3CO2的捕获讲解

烷基醇胺溶液法
➢原理：R-NH2+H2O+CO2→R-NH3HCO3 ➢反应随温度变化可逆，一般38℃以下形成
盐，CO2被吸收；高于110℃，CO2被解析 ➢乙醇胺MEA法 ➢甲基二乙醇胺MDEA法 ➢乙醇胺-三乙基胺MEA-TEA双溶剂法
化学吸收法的优缺点
➢ 化学吸收的优点
溶质进入溶剂后因化学反应消耗掉，溶剂容纳的溶质 量增多
物理吸收 化学吸收
吸收——解吸
含CO2混合气
吸收选择性 吸收可逆性
液滴吸收CO2
CO2解吸
气体吸收原理
➢ 分离的依据：各组分溶解度、化 学反应活性的差异。
吸收剂 S
吸收尾气 B+少量A
➢ 在吸收操作中，通常将混合气体 中能够溶解（反应）于溶剂中的 组分称为溶质，以A表示，而不 溶或微溶的组分称为载体或惰性 组分，以B表示；吸收所用的溶 剂称为吸收剂，以S表示；经吸 收后得到的溶液称为吸收液；被 吸收后排出吸收塔的气体称为吸 收尾气。
从大气中分离
工业CO2的产生过程 （以电厂为例）
➢化石燃料（煤炭、石油、天然气）。 ➢助燃剂空气（O2、N2） ➢电厂燃烧排放产物 ➢CO2、N2、灰渣、粉尘、其他气体 ➢电厂除尘、脱硫（S）、脱硝（N）->剩余
CO2、N2 ➢CO2捕集分离
捕集方法
按捕集流程分类（以电厂捕集为例） ➢燃烧后捕集 ➢燃烧前捕集 ➢富氧燃烧
捕集方法
按捕集流程分类（以电厂捕集为例） ➢燃烧后捕获
燃料 空气
电、热
H2O， CO2、N2
干燥 CO2， N2
捕集 CO2
捕集方法
按捕集流程分类（以电厂捕集为例） ➢燃烧前捕获
重整、分离
燃料
空气、 O2、 水蒸气
CO2 H2 空气
电、热
N2、H2O
捕集方法
按捕集流程分类（以电厂捕集为例） ➢富氧燃烧
捕
Purisol法(N－甲基吡咯烷酮)
获
碳酸钾+二
乙醇胺
苯菲尔法DEA 不起泡 化
学
MDEA
中型厂用的较多
吸 收
有机胺
法
浓氨水
N甲基二乙醇 胺
物理吸收
➢加压水洗法
回收率低，纯度不高，水循环量大，耗能高
➢低温甲醇洗法
吸收能力强，净化度高，溶剂循环量小，能耗低 毒性强，保冷要求高
物理吸收法优缺点
➢ 能耗低，溶剂可用闪蒸再生，仅适合于中等浓度 和高温的CO2废气
➢ 选择性较低，分离效果不理想，回收率低 ➢ 物理吸收工艺适于处理新型火电厂烟气中CO2 气
体高分压、高浓度的工况，目前的研究方向是寻 找性能更加优越的吸收剂，尤其是能够在CO2 低 分压下工作的
化学吸收法
➢ 烟气和吸收液在吸收塔内发生化学反应，CO2被 吸收至溶剂中，贫液变为富液，富液进入解析塔 加热分解出CO2，从而达到分离CO2的目的。
液膜扩散阻力降低 填料表面的停滞层仍为有效湿表面化学吸收的优点
➢ 化学吸收的缺点
工艺比较复杂，吸收效率有时不高 吸收液需要再次处理，否则会造成污染。
物理吸收和化学吸收的原理比较
物理吸收和化学吸收的根本不同点在于吸收剂与气 体溶质的分子间的力不同。 物理吸收中的各分子间为范德华引力，而化学吸收 中为化学键力，这二者的区别构成它们在吸收平衡线、 热效应、温度对吸收的影响以及吸收选择性等方面的 不同。
吸收设备要求
➢气液之间有较大接触面积和一定接触时间 ➢气液之间扰动强烈、吸收阻力低、吸收效
率高 ➢气流通过时压损小 ➢结构简单，制作维修方便 ➢具有相应的抗腐蚀和防堵塞能力
吸收设备
吸收剂选择
➢溶解度大，提高吸收速度并减少吸收剂用 量
➢选择性好，对溶质组分以外其他组分溶解 度很低或基本不吸收
➢挥发度低 ➢对设备腐蚀性小
防腐剂
基本原理
化学反应 碳酸钾水溶液与二氧化碳的反应如下：
常温下反应速率较慢，升温到120～130 ℃，既可提 高碳酸钾溶液的浓度，又可以得到较快的反应速率。 但在该温度下碳酸钾溶液对碳钢设备有极强的腐蚀性。
溶液的再生 再生反应为：
加热有利于碳酸氢钾的分解，再生压力越低 对再生越有利。 再生温度为该压力下溶液的沸点。
解吸
吸 收 塔
吸收液A 混和气体 +少量S A+B
捕获流程
吸收剂制备
原料气 CO2+N2
尾气（N2+少量CO2）
再生气 （CO2）
吸
收
溶液
系
再生
统
（解吸）
吸收液
热源
再生的吸收剂
加压水洗法（水）
物
低温甲醇洗涤法（甲醇）
理
吸
Fluor法（碳酸丙烯酯）对设备要求高
吸
收
收
法
Selexol法（聚乙二醇二甲醚NHD）
主要内容
➢捕获的概念、分类 ➢吸收法 ➢吸附法 ➢膜分离法 ➢其他方法
气体吸附
➢吸附
用多孔固体吸附剂将气体（或液体）混合物中 的组分浓集于固体表面
吸附质－被吸附物质 吸附剂－附着吸附质的物质 ➢ 优点：效率高、可回收、设备简单 ➢ 缺点：吸附容量小、设备体积大
吸附——解吸
含CO2混合气 选择吸附
第三讲 工业排放源CO2的捕集方法
主要内容
➢捕集的概念、分类 ➢吸收法 ➢吸附法 ➢膜分离法 ➢其他方法
CO2捕集
➢CO2捕集是对主要CO2排放源排出的CO2进 行分离回收，目的是生产出能运输到封存地 点的CO2高压浓缩液。
➢CO2捕集针对什么样的源？CO2源（回顾）？ ➢分离—从工业气体中分离
空气
燃料
O2 N2
电、热
CO2， H2O
干燥 CO2
捕获方法
燃烧后捕集按捕集原理分类 ➢吸收法 ➢吸附法 ➢膜分离法
吸收法
➢ 概念：吸收法是根据气体混合物中各组分在液体 溶剂中物理溶解度和化学反应活性不同而将混合 物分离的一种方法。
➢ 优点：效率高、设备简单、一次投资相对较低等； ➢ 缺点：产生废液、设备易受腐蚀。 ➢ 分类：
➢ CO2为酸性，选用碱性化学吸收液，常用碳酸盐 溶液、碱液及醇胺溶液等
热钾碱溶液法
➢ 利用热的高浓度K2CO3水溶液在加压下吸收CO2， 生成KHCO3，减压下解吸CO2，重新生成 K2CO3
➢ 优点：吸收与再生温度基本相同，使生产流程简 化；吸收反应速率快
提温
吸收速度慢 活化剂 加速吸收
腐蚀
加入 减少腐蚀
吸附剂颗粒 解吸
吸附剂放其中
吸附选择性 吸附可逆性
物理吸附和化学吸附
物理吸附
化学吸附
1.吸附力－范德华力；ຫໍສະໝຸດ Baidu2.不发生化学反应； 3.过程快，瞬间达到平 衡；
4.放热反应； 5.吸附可逆；
1.吸附力－化学键力； 2.发生化学反应； 3.过程慢； 4.升高温度有助于提高 速率；
5.吸附不可逆；