的烟气返回压缩机三段入口增压到设计参数,排入干燥床中。
干燥床为两个同样大小体积的吸附床,床内的干燥剂在压力作用下将水分、油脂等杂质吸附,气体从干燥床顶部排出,再经冷却器和预冷器进行热量交换,降低物流温度进入液化器中。