氨法吸收烟气中二氧化碳与脱碳后溶液解吸研究进展

氨法碳捕集因具有脱除效率高、低成本、高吸收容量等特点,而成为目前CO2捕集的研究热点之一。本文阐述了氨法吸收CO2与脱碳后溶液解吸的主要机理,综述了国内外该法的研究进展,分析了影响该技术应用的几个方面问题,比如机理研究、氨逃逸、解吸能耗等,提出今后应开展氨法碳捕集的工业化试验以及联合脱硫脱碳方面研究,尽快使该工艺得以工业化应用。     

烟气氨法脱硫脱碳技术研究进展

介绍了湿式氨法脱硫技术和氨法脱碳技术.对湿式氨法脱硫技术中存在的氨逃逸、气溶胶以及铵盐结晶问题进行了阐述;对氨法脱碳技术中存在的氨逃逸以及富液再生问题进行了分析,针对这两种气体污染物处理技术所面临的问题提出了解决办法.氨水作为吸收剂可以同时吸收CO2和SO2,氨法同时脱硫脱碳技术在理论上是完全可行的.     

氨法烟气脱硫SO2吸收传质系数研究

喷淋塔氨法脱硫技术被广泛应用于净化烟气的SO₂,传质系数是喷淋吸收塔重要的设计和运行参数,但目前文献中有关氨法脱硫传质系数的报道很少,还有待进一步研究。在喷淋塔中对氨法脱硫SO₂吸收传质过程进行了实验研究,结合对液滴和塔壁液膜运动的计算,得到不同实验条件下SO₂的吸收传质速率,并建立了氨法脱硫SO₂吸收传质系数表达式。该传质系数包含浆液pH、烟气流速u_g和液气比L/G等主要参数,能够反映不同pH、u_g和L/G条件下SO₂在单位气液接触面积上的传质速率。对比验证结果表明,该传质系数计算得到的SO₂吸收传质速率与实验值之间的相对误差小于±12%,二者能够较好地吻合。建立的传质系数表达式能够为喷淋塔氨法脱硫的优化设计和运行提供理论参考。     

氨法脱硫烟气拖尾的成因分析及解决思路

通过对氨法脱硫系统烟气拖尾成因的研究,分析了造成氨法脱硫烟气拖尾的成因及影响因素,简要介绍了氨法脱硫烟气拖尾的解决思路,并对改造后的效果进行了评估。     

电厂烟气氨法脱碳技术研究进展

随着“后京都时代”的到来,电厂烟气氨法脱碳技术成为近年来新兴的CO₂减排方法研究热点之一。本文对国内外有关氨法脱碳的机理、主要工艺和参数等的相关研究给予了详细的总结与分析,并对存在的问题和技术未来发展等方面进行了阐述。现有试验及系统模拟结果表明,氨法脱碳技术可实现90%以上的CO₂脱除效率,氨水溶液具有1.0 kg CO₂/kg NH₃以上的吸收能力;其中,CO₂脱除效率、吸收能力及速率等参数主要受氨水浓度、吸收反应温度、吸收剂再生条件等因素影响。经济性研究显示,氨法联合脱除技术有望将CO₂捕获带来的电价增长控制在20%以内。     

氨法脱硫技术在催化裂化烟气排放中的应用

文章介绍了氨法脱硫技术在催化裂化烟气排放中的推广应用。应用结果表明:催化裂化排放烟气中SO2由原1100ppm降到200ppm以下。氮氧化物由原320ppm降到80ppm,粉尘由320ppm降到50ppm以下。实现了达标排放的目的。     

燃煤锅炉烟气氨法脱硫技术概况

介绍了氨法脱硫的原理、主要的脱硫工艺以及实际应用情况。实践表明,大型锅炉采用氨法脱硫效率高,投资省,用电量少,可生产硫酸或硫酸铵。烟气即使不降温,直接进入脱硫塔,也可达到较高的脱硫效率。通过对多种工艺的比较,为燃煤烟气脱硫技术的选择提供参考。     

SCR烟气脱硝过程中SO2和SO3的测量

建立了同时测量烟气中SO2和SO3浓度的测量方法．采用三级收集系统对气体中的SO2进行收集,并采用离子色谱仪对吸收液中的SO3^2-和SO4^2-扣进行测量,以确定待测气体中SO2和S03的浓度．该方法测量SO2和SO2的误差分别为1．2％和-29．6％．采用该方法对自行制备的V2O5／WO3／TiO2催化荆催化还原NO和催化氧化SO2的情况进行了研究．实验结果表明,脱硝率和SO2氧化率均随反应温度升高而增加．综合考虑脱硝和SO2氧化问题,最佳的烟气脱硝温度区间为310℃～400℃．烟气中的NH3和NO与SO2在催化剂表面竞争吸附,降低了SO2氧化率．     

氨法技术对燃煤锅炉烟气脱硫除尘系统的改造

介绍了燃煤锅炉氨法烟气脱硫除尘技术,采用该技术对35t/h热电锅炉的原脱硫除尘系统进行改造,通过对改造后的脱硫效率、除尘效率等性能指标的考察,证明该工艺可实现脱硫、除尘一体化的目的,有较好的环境效益和社会效益。     

氨法脱硫在锅炉烟气中的应用

削减锅炉燃烧时产生的SO2是控制SO2排放的重要手段.采用一定浓度氨水做脱硫剂的氨法湿式烟气脱硫技术,使淮化240t/h燃煤锅炉排放的SO2和粉尘均达到环保要求,具有较好的环境效益、经济效益和社会效益.     

蒸汽活化钙基吸收剂联合脱碳脱硫特性

利用管式炉（TF）、蒸汽发生器和热重分析仪（TGA）研究了钙基吸收剂联合脱碳脱硫以及水合特性,并通过N2吸附实验对不同烧结程度以及水合前后样品的孔隙结构进行了测量。结果表明,无水合时,40次碳化循环后的样品碳化活性降至18%,但仍具有44%的硫化活性,比新鲜剂仅低4%,说明脱碳失效剂仍是良好的脱硫剂。碳循环失效剂经蒸汽活化后其碳化活性可提高至68%左右,且具有与新鲜剂类似的活性下降规律。每两次碳化循环后进行一次蒸汽活化,可使样品保持65%的平均转化率。蒸汽活化后吸收剂硫化率可提高至80%,远高于新鲜剂,由电镜扫描实验发现这是由于水合时颗粒产生了大的裂缝和破碎,提供了大量产物可自由生长的外表面积。不考虑颗粒磨损,利用钙基吸收剂先循环脱碳再蒸汽活化最后脱硫是一项联合脱除烟气中CO₂和SO₂的新方法。     

CO2 absorption intensification using three-dimensional printed dynamic polarity packing in a bench-scale integrated CO2 capture system

Postcombustion carbon capture using a chemical absorbent is a promising technology to reduce CO₂ emission. However, the overall construction and operating costs remain a major challenge. In order to intensify the absorption process and to reduce these costs, a novel dynamic polarity structured packing (DP packing) with alternate patterns of surface polarity has been developed to enhance local macro-scale turbulence within the advanced viscous solvent to reduce the mass transfer diffusion resistance. Three DP structured packings that incorporate multiple polymeric materials were fabricated using three-dimensional printing technique and evaluated through parametric testing using a bench-scale integrated CO₂ capture unit with 76.2 mm ID absorber. At optimized operating conditions, the DP packing showed a relative 22.7% increase in absorption and 20.0% decrease in energy penalty.     

磁场对氨水吸收烟气中CO2的促进作用

开发了一种新型磁场辅助氨法烟气脱碳技术。含碳烟气通入混有磁性颗粒的氨水溶液,在外加磁场的作用下发生脱碳反应。对该技术的运行特性开展了实验研究。结果表明,外加8 mT恒稳磁场,2 g·L^-1纳米级Fe₃O₄颗粒,氨水的CO₂脱除效率比不添加磁场和颗粒时最多可提高8.8%。外加磁场可以有效提高低浓度氨水的CO₂脱除效率。在模拟烟气流量增加时,外加磁场能有效减缓CO₂脱除效率下降的趋势。同时,外加磁场使得CO₂脱除效率曲线向低温方向移动5℃,有助于提高低温条件下的CO₂脱除效率。磁场可提高气液接触效率、降低相间传质阻力、增强氨水反应活性,从而提高氨水吸收CO₂性能。     

燃煤工业锅炉烟气中SO2控制技术的研究进展

介绍了煤炭燃烧硫污染物的产生及危害,并分别从煤炭燃烧前脱硫、炉内脱硫以及烟气脱硫等方面介绍了SO2控制技术的研究进展,重点介绍了煤炭燃烧后烟气脱硫技术的研究现状和一些新技术发展应用情况。     

离子液体水溶液吸收模拟烟气中SO2

建立了一套放大脱硫装置, 利用该装置研究了乙醇胺乳酸盐([MEA]L)水溶液在不同条件下吸收SO₂的性能, 确定出了较优的实验条件, 并在该条件下进行吸收-解吸SO₂循环实验。研究结果表明:烟气中SO₂的去除率随[MEA]L中水分的增加而增加;SO₂的去除率随着气液比的减少而增加, 在气液比为420, SO₂浓度为2850～14280 mg·m^-3范围内时, 出口烟气中SO₂浓度均小于285 mg·m^-3, 满足排放标准;烟气中的CO₂对[MEA]L水溶液吸收SO₂没有影响;利用蒸汽对富液进行解吸再生, 解吸后的贫液可以继续使用, 并且仍具有很高的SO₂去除率。     

氨水吸收CO2的吸收热预测模型

基于e-NRTL模型,利用Aspen Plus软件建立了氨水吸收CO₂的吸收热预测模型,验证了NH₃-CO₂-H₂O体系的汽液平衡、液相组成形态并与前人的实验数据做了对比,进而结合负载CO₂的氨水溶液中各离子及分子的变化特征,对CO₂吸收过程的反应热随着CO₂负载量的变化规律进行了预测并与已发表的数据进行了比较。结果表明,该吸收热模型能够准确地实现氨水吸收CO₂过程中汽液平衡、液相反应以及吸收热的计算。氨水吸收CO₂的反应热主要受H₂O的电离、NH₃的电离、NH₂COO^-的生成与水解、CO₂的溶解等反应过程的影响,H₂O的电离过程受NH₃的电离过程的抑制,对于总吸收热的贡献最大, NH₂COO^-的反应则随着CO₂负载量的增加先放热再吸热。随着温度的升高,总吸收热有所降低,当温度为80℃时,在较低的CO₂负载区间[0.2～0.5 mol CO₂·(mol NH₃)^-1],总吸收热约为70.5 kJ·(mol CO₂)^-1。     

燃煤电厂CO2捕集中烟气预处理系统的优化模拟

在燃煤电厂CO₂捕集中,为了提高其捕集效率,需对进入系统的烟气进行预处理。为进一步提高进入系统烟气的质量,本文用Aspen Plus模拟优化烟气预处理系统,通过研究在预洗塔中组合填料、填料层高度、吸收剂进量和分层进吸收剂对出口烟气中SO₂的含量、脱硫效率以及出口烟气温度的影响,得出最佳的工艺条件。模拟结果表明,加入不同种类组合填料,同种类不同型号组合填料和分层进吸收剂都使烟气脱硫效率增加,出口烟气温度降低;随着填料层高度和吸收剂进量的增加,出口烟气中SO₂的含量和出口烟气温度降低,其中最佳的高度为2~4m,最佳的吸收剂进量为(250~350)×10³kg/h。     

氨水吸收CO_2及固体产物的热分解

测试了氨水吸收CO2反应过程中CO2的脱除率和反应溶液pH值随吸收时间的变化,选择氨水质量分数分别为5%,10%,气体流速为540 mL/min,CO2体积分数为13.7%,研究了氨水溶液对CO2脱除率,结果表明:质量分数为10%的氨水溶液在反应初期对CO2脱除率能达到90%,随反应时间的延长,脱除率有所下降。对反应产物进行冷凝、结晶、干燥后的XRD分析结果显示氨水吸收CO2的产物主要为NH4HCO3。对氨水吸收CO2的反应产物进行了热质量损失实验,结果表明:在455 K时NH4HCO3可以达到100%分解,且升温速率为10 K/min时,最大分解速度对应的温度为416 K。     

胺基CO2固体吸附剂脱碳特性及SO2的影响

燃煤电厂烟气中存在的微量SO₂对胺基CO₂固体吸附剂的碳酸化反应及循环特性有不利影响。利用固定床反应器,针对采用溶胶凝胶法制备的胺基CO₂固体吸附剂的碳酸化特性及其在含SO₂气氛下的失效规律进行了实验研究,并结合红外光谱、有机元素分析、BET等测试手段,研究其失效机理。结果表明,所制备的胺基CO₂固体吸附剂在反应温度50℃时具有较好的碳酸化反应特性和循环特性。当反应气氛中存在SO₂时,由于生成了不可再生的亚硫酸/硫酸盐类物质而导致胺基活性位损失,孔隙结构发生变化,影响了吸附剂的脱碳性能,但适当提高反应温度可提高吸附剂的碳酸化反应竞争性。