CO_2捕集的吸收溶解度计算和过程模拟

为了降低CO2吸收法捕集技术的能耗和成本,以目前常用的单乙醇胺(MEA)溶液吸收CO2为例,采用电解质非随机双流体热力学模型(E-NRTL),对溶液中的CO2气体溶解度进行计算,计算过程包含了化学反应平衡和汽液平衡,计算结果和文献数据相吻合。在此基础上,建立了CO2吸收过程模拟程序和包括解吸能耗、气体压缩能耗以及液体输送能耗的过程总体能耗的计算方法,继而通过过程模拟分析了吸收塔和解吸塔压力、溶液浓度和流量等因素对吸收捕集过程的总体能耗的影响,获取了最优的工艺条件,为以后新CO2吸收捕集过程提供能耗分析方法基础。     

基于热泵技术的化学吸收法二氧化碳捕集系统

为了减小二氧化碳捕集过程的能耗,研究了一种采用化学吸收法的新型供热技术。首先建立了以乙醇胺(MEA)为吸收剂的化学吸收法捕集二氧化碳的解吸能耗数学模型,通过Matlab编程计算得到工程中解吸能耗变化趋势和最小的解吸能耗。其次,将热泵技术与化学吸收法相结合,通过高温热泵提供解吸热能,同时综合利用废热。利用ASPENPLUS模拟了两级正丁烷(R600)热泵供热流程、超临界CO2(R744)循环热泵供热流程的性能,发现应用热泵技术能显著降低流程的能耗,各项性能与流程最小能耗理论极限值非常接近。超临界CO2循环热泵供热流程性能最优,流程的耗功量只有普通流程能耗的36.9%,同时所需的冷却能也只有普通流程的34.4%。通过建立热力学和经济学模型分析表明,应用超临界CO2热泵后CO2减排成本为328.2$·(tCO2)-1、电价为0.748$·(kW·h)-1;电厂减排后效率为31.1%,相比采用普通加热解吸流程增加了7.7%。     

醇胺混合溶剂吸收CO_2的过程模拟

为了降低大型企业的CO2排放,醇胺溶液吸收法是目前最适合的CO2吸收捕集技术,其主要问题是捕集分离的能耗较大。工业上常用的吸收分离低分压CO2的溶剂,是乙醇胺水溶液。为了降低分离能耗,利用不同溶剂的优点,提出采用混合溶剂降低能耗。通过过程模拟的方法,使用乙醇胺和甲基二乙醇胺混合溶剂水溶液,采用化工模拟软件AMSIM进行了CO2吸收的过程模拟,确定了混合醇胺溶液的最佳浓度,探讨降低醇胺溶液吸收法CO2捕集工艺成本的方法,混合溶剂比相同浓度的乙醇胺水溶液的捕集能耗降低了约13%。     

氨水与MEA喷雾捕集CO_2能力的比较

为了研究喷雾捕集CO2技术的可行性,并比较新型吸收剂——氨水与传统吸收剂——MEA喷雾捕集CO2的能力,用微细雾化喷头将氨水与MEA溶液雾化,在喷雾塔中与模拟烟气逆向接触。研究了不同的氨水与MEA浓度、氨水与MEA流量、气体总流量、温度对CO2脱除率的影响。实验结果表明,喷雾捕集CO2技术可达很高的CO2脱除率(96.0%以上);CO2脱除率随着氨水、MEA浓度和流量的提高而增大,其中流量提高时MEA吸收CO2的脱除率增大幅度较大,可由36.9%增加到63.2%;随烟气流量的增大,MEA和氨水吸收CO2的脱除率分别下降16.5%和17.3%。在可比条件下,与相同浓度的MEA溶液相比,氨水脱除CO2的能力较强。     

混合胺溶剂吸收CO_2的内冷流程模拟

为降低醇胺溶液吸收法捕集分离CO_2的能耗问题,采用在吸收塔增加内部冷却即内冷的方法,使用乙醇胺和甲基二乙醇胺混合溶剂水溶液,采用化工模拟软件AMSIM进行了CO_2吸收的过程模拟。分析了内冷位置、一级和二级内冷的冷却量、贫液流量和混合溶液浓度对捕集能耗的影响。结果表明采用混合胺溶剂和内冷流程的CO_2捕集能耗比乙醇胺传统流程的能耗降低了17%,说明将捕集溶剂和捕集流程结合起来进行研究,可以明显降低CO_2捕集能耗。     

电厂CO2捕集工艺夹点分析与过程集成节能

电厂一乙醇胺（MEA）法烟气CO2捕集（CCS）工艺换热网络能量流密集,固有能耗高,对该工艺进行过程集成节能研究,具有重要意义。对CO2捕集工艺换热网络的夹点分析说明该换热网络存在跨越夹点的热量传递。冷热物流的总复合曲线特征说明了CO2捕集工艺固有能耗高的特性。对换热网络进行调优并提出了节能技术方案：（1）在夹点之上利用MEA贫液的部分高温位热量加热预吸附塔再生气;(2)采用MEA再生塔产生的湿CO2混合物作为驱动热源,跨越夹点设置一台氨吸收式制冷机以替代CO2液化所需部分制冷量。基于过程集成节能提出的换热集成节能措施可有效降低CO2捕集工艺固有能耗,使蒸汽耗量降低21%,冷却水耗量降低17.2%,CO2液化所需低温冷却公用工程降低43.4%。     

新型高效低耗CO_2捕集配方溶剂的开发及工业应用

结合工业装置流程及实际运行,采用连续吸收再生模试装置,研究了醇胺分子中氨基取代基以及空间位阻效应对烟道气中CO_2捕集效果的影响。从分子结构的角度,开发了新型高效低耗CO_2捕集配方溶剂,通过3~5 m~3/h CO_2捕集模试装置,考察了其捕集率与再生能耗的关系,并在胜利电厂和四川维尼纶厂进行工业应用。结果表明,与传统的一乙醇胺(MEA)法相比,该溶剂再生能耗降低30%。     

水泥工业几种CO2捕获技术的评估

以MEA化学吸收法为参考标准，通过对参考水泥厂进行适当的技改，对纯氧燃烧法、冷却氨水法、膜分离法及两种钙循环法进行CO2捕获技术评估。结果表明，在定义的条件下，这几种CO2捕获技术的CO2减排当量为73%~90%，CO2减排能耗为1.63~4.07 MJ/kg CO2，而MEA化学吸收法CO2减排当量为64%，减排能耗为7.08 MJ/kg CO2；从成本的角度分析，纯氧燃烧法熟料生产成本和CO2减排成本均最低；对于燃烧后CO2捕获技术，参考技术MEA化学吸收法，比其他被评估技术更易于技术改造，其具有对水泥生产的影响小、设备放置不受限制等优势；与水泥生产联系更紧密的是纯氧燃烧法和集成式钙循环法，这两种技术被评估为更具挑战性；由于不同评估指标的技术参数不同，无法评估哪种方法最好，一般水泥厂可以从CO2减排当量和减排能耗上选择，但视具体情况而定，例如空间需求、现有的基础设施或运营经验等。     

碳捕集系统集成MVR热泵节能工艺耦合优化

化学吸收法碳捕集技术是燃煤电厂脱碳的重要途径，但高能耗制约了其发展。集成MVR热泵的工艺流程改进作为降低捕集能耗的重要手段，现有研究大多以软件模拟优化该流程，存在约束条件选取不灵活、参数优化仅对MVR环节局部优化和模拟流程繁琐等缺点。为弥补以上研究不足，以300 MW机组及年产量200万t碳捕集系统数据为基础，对集成MVR热泵的解吸单元进行约束条件设置灵活、优化过程直观的整体建模优化。首先建立MEA吸收CO₂热力学模型及MVR热泵设备数学模型，得到MVR热泵工艺流程设计参数。在此基础上，以最小等量解吸能耗为目标函数，对贫富液换热器小端差及二次蒸汽压缩终压进行优选。之后基于优选结果，在二次蒸汽压缩终压为140 kPa,贫富液换热器小端差为5℃时，对MVR系统闪蒸压力进行优化。优化结果表明，最优闪蒸压力为109.2 kPa,捕集系统最小等量解吸能耗为2.82 GJ/t(以CO₂计),相比于常规碳捕集系统节能率(5.61%)节能效果明显。对集成MVR热泵的节能优化方案的经济性分析结果表明，节能方案总投资为708.28万元，年净收益523.55万元，...     

醇胺法碳捕集再生能耗影响因素研究

燃煤电厂为城市中CO_2的主要排放源,烟气碳捕集是实现低碳城市的最佳方案。目前,碳捕集一般采用单乙醇胺(MEA)化学吸收法。基于国内外研究现状,分析了MEA碳捕集系统能耗特性,建立了再生能耗计算模型,研究了碳捕集率、吸收剂浓度、吸收剂中CO_2负荷对再生能耗的影响。结果显示,本文再生能耗计算模型得出的碳捕集系统单位再生能耗为3.96GJ/t;再生能耗随着捕集率的升高而增大,随着MEA质量分数的增加而降低,随着吸收剂中CO_2负荷的增加而减小。