《CO2捕集技术》
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• 2.3.4 填料吸收塔和解析塔设计 （1）填料选择。 （2）塔径计算 （3）塔高计算
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第三章 CO2吸附分离技术
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目录
1
吸附分离原理
2 吸附分离CO2技术
3
吸附工艺
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3.1吸附分离原理
吸附分离：基于气体、液体与吸附剂活性点之间 的分子间引力来实现。
吸附过程中，流动的气体或液体中的一个或多个 组分被吸附剂固体表面吸附，实现组分分离。（通常固定 床）
加热或其它方式解吸再生，循环使用。
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3.1吸附分离原理
合成氨、制氢、天然气净化过程含有吸附脱除CO2工艺
PSA-
变压吸附
吸附工艺
TSA-变温吸附
PSTA电厂烟变气压特变点温：吸气附体流量含大大，量杂CO质2分气压体低。，出口温度高，
新技术、新工艺应用与烟气脱除CO2
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3.1.1吸附机理
2.3.2 吸收剂种类、浓度选择
（1）吸收剂选择：被处理气体的压力、温度、组成、净化要求、吸 收剂物性、 价格；工艺要求：高CO2反应速率、高CO2负荷，易再生、价廉、无毒无腐蚀 等等。
（2）吸收剂浓度：根据腐蚀性和操作经验，一般20%-30%。
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• 2.3.3 物料平衡计算 （1）气液平衡关系； （2）操作线方程以及最小液气比 （3）解吸过程的最小液气比
特点：低温吸收CO2，富液高温释放，吸收剂再生。
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• 工艺配置：不循环工艺、循环工艺。（吸 收剂是否循环）
不循环：工艺配置简单，净化能量消耗小， 吸收剂消耗费用增加，废液吸收剂处理困 难。
循环：吸收剂消耗少，能耗高，工艺配置复 杂。（采用较多）
典型CO2化学吸收分离五大系统： 吸收装置、解吸装置、能量交换装置、系统
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• 电厂烟气特征：烟气分压低、流量大、处理前后压降要 求wenku.baidu.com。
• 目前电厂常用吸收剂：一乙醇胺（MEA） 缺点：再生能耗大、易与杂质气体反应、高温腐蚀、
黏度偏大、价格偏高。
新吸收剂研究方向：
1.氨水: 效率优于MEA，价格优势；易挥发，再生分离困 难，易二次污染。
2.离子液体：新型熔融盐，高CO2吸收负荷，再生简单； 黏度高，易分解产生毒性。
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2.1.2 CO2化学吸收分离原理 原理：气体与吸收剂活性组分反应，升温分
解释放起始组分。
气体溶解度影响因素： 物理溶解度、化学反应平衡常数、化学反应当量比
吸收剂再生：升温，不是降压。
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2.2 CO2化学吸收分离关键技术
化学吸收法：气液反应脱除气相中易溶于吸收液的 方法。
实质：碱性吸收剂与混合气中CO2发生化学反应， 形成不稳定的盐，一定条件逆向分解释放CO2再 生，从而达到目的。
设备投入成本低、 分离效果好、 运行稳定、 技术相对成熟
已经在化工、食品行业得到广泛应用
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第二章 CO2吸收分离技术
2.1 CO2吸收分离原理
CO2吸收分离法： CO2在溶液中的溶解度与混合气 中 其他组分的溶解度不同。
CO2吸收分离法
物理吸收法
化学吸收法
物理-化学吸收法
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不循环
（吸收剂不再生）
3.混合胺：一二级醇胺CO2反应效率高，三级醇胺CO2吸收
负荷高。
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2.2.2反应设备传质强化技术
• 传统化学吸收法反应设备：填料塔。
优点：技术成熟，强有力的市场应用。 缺点：混合、传质速率低，塔设备尺寸巨大，气液
直接接触导致吸收剂夹带、沟流、鼓泡等。
降低尺寸和投资的关键： 1.反应设备传质强化（填料革新、应用新吸收设备） 2.解决气液接触操作问题
CO2捕集与封存技术
CO2捕集：燃烧前捕集、燃烧后捕集、富氧燃烧捕集
CO2封存： 转化为无机碳酸盐、工业应用、注入海洋深处、
注入地下岩层
燃烧后捕集
吸收分离法
吸附分离法 膜法 低温蒸馏法 化学链燃烧法 实富用文氧档燃烧法
第二章 CO2吸收分离技术
吸收分离法：国际上采用的主要方法之一
CO2吸收分离法特点：
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2.2.4典型化学吸收技 术
1.碳酸钾法 CO2+K2CO3+2H2O=2KHCO3
适用于合成氨工艺气、天然气和粗氢气回收CO2 活化热碳酸钾法：提高吸收温度、压力，同一温度下降压解吸 反应速率提高，需加入活性剂提高吸收、解吸速率并减轻腐蚀。
2.Solfinol法
物理-化学法，低压：有机胺与CO2反应，高压：CO2物理溶解。缺点： 溶剂易降解，价格高
3.醇胺法
分子含羟基（可使蒸汽压降低增加水溶性）、胺基（使 水溶液显碱性）与CO2反应机理相当复杂。吸收能力决定 于其碱性强弱。
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2.3 CO2化学吸收分离工艺设计
2.3.1 收集基础资料，明确设计目标
（1）基础资料收集：空间、位置、温度、压力； （2）明确任务：气体处理量、分离要求、操作温度、操作压力、物料腐蚀等。
动力装置、系统辅助装置。
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2.2.1吸收剂优化选 择
• 1.溶剂吸收容量（溶解度、与温度压力关系） • 2.溶剂选择性 • 3.饱和蒸汽压力（不应太大，以免溶剂损耗，溶
剂沸点要高）
• 4.沸点（高于150℃） • 5.凝固点（较低） • 6.密度（影响较低，选用密度较低的吸收剂） • 7.黏度（影响传质传热，选用黏度小的吸收剂） • 8.热化学稳定性 腐蚀性、环境影响、毒性等等。
吸附过程：固体、液体表面吸引其他物质的分子、 原子或离子富集在其表面的过程。（吸附剂、吸附质）
吸附过程中：吸附与解吸同时进行，两者速度相 等时，达到吸附平衡。
两相充分接触，吸附质在两相中达到平衡-静态 热力学平衡。
新设备：中空纤维膜反应器、超重力旋转反应器
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2.2.3高效低能耗富液再生技术
• 传统化学吸收法再生工艺：能耗高
• 美国Praxair：抗氧化吸收工艺 • 美国DOE/NETL：CO2压缩热回收利用工艺 • Jassim：变压再生、再生气体分级压缩 • Teramoto：毛细管式超滤膜 • Bhaumik：减压工艺。
循环
（吸收剂循环使用）
2.1.1 CO2物理吸收分离原理
特征：CO2、液体溶剂不发生化学反应。
常用吸收剂： 水、有机溶剂（不反应的非电解质）、有机溶剂水溶液。
特点：1、适用CO2分压高、净化要求不高的情况。 2、再生不需加热，降压、气提。 3、工艺简单，操作压力高，CO2回收率低。 4、气体一般需预处理（烟气脱硫脱硝）。
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第三章 CO2吸附分离技术
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目录
1
吸附分离原理
2 吸附分离CO2技术
3
吸附工艺
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3.1吸附分离原理
吸附分离：基于气体、液体与吸附剂活性点之间 的分子间引力来实现。
吸附过程中，流动的气体或液体中的一个或多个 组分被吸附剂固体表面吸附，实现组分分离。（通常固定 床）
加热或其它方式解吸再生，循环使用。
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3.1吸附分离原理
合成氨、制氢、天然气净化过程含有吸附脱除CO2工艺
PSA-
变压吸附
吸附工艺
TSA-变温吸附
PSTA电厂烟变气压特变点温：吸气附体流量含大大，量杂CO质2分气压体低。，出口温度高，
新技术、新工艺应用与烟气脱除CO2
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3.1.1吸附机理
2.3.2 吸收剂种类、浓度选择
（1）吸收剂选择：被处理气体的压力、温度、组成、净化要求、吸 收剂物性、 价格；工艺要求：高CO2反应速率、高CO2负荷，易再生、价廉、无毒无腐蚀 等等。
（2）吸收剂浓度：根据腐蚀性和操作经验，一般20%-30%。
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• 2.3.3 物料平衡计算 （1）气液平衡关系； （2）操作线方程以及最小液气比 （3）解吸过程的最小液气比
特点：低温吸收CO2，富液高温释放，吸收剂再生。
实用文档
• 工艺配置：不循环工艺、循环工艺。（吸 收剂是否循环）
不循环：工艺配置简单，净化能量消耗小， 吸收剂消耗费用增加，废液吸收剂处理困 难。
循环：吸收剂消耗少，能耗高，工艺配置复 杂。（采用较多）
典型CO2化学吸收分离五大系统： 吸收装置、解吸装置、能量交换装置、系统
实用文档
• 电厂烟气特征：烟气分压低、流量大、处理前后压降要 求wenku.baidu.com。
• 目前电厂常用吸收剂：一乙醇胺（MEA） 缺点：再生能耗大、易与杂质气体反应、高温腐蚀、
黏度偏大、价格偏高。
新吸收剂研究方向：
1.氨水: 效率优于MEA，价格优势；易挥发，再生分离困 难，易二次污染。
2.离子液体：新型熔融盐，高CO2吸收负荷，再生简单； 黏度高，易分解产生毒性。
实用文档
2.1.2 CO2化学吸收分离原理 原理：气体与吸收剂活性组分反应，升温分
解释放起始组分。
气体溶解度影响因素： 物理溶解度、化学反应平衡常数、化学反应当量比
吸收剂再生：升温，不是降压。
实用文档
2.2 CO2化学吸收分离关键技术
化学吸收法：气液反应脱除气相中易溶于吸收液的 方法。
实质：碱性吸收剂与混合气中CO2发生化学反应， 形成不稳定的盐，一定条件逆向分解释放CO2再 生，从而达到目的。
设备投入成本低、 分离效果好、 运行稳定、 技术相对成熟
已经在化工、食品行业得到广泛应用
实用文档
第二章 CO2吸收分离技术
2.1 CO2吸收分离原理
CO2吸收分离法： CO2在溶液中的溶解度与混合气 中 其他组分的溶解度不同。
CO2吸收分离法
物理吸收法
化学吸收法
物理-化学吸收法
实用文档
不循环
（吸收剂不再生）
3.混合胺：一二级醇胺CO2反应效率高，三级醇胺CO2吸收
负荷高。
实用文档
2.2.2反应设备传质强化技术
• 传统化学吸收法反应设备：填料塔。
优点：技术成熟，强有力的市场应用。 缺点：混合、传质速率低，塔设备尺寸巨大，气液
直接接触导致吸收剂夹带、沟流、鼓泡等。
降低尺寸和投资的关键： 1.反应设备传质强化（填料革新、应用新吸收设备） 2.解决气液接触操作问题
CO2捕集与封存技术
CO2捕集：燃烧前捕集、燃烧后捕集、富氧燃烧捕集
CO2封存： 转化为无机碳酸盐、工业应用、注入海洋深处、
注入地下岩层
燃烧后捕集
吸收分离法
吸附分离法 膜法 低温蒸馏法 化学链燃烧法 实富用文氧档燃烧法
第二章 CO2吸收分离技术
吸收分离法：国际上采用的主要方法之一
CO2吸收分离法特点：
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2.2.4典型化学吸收技 术
1.碳酸钾法 CO2+K2CO3+2H2O=2KHCO3
适用于合成氨工艺气、天然气和粗氢气回收CO2 活化热碳酸钾法：提高吸收温度、压力，同一温度下降压解吸 反应速率提高，需加入活性剂提高吸收、解吸速率并减轻腐蚀。
2.Solfinol法
物理-化学法，低压：有机胺与CO2反应，高压：CO2物理溶解。缺点： 溶剂易降解，价格高
3.醇胺法
分子含羟基（可使蒸汽压降低增加水溶性）、胺基（使 水溶液显碱性）与CO2反应机理相当复杂。吸收能力决定 于其碱性强弱。
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2.3 CO2化学吸收分离工艺设计
2.3.1 收集基础资料，明确设计目标
（1）基础资料收集：空间、位置、温度、压力； （2）明确任务：气体处理量、分离要求、操作温度、操作压力、物料腐蚀等。
动力装置、系统辅助装置。
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2.2.1吸收剂优化选 择
• 1.溶剂吸收容量（溶解度、与温度压力关系） • 2.溶剂选择性 • 3.饱和蒸汽压力（不应太大，以免溶剂损耗，溶
剂沸点要高）
• 4.沸点（高于150℃） • 5.凝固点（较低） • 6.密度（影响较低，选用密度较低的吸收剂） • 7.黏度（影响传质传热，选用黏度小的吸收剂） • 8.热化学稳定性 腐蚀性、环境影响、毒性等等。
吸附过程：固体、液体表面吸引其他物质的分子、 原子或离子富集在其表面的过程。（吸附剂、吸附质）
吸附过程中：吸附与解吸同时进行，两者速度相 等时，达到吸附平衡。
两相充分接触，吸附质在两相中达到平衡-静态 热力学平衡。
新设备：中空纤维膜反应器、超重力旋转反应器
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2.2.3高效低能耗富液再生技术
• 传统化学吸收法再生工艺：能耗高
• 美国Praxair：抗氧化吸收工艺 • 美国DOE/NETL：CO2压缩热回收利用工艺 • Jassim：变压再生、再生气体分级压缩 • Teramoto：毛细管式超滤膜 • Bhaumik：减压工艺。
循环
（吸收剂循环使用）
2.1.1 CO2物理吸收分离原理
特征：CO2、液体溶剂不发生化学反应。
常用吸收剂： 水、有机溶剂（不反应的非电解质）、有机溶剂水溶液。
特点：1、适用CO2分压高、净化要求不高的情况。 2、再生不需加热，降压、气提。 3、工艺简单，操作压力高，CO2回收率低。 4、气体一般需预处理（烟气脱硫脱硝）。