石灰石和白云石高温循环脱除CO2过程分析

在N2气氛和高浓度CO2气氛两种典型锻烧气氛下,对石灰石和白云石在循环煅烧/碳酸化捕集CO2过程中的主要系统参数包括长周期循环碳酸化转化率、平均碳酸化转化率、CO2捕集效率和煅烧炉能量需求进行了实验研究和计算分析.结果表明,吸收剂补充流率和吸收剂循环流率对平均碳酸化转化率、CO2捕集效率和煅烧炉所需能量具有直接影响.在...     

利用蛭石增强石灰石对CO2的循环捕集效率

天然石灰石经高温煅烧分解后所得CaO可以作为捕集CO2的吸收剂,用来捕集水泥、煤电等工业烟气中的CO2.但是由于烧结现象导致钙基吸收剂的循环碳酸化率在多次循环之后会发生迅速衰减,基于此,我们提出利用具有天然纳米片层结构的蛭石对石灰石颗粒表面进行修饰改性,以便提高石灰石颗粒的抗烧结能力及其循环捕集CO2的能力.利用TGA以及SEM对蛭石改性的石灰石进行了表征.试验结果表明:蛭石对石灰石改性有效果,当其添加量为1 wt％时,可以使石灰石的第一次循环碳酸化率提高8.21％.     

利用凹凸棒改性石灰石增强CO2循环捕集效率

石灰石作为天然的CO2吸收剂,可有效的捕集烟气中的CO2,但随着循环反应次数的增加,石灰石颗粒表面会发生严重的烧结,使其酸化率迅速发生衰减.本文中利用自然界储量丰富的凹凸棒石对石灰石颗粒进行改性来减缓这一现象的发生,从而提高其CO2的循环捕集效率.凹凸棒石具有的天然纳米纤维状结构可有效的减少石灰石颗粒之间的相互接触,延缓石灰石的烧结团聚现象,从而提高其碳酸化率.实验结果表明:凹凸棒石原矿和提纯后的凹凸棒石均可作为添加剂提高石灰石对CO2的捕集效率,其中经过提纯处理后的凹凸棒石的改性效果最好;通过比较凹凸棒石改性前后的钙基吸收剂经过多次CO2捕集循环后的颗粒微观形貌的变化,可以发现经过凹凸棒石改性后的石灰石颗粒表面仍留有较多的孔道,使其抗烧结能力得到大幅的提高.     

CO2捕集技术的研究进展

介绍了近年来二氧化碳捕集技术路线和国内外的有关研究项目,分析了各种方法的分离原理及优缺点。并对二氧化碳捕捉技术发展前景进行了展望。     

碳基材料改性石灰石增强其对CO2的捕集效率

在水泥行业中,石灰石不仅是生产水泥的原料,而且也可以用来捕集废气中的CO2.但是,它的捕集效率会因其颗粒表面在经过几次捕集循环后发生烧结而严重降低.在本文中,我们利用不同种类的碳基材料(炭黑、石墨、竹炭和椰壳炭)来改性石灰石,提高其CO2捕集效率.碳基材料的引入可以改变石灰石颗粒的形貌:在煅烧过程中,碳颗粒在CO2的捕集循环前期起到支撑骨架的作用,循环后期碳颗粒在完全燃烧后,会产生孔洞,从而增加石灰石颗粒的比表面积,延缓烧结,提高循环煅烧/碳酸化率.实验研究表明,椰壳碳颗粒改性后的石灰石的CO2捕集效率比纯石灰石提高13％.     

燃烧后CO_2捕集技术研究

对燃烧前、燃烧后CO2捕集以及富氧燃烧3种CO2捕集技术的特点,以及适用于燃煤电厂的燃烧后CO2捕集技术进行了介绍,分析了吸收分离法、吸附分离法和膜分离法的原理及优缺点。其中,化学吸收法应用最广,但再生能耗大,运行成本高;吸附法虽再生能耗小,但对CO2选择性低,吸附能力有限;膜分离法目前仍处于实验室研究阶段,但应用前景巨大。对上述技术整合形成复合技术以及对新材料进行开发将有助于克服现有CCS技术面临的困难。     

基于CO2原位捕集的生物质热解制氢

以谷壳作为生物质研究对象,在石英管反应器中研究了基于CO₂原位捕集的谷壳热解制H₂,考察了不同温度、不同的CO₂捕集剂（CaO）配比对其热解的产气量、气体中H₂的体积分数的影响。实验结果表明,谷壳热解的产气量随温度的升高而增大,当反应温度在800℃时有最大产气量340mL/g;捕集剂CaO的添加通过原位吸收CO₂促进相关反应向生成氢气的方向移动。在600℃,不同比例CaO下CO₂体积分数都保持在22%左右,谷壳热解产生的气体中H₂的体积分数为14%~26%;在700℃,当CaO与生物质质量比为1：4时,添加CaO捕集剂能够较好地捕集CO₂,有效提高H₂的体积分数,此时获得较高的H₂产率41%,较低的CO₂体积分数16%,CaO的捕集率为64%;GC-MS表征分析发现,CaO在800℃的温度下对热解过程中产生的焦油有部分催化裂解效果。     

CO2的回收和捕集技术进展

本文介绍了几种常用的CO2:回收利用方法及世界各大公司利用这些方法进行改进的效果,从而提高了CO2的回收利用率.     

CO2捕集技术的研究现状

针对目前主要的CO2捕集技术进行了综述,总结了各种技术的优缺点,并阐述了各种方法目前存在的问题,指出了可能的改进方法,并提出未来CO2捕集技术研究的重点以及方向.     

烟道气中CO2捕集技术探讨

阐述了电厂烟道气中CO2捕集回收的各种工艺方法,并简要分析了各种捕集回收工艺中存在的问题,然后对二氧化碳捕捉技术发展前景进行了展望。     

镁负载CaO基吸附剂捕集CO2性能及抗烧结机理

复合钙基吸附剂制备成本过高是限制其工业化应用的主要瓶颈问题。本文以不可溶的CaCO₃和Ca(OH)₂作为钙源,通过燃烧合成法制备钙镁复合吸附剂,在双固定床反应器上研究了其循环捕集CO₂性能。结果显示：制备得到的钙镁复合吸附剂具有更发达的孔隙结构,吸附剂表面Ca和Mg分散均匀,MgO均匀分布于CaO晶粒之间,有效提高了钙镁复合吸附剂的抗烧结特性,因此钙镁复合吸附剂循环反应过程中具有高捕集CO₂活性。以Ca(OH)₂作为钙源时,燃烧合成过程中Ca和Mg均匀同时析出,分散更加均匀,有效避免了CaCO₃作为钙源时Mg的团聚问题,因此得到的钙镁复合吸附剂循环捕集CO₂性能最优。最佳的Ca/Mg摩尔比为(8∶2)~(7.5∶2.5)。本研究以不可溶钙源制备得到高活性钙镁复合吸附剂,有效控制了吸附剂成本,具有更好的工程应用前景。     

Experimental investigation of a circulating fluidized‐bed reactor to capture CO2 with CaO

Calcium looping processes for capturing CO₂ from large emissions sources are based on the use of CaO particles as sorbent in circulating fluidized‐bed (CFB) reactors. A continuous flow of CaO from an oxyfired calciner is fed into the carbonator and a certain inventory of active CaO is expected to capture the CO₂ in the flue gas. The circulation rate and the inventory of CaO determine the CO₂ capture efficiency. Other parameters such as the average carrying capacity of the CaO circulating particles, the temperature, and the gas velocity must be taken into account. To investigate the effect of these variables on CO₂ capture efficiency, we used a 6.5 m height CFB carbonator connected to a twin CFB calciner. Many stationary operating states were achieved using different operating conditions. The trends of CO₂ capture efficiency measured are compared with those from a simple reactor model. This information may contribute to the future scaling up of the technology. © 2010 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 57: 000–000, 2011     

Integration of a Ca looping system for CO2 capture in existing power plants

This work analyses a Ca looping system that uses CaO as regenerable sorbent to capture CO₂ from the flue gases generated in power plants. The CO₂ is captured by CaO in a CFB carbonator while coal oxycombustion provides the energy required to regenerate the sorbent. Part of the energy introduced into the calciner can be transferred to a new supercritical steam cycle to generate additional power. Several case studies have been integrated with this steam cycle. Efficiency penalties, mainly associated with the energy consumption of the ASU, CO₂ compressor and auxiliaries, can be as low as 7.5% p. of net efficiency when working with low‐CaCO₃ make‐up flows and integrating the Ca looping with a cement plant that makes use of the spent sorbent. The penalties increase to 8.3% p. when this possibility is not available. Operation conditions aiming at minimum calciner size result in slightly higher‐efficiency penalties. © 2010 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 2011     

钙循环捕集CO2后CaO的水合/脱水热化学储热性能

提出了基于CaO的钙循环捕集CO₂与CaO/Ca(OH)₂体系热化学储热耦合新工艺,在双固定床反应器上,研究了循环捕集CO₂中煅烧条件和碳酸化条件对CaO储热性能的影响,探究CaO循环捕集CO₂过程和循环水合/脱水储热过程的相互作用。研究表明,多次循环碳酸化/煅烧捕集CO₂后CaO仍具有较高储热性能,10次循环捕集CO₂后再经10次储热循环,CaO水合转化率可达0.66mol/mol。与苛刻煅烧条件相比,温和煅烧条件下经历多次循环捕集CO₂后CaO的储热性能更高。在碳酸化气氛中加入水蒸气对经历多次循环捕集CO₂后CaO储热性能的影响不大。钙循环捕集CO₂过程和水合/脱水循环储热过程能够相互促进。该工艺有望同时实现CO₂捕集和储热,具有一定的应用前景。     

负载型K2CO3/Al2O3二氧化碳吸收剂的碳酸化反应特性

引言 全球变暖已经成为一个备受关注的环境问题.据预测,如不采取积极的温室气体减排措施,从现在起到2100年,全球近地面平均气温将继续升高1.4～5.8℃[1].CO2是主要的温室气体,而我国燃煤电厂是CO2排放量最大、最集中的化石燃料燃烧场所.因此研究和开发适用于燃煤电厂的CO2减排技术至关重要.     

CO2载体CaO循环煅烧/碳酸化反应的分形特征

捕捉煤燃烧释放出的CO₂时,作为CO₂载体的CaO微观结构特性对其循环碳酸化性能具有显著影响。采用分形维数作为表征CaO微观结构的特征参数,研究在循环煅烧/碳酸化反应过程中CaO的分形特征及其对CO₂捕捉性能的影响规律。结果表明,随着循环次数的增加CaO分形维数逐渐下降,CaO孔道也由粗糙和不规则变得越来越平滑和有规则性。煅烧温度升高则CaO分形维数下降。分形维数较大的CaO具有较高的碳酸化速率。在碳酸化过程的前10 min内CaO的分形维数迅速减小,此后随时间变化缓慢。在分形维数D≤2.61的实验范围内,CaO分形维数与其循环碳酸化转化率呈线性正相关;当D＞2.61时,可能存在临界分形维数D_cr,当D＞D_cr时随着分形维数的进一步增大CaO转化率反而减小。     

TiO2掺杂对Na2CO3/Al2O3吸收剂CO2捕捉性能的影响

钠基固体吸收剂脱除燃煤烟气CO₂技术具有反应温度低、能耗低等优点,日益受到学术界的关注。该技术的主要不足是吸收剂的活性成分碳酸钠与CO₂的反应（碳酸化反应）活性较低。针对这一问题,本文旨在研制一种新型改性钠基固体吸收剂,采用活性氧化铝作为载体、TiO₂作为掺杂剂进行改性,利用热重分析装置、XRD、SEM和氮吸附仪研究钠基固体吸收剂的CO₂捕捉性能。结果表明：掺杂TiO₂后,钠基固体吸收剂与CO₂的反应速率加快,CO₂捕捉量增加;反应前后除TiO₂外无其他含Ti化合物生成;碳酸化反应产物为NaHCO₃和Na₅H₃（CO₃）₄;然而TiO₂掺杂过多会堵塞吸收剂的微观孔道,不利于甚至阻碍碳酸化反应的进行,因此,TiO₂的掺杂量应控制在一定的范围内。     

Adsorption microcalorimetry applied to the characterisation of adsorbents for CO2 capture

The present work presents the design, assembly and experimental validation of a microcalorimetric device coupled to a volumetric adsorption setup applied to the characterisation of adsorbents for carbon dioxide (CO₂) capture. Three adsorbents were evaluated for CO₂ adsorption at 273 K in the pressure range of vacuum to 101 kPa. The data for CO₂ on zeolite 13X agreed well with the available data reported in the literature, thus validating the device, which also provided reproducible results with an activated carbon sample. For the amine‐modified zeolite, the differential enthalpy at lower coverage was increased by a factor of 1.7 as compared to the zeolite matrix. This points out to the potential of such technique to characterise heterogeneities introduced by amine impregnation. However, the adsorption uptake was decreased by factor of 2.7 at 101 kPa. This fact suggests that amino groups may be blocking some physisorption sites, leading to restricted chemisorption on the outer surface. Thus, the main novelty of this study is the simultaneous measurement of adsorption isotherms and respective differential enthalpy curves for amine‐impregnated adsorbents, which may be considered a fingerprint of the modified surface chemistry. This work has been carried out in the framework of a cooperation project between three South American universities and is part of the effort to develop and fully characterise adsorbent materials intended for CO₂ capture. © 2012 Canadian Society for Chemical Engineering