基于热流逸效应的串联式气体分离系统设计

利用热流逸效应分离气体是一种在机理和应用模式上与传统分离方法完全不同的新颖方法。本文提出了一种由模块化热流逸式气体分离单元串联而成的气体分离系统,建立了描述其气体分离过程及关于其优化设计的数学模型,并开发了相应算法。以此为基础设计了热流逸式焦炉煤气分离制氢系统并解析其系统结构、部件和运行工况参数;该系统通过6级气体分离单元串联即可分离出纯度达99%以上的氢气,且其部件的制造及装配均可基于现有技术实现。在满足分离纯度要求的前提下,该系统能耗约为45.41kJ/m³,其优势在于可直接利用低品位热能驱动,符合能量梯级利用原则,从用能角度看也具有一定竞争力。基于热流逸效应的气体分离新技术具有鲜明特点,值得深入研究并在实践中尝试。     

一种热流逸式气体分离系统设计

混合气体在热流逸效应作用下,各组元会出现一定流动差异.基于这一现象,以分离焦炉煤气制取氢气为例,设计了一种热流逸式气体分离系统,该系统由低品位余(废)热驱动,无运动部件.计算表明,新型热流逸式气体分离方法的分离纯度可达99%以上,当焦炉煤气流量为30000 m3?h-1时,气体分离系统单位产品能耗约为36.9 kW·h?m-3(H2).     

二氧化碳分离技术在烟气分离中的发展现状

针对CO2的集中排放源,介绍了各种成熟分离技术在发电厂烟气分离中的应用,以及新技术的发展现状.成熟分离技术的研究热点是如何降低分离过程的能耗;有更多的新技术在烟气分离中具有更好的发展前景,目前多处于实验研究阶段.而最终选择何种技术作为烟气分离的主流方法需要综合考虑,确定无疑的是能耗指标是重要的参考因素之一.     

燃煤电厂烟气中二氧化碳的减排技术

由于CO2等温室气体引发的温室效应对全球生态环境和社会经济发展造成了显著影响,使得CO2减排受到了国际社会的密切关注。文章针对CO2的集中排放源,介绍燃煤电厂烟气中CO2减排技术路线和目前国际上常用的CO2捕集分离技术,最后分析和展望CO2捕集分离技术的发展前景。     

二氧化碳的分离回收与资源化利用

随着不可再生的煤炭、石油、天然气等传统化石燃料的急剧消耗,大量的CO2排放造成日益突出的温室效应和环境污染问题,同时加剧了资源短缺的危机。如何将CO2分离回收并加以利用和转化为资源将是一个重大课题。文章综述了目前的CO2的分离回收技术,并论述了CO2的资源化利用的途径,对CO2的回收和资源化利用进行了展望。     

燃煤电厂脱硫废水烟气蒸发技术进展与应用

自"水污染防治行动计划(水十条)"颁布以来,燃煤电厂脱硫废水零排放已逐渐成为电厂深度减排、污染物深度治理的必然要求。脱硫废水烟气蒸发技术具有工艺简单、安全可靠、投资及运行成本低等优势,逐渐成为主流技术。燃煤电厂脱硫废水烟气蒸发技术主要分为3类:低温烟道蒸发、高温旁路烟气蒸发、低温烟气余热浓缩减量,其中高温烟气蒸发又可分为旁路蒸发塔蒸发和旁路烟道蒸发2种技术路线。同时,对电厂烟气蒸发能力进行了核算,论述了脱硫废水烟气蒸发技术的研究进展与应用现状,并深入分析了各烟气蒸发技术的工艺特性、优缺点及其适用范围。研究表明,燃煤电厂的烟气蒸发能力极强,可以作为脱硫废水零排放的热源。另外,低温烟道蒸发因其易受锅炉负荷影响,适用度不高,未来烟气蒸发技术的研究重点是低温烟气余热浓缩结合高温旁路蒸发或低温烟气余热浓缩结合水泥化固定。     

燃煤电厂烟气二氧化碳胺法捕集工艺改进研究进展

有机胺化学吸收法是当前最具大规模工业化应用前景的燃煤电厂烟气二氧化碳捕集技术,但目前仍存在能耗较高的缺点,而通过工艺改进将是降低碳捕集系统能耗的有效方法之一。本文从吸收端和解吸端分别对十余类工艺改进方法的原理和研究进展进行了阐述,其中吸收端涉及吸收塔内部冷却、富液循环、贫液分配流和旋转塔4类工艺;解吸端则包括解吸塔塔级再热、富液分流、闪蒸再生、闪蒸压缩、多压力解吸、多效解吸塔和直接蒸汽解吸共7类工艺。分析表明,富液分流、闪蒸压缩、多效解吸塔和直接蒸汽解吸工艺展示了较好的改进效果。并进一步介绍了多种工艺联合改进的碳捕集系统综合优化方法,特别对综合优化过程中需要重点关注的各工艺间相互作用以及吸收剂与优化工艺匹配性进行了讨论说明,由此指出联合采用新型胺吸收剂和复合工艺改进是未来开发先进胺法碳捕集系统的重要研究方向。     

基于钠基吸附剂的烟气脱碳系统余热利用研究

针对基于钠基固体吸附剂的燃烧后脱碳技术应用于燃煤电厂后综合能耗偏高的问题,本文提出与供热机组结合的碳捕集/供热双机组系统,利用低温热网回水回收系统低品位余热。依据双机组的抽汽混合与否构建了两种系统流程,分析了两种不同方案下的系统性能。研究结果表明,在有效回收脱碳系统碳酸化反应余热后,独立抽汽方案中碳捕集综合能耗从4.05GJ/t CO₂降低至1.26GJ/t CO₂,而混合抽汽方案中碳捕集综合能耗降低至1.13GJ/t CO₂,同时双机组系统的热网供热量较单供热机组分别增加了67.5%和72.8%,经济效益显著。分析了混合抽汽方案的系统中碳捕集综合能耗随相关运行参数变化的规律,发现碳酸化反应温度和热网回水温度因为能够直接影响系统余热利用程度因而更易对碳捕集综合能耗产生影响。     

三种气体分离技术应用于电厂烟气二氧化碳捕集经济性的比较(英文)

Three gas separation technologies,chemical absorption,membrane separation and pressure swing adsorption,are usually applied for CO2 capture from flue gas in coal-fired power plants.In this work,the costs of the three technologies are analyzed and compared.The cost for chemical absorption is mainly from $30 to $60 per ton(based on CO2 avoided),while the minimum value is $10 per ton(based on CO2 avoided).As for membrane separation and pressure swing adsorption,the costs are $50 to $78 and $40 to $63 per ton(based on CO2 avoided),respectively.Measures are proposed to reduce the cost of the three technologies.For CO2 capture and storage process,the CO2 recovery and purity should be greater than 90%.Based on the cost,recovery,and purity,it seems that chemical absorption is currently the most cost-effective technology for CO2 capture from flue gas from power plants.However,membrane gas separation is the most promising alternative approach in the future,provided that membrane performance is further improved.     

膜吸收法分离烟气二氧化碳的研究进展

在介绍膜吸收法的基本原理的基础上,主要从系统工艺、吸收液以及所采用的膜接触器结构和膜材料等3个方面对膜吸收法分离烟气中二氧化碳的研究现状进行了分析,并对膜吸收法的发展方向进行了展望.     

季铵盐类化合物水合分离烟道气中CO2的实验研究

利用季铵盐类化合物[四丁基溴化铵（TBAB）、四丁基氟化铵（TBAF）]作为热力学促进剂对CO₂（9.06%,摩尔分数）+N₂（90.94%,摩尔分数）混合气体进行水合分离实验。结果表明：在279.15 K、2.0 MPa下,0.293% TBAF溶液中,CO₂能够在水合物相中富集到37.73%（摩尔分数）,分离因子13.23,回收率28.44%。TBAF对CO₂的富集程度和分离效果要优于TBAB。同时将实验结果与文献中季铵盐类化合物以及同样实验条件下四氢呋喃（THF）水合分离实验结果进行比较,发现本实验的分离效果要低于文献中CO₂-N₂-TBAB体系,分离因子高于同样实验条件下CO₂-N₂-THF体系,但回收率低于CO₂-N₂-THF体系。     

气体膜分离混合气中二氧化碳的研究进展

气体膜分离技术作为碳捕获方案被国际社会认为是最有发展潜力的脱碳方法之一.综述介绍了中空纤维膜接触器、膜结构、系统工艺和吸收剂的研究现状.相对于水和碳酸盐类,醇胺具有的二氧化碳吸收率高、反应热低、反应速度快以及容易再生等优点,在研究与工业过程中是应用最广泛的吸收剂之一.     

膜分离捕集燃煤电厂烟气CO2过程优化设计

全球CO₂的排放量不断升高,导致气候问题频发。“双碳”目标下,如何高效、低成本地捕集燃煤电厂烟气CO₂已经成为迫在眉睫的问题。传统的化学吸收法由于能耗高、成本高、溶剂易挥发等问题严重制约了其发展,而膜法碳捕集因为其操作简单、能耗低、环境污染小等优势被认为是最有前景的捕集方式。本文以PI中空纤维膜为分离膜,建立和求解了气体分离膜模型。并以燃煤电厂烟气CO₂为捕集目标,利用多岛遗传算法求解了膜分离捕集CO₂工艺的不同配置,并优化了分离过程中的关键参数(膜面积、操作压力)。结果显示：在二级膜分离工艺中,二级一段膜分离工艺的第一级膜和第二级膜操作压力分别为5.8 bar和7.1 bar,第一级膜和第二级膜的面积分别为448000 m²和180000 m²时,单位捕集成本为27.36 USD/t CO₂。与二级二段膜分离以及其他几种传统的CO₂捕集方法(MEA法、相变吸收法)相比,二级一段膜分离捕集CO₂的捕集成本和能耗均最小。本研究将为CO₂捕集实现低能耗和低成本化提供依据。     

烟道气中二氧化碳回收技术的研究

介绍了一乙醇胺(MEA)法回收烟道气中二氧化碳的基本原理和工艺流程,指出MEA法具有蒸汽消耗量高、溶液腐蚀性强、MEA易与氧气发生降解反应等缺点。开发了一种从烟道气中回收二氧化碳的新技术,采用的吸收剂是在MEA水溶液中添加了活性胺、抗氧剂和防腐剂的复合溶液。将新技术应用于赤天化集团有限公司烟道气中二氧化碳的回收装置上,试验结果表明,二氧化碳年平均产量提高了25.8%,1m3二氧化碳的蒸汽消耗量可减少3.23kg,并可解决MEA对设备的腐蚀问题。     

环丁砜-二异丙醇胺复合溶液吸收烟气中CO_2实验研究

采用搅拌实验装置,研究环丁砜溶液及不同配比的环丁砜-D IPA复合溶液对烟道气中二氧化碳的吸收和解吸性能,揭示了吸收容量与酸碱度、时间之间的内在联系,并对CO2初始逸出温度、试液再生温度、试液再生率、再生pH下降率进行了细致记录分析。实验结果表明,环丁砜-D IPA复合溶液配比为0.4∶0.6时,吸收效果最佳,吸收量约为0.08 mol,再生温度最低为102.5℃,再生率最高为91.64%。实验结果还表明,环丁砜-D IPA复合体系之间存在弱的正交互作用。     

变压吸附分离工业废气二氧化碳的研究进展

概述了未来人类对过量二氧化碳排放的处理办法,即碳的捕获和存储(CCS).简介了4种二氧化碳的分离工艺及特点和工业中二氧化碳的捕获系统.阐述了变压吸附工艺的基本原理和其在捕获工业废气中二氧化碳上的应用,以及变压吸附分离二氧化碳的工艺在循环结构设计、吸附剂材料和数值模拟等方面的研究进展和国内外的工业化应用.分析了目前该工艺仍存在的问题,指出该技术具有广阔的应用前景.     

环丁砜-二异丙醇胺复合溶液吸收烟气中CO2实验研究

采用搅拌实验装置,研究环丁砜溶液及不同配比的环丁砜-DIPA复合溶液对烟道气中二氧化碳的吸收和解吸性能,揭示了吸收容量与酸碱度、时间之间的内在联系,并对CO2初始逸出温度、试液再生温度、试液再生率、再生pH下降率进行了细致记录分析.实验结果表明,环丁砜-DIPA复合溶液配比为0.4∶0.6时,吸收效果最佳,吸收量约为0.08 mol,再生温度最低为102.5℃,再生率最高为91.64%.实验结果还表明,环丁砜-DIPA复合体系之间存在弱的正交互作用.     

烟道气二氧化碳分离回收技术进展

介绍了物理法、化学法、生物法回收二氧化碳的现有技术,指出了适用范围,并对烟气二氧化碳回收技术进行了展望。物理性回收二氧化碳技术可分为溶剂吸收法、物理吸附法两类;化学性回收二氧化碳技术可分为化学固定技术、化学吸收法、化学吸附法、薄膜分离法和二氧化碳重组法;生物性回收二氧化碳技术可分为微生物回收技术和球石藻回收技术。其中以薄膜分离法最具应用前景。     

AMP-MEA—DETA三元体系吸收烟气CO2实验研究

采用搅拌实验装置,研究AMP-MEA-DETA复合溶液对烟道气中二氧化碳的吸收和解吸性能,揭示了吸收速率、吸收容量与酸碱度、时间之间的内在联系,并对CO2初始逸出温度、试液再生温度、试液再生率进行了细致记录分析。结果表明,AMP—MEA-DETA三组分之间存在负相互作用;其吸收速率、吸收量大于AMP-MEA复合溶液、DETA单组份的吸收速率及吸收容量,小于两者之和;AMP—MEA-DETA三组分的再生温度为103℃左右,再生率为86．5％左右。     

AMP-MEA-DETA三元体系吸收烟气CO_2实验研究

采用搅拌实验装置,研究AMP-MEA-DETA复合溶液对烟道气中二氧化碳的吸收和解吸性能,揭示了吸收速率、吸收容量与酸碱度、时间之间的内在联系,并对CO2初始逸出温度、试液再生温度、试液再生率进行了细致记录分析。结果表明,AMP-MEA-DETA三组分之间存在负相互作用;其吸收速率、吸收量大于AMP-MEA复合溶液、DETA单组份的吸收速率及吸收容量,小于两者之和;AMP-MEA-DETA三组分的再生温度为103℃左右,再生率为86.5%左右。