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。     

焦炉多余热回收系统的分析及优化

为了研究焦炉多余热回收系统中能量的利用情况，依据分析理论，通过对某焦化厂实际案例的计算，对现有的余热回收方案进行分析，指出3个子系统运行过程中的能量回收的薄弱环节。结果表明：干熄焦、荒煤气、烟气余热回收系统的效率分别为55.16%、17.18%、51.75%，干熄焦系统的损主要为换热过程中产生的不可逆换热损失，荒煤气系统的损主要为出口损以及不可逆换热损失，烟道系统的损主要为烟气出口损。在此基础上依据各等级能量匹配利用的原则对原方案进行优化，并使用分析理论对其计算并分析。结果表明：优化过后的余热回收系统的总效率为58.72%，相比优化之前提高了11.07%，系统总不可逆换热损降低了155.49MJ/t干煤。     

以煤为原料中型合成氨厂节能分析

运用夹点技术分析了某化工厂中型合成氨装置的换热网络，发现现有换热网络中有较多能量利用不合理的地方。本文提出两套节能改造方案，方案一不改变现有装置的蒸汽利用系统，适当改变现有换热系统的物流匹配，充分利用现有换热网络余热，使合成氨综合能耗下降１０％；方案二根据工艺过程要求优化蒸汽利用系统，进行热电联产，合成氨综合能耗降低１７．９％。节能改造的投资回收期一年左右。     

燃气-蒸汽联合循环电厂烟气CO2捕集与干冰联产技术的研究

烟气二氧化碳捕集与利用技术是火电厂碳减排的重要手段。本文对烟气二氧化碳捕集技术进行了介绍,并选用基于混合胺溶液的化学吸收法,设计了一种用于燃气-蒸汽联合循环电厂的烟气二氧化碳捕集与干冰联产技术工艺,可实现烟气中二氧化碳捕集,并用于食品级和工业级干冰的生产。     

电厂烟气CO_2胺法捕集工艺模拟优化

本文根据胜利电厂烟气实际数据,设计了胺法捕集二氧化碳工艺流程,基于ProⅡ软件对烟气二氧化碳吸收和解吸过程进行了数值模拟,分析了不同种类吸收液、MEA浓度和循环量,吸收温度和解吸温度对二氧化碳捕集效果的影响,对不同种类吸收剂进行了优化筛选以及工艺参数的优化.     

基于自热再生的化学吸收法CO2捕集工艺模拟及节能分析

基于能量集成,将化学吸收CO_2捕集工艺与烟道气余热回收单元耦合,应用自热再生理论对其优化,挖掘捕集过程高耗能单元的节能潜力,并使用计算机模拟软件Aspen Plus对该过程建模分析。优化后的捕集工艺实现了捕集过程反应热的回收,将塔顶蒸气的冷凝潜热回收作为塔底再沸器的热源,合理利用了烟道气余热和换热后的贫液能量,降低了系统对额外热源的需求。模拟结果表明,优化后的捕集工艺最小能耗为1.46 GJ/(t CO_2),节能约41.36%。综合投资成本和运行费用对工艺进行经济性评价,优化后的捕集成本为326.70 CNY/(t CO_2),较传统化学吸收法降低了12%。     

煤矿自备电厂余温余热利用探讨

柴里煤矿综合利用自备电厂通过分析影响机组热效率的因素,制定了合理的余热回收和改造方案,开展了冷渣机换热回收余热、水冷空压机加热除盐冷却水回收余热、除氧器排汽回收利用、尾部烟气余温换热收集应用和冷凝式机组小机组简易改造等工作,大幅提高了机组热效率和电厂的经济效益、环保效益。     

焦炉烟气有机胺脱硫工艺研究

采用有机胺吸收焦炉煤气中的SO_2,并利用余热锅炉对高温烟气余热进行回收,回收的热量供给吸收了SO_2的富胺,将有机胺再生,并得到纯净的气体SO_2。气体SO_2必须经过后续处理,可以做成液体SO_2运输,也可以经过催化转化成SO_3,再用硫酸吸收生产98%或者93%的浓硫酸。焦炉烟气有机胺脱硫效率高,得到的气体SO_2可以与AS煤气脱硫工艺有机结合,得到的液硫纯度高达99.8%,与其他产品相比,是一种高附加值的产品。     

苯乙烯装置换热网络的集成与分析

采用夹点技术对已采用蒸汽凝液余热部分回收的苯乙烯装置进行了能量利用分析,分析表明:现行换热网络需加热公用工程22024.8 kW,通过对换热网络的夹点分析和计算,可得该装置的最小加热公用工程为21489.89 kW,最小冷却公用工程为27064.85 kW.在充分考虑了现行换热网络已有的结构和特点后,提出了最大限度的回收能量的换热网络改造方案.     

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%。     

低分压CO_2回收新技术捕集燃煤电厂烟气CO_2

基于分子模拟和设计,开发了以一乙醇胺(MEA)为主溶剂,优选添加了活性胺、抗氧化剂和缓蚀剂组成了适用于回收低分压CO2的优良复合吸收剂,在华能北京热电厂建立了我国第1套燃煤电站烟气CO2捕集示范装置,并完成了运行测试。结果表明:CO2回收装置出来的CO2纯度为99.5%(体积分数),每tCO2蒸汽消耗为3.5GJ,每tCO2溶液消耗小于1.5kg。该套装置的建成和各项指标试验的进行将为我国大规模推广电站CO2捕集奠定基础。     

膜吸收法回收烟气中CO_2的过程研究

对膜吸收法回收CO2技术进行了研究,针对膜吸收CO2的特点,筛选出了适合的膜组件和有机胺配方溶液,建立了1套用于连续吸收和解吸试验的模拟装置,并进行了连续试验。研究了气体流量、溶液流量、吸收温度等操作条件对吸收效果的影响,考察了配方溶液在降低碳回收过程能耗方面的优势,在CO2捕集率达到80%时,新配方溶液再生能耗较相同浓度的乙醇胺溶液降低了29.7%。     

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%。     

CO2化学吸收法中再生气的陶瓷膜余热回收特性

在CO₂化学吸收法工艺中,采用富液分流工艺,利用在贫富液换热器前分流的冷富CO₂吸收剂溶液回收再生塔顶排出的热再生气（一般为CO₂和水蒸气混合气）的余热,有助于降低CO₂再生热耗。本文在乙醇胺（MEA）基富液分流化学吸收工艺中,以纳米级多孔亲水陶瓷膜作为分流冷富液和热再生气之间的换热介质,利用水的热质耦合传递强化余热的回收性能。以余热回收通量为指标,探讨了分流的MEA富液流量、温度、质量分数、CO₂负荷和热再生气流量及再生气中水蒸气摩尔分数对陶瓷膜热回收性能的影响,并对比了不同分离层孔径陶瓷膜的余热回收性能。结果显示,陶瓷膜的余热回收性能随MEA富液流量的增加而增加,但却随富液温度的升高而大幅下降。同时,随着气体流量和再生气中水蒸气摩尔分数的增大,热回收通量均会增大。由水传质所引发的对流换热对热回收通量具有促进作用,可占总热回收量的10%左右。由于CMHE-10陶瓷膜的分离层孔径与孔隙率均大于CMHE-4陶瓷膜,因而其水传质通量大于CMHE-4陶瓷膜。但CMHE-10陶瓷膜的有效热导率却低于CMHE-4陶瓷膜,因而热回收过程中其水蒸气的冷凝总量要小,导致其热回收性能低于CMHE-4陶瓷膜。     

Preliminary analysis of process flow sheet modifications for energy efficient CO2 capture from flue gases using chemical absorption

The energy penalty associated with solvent based capture of CO₂ from power station flue gases can be reduced by incorporating process flow sheet modifications into the standard process. A review of modifications suggested in the open and patent literature identified several options, primarily intended for use in the gas processing industry. It was not immediately clear whether these options would have the same benefits when applied to CO₂ capture from near atmospheric pressure combustion flue gases. Process flow sheet modifications, including split flow, rich split, vapour recompression, and inter-stage cooling, were therefore modelled using a commercial rate-based simulation package. The models were completed for a Queensland (Australia) based pilot plant running on 30% MEA as the solvent. The preliminary modelling results showed considerable benefits in reducing the energy penalty of capturing CO₂ from combustion flue gases. Further work will focus on optimising and validating the most relevant process flow sheet modifications in a pilot plant.     

Reduction of amine mist emissions from a pilot-scale CO2 capture process using charged colloidal gas aphrons

In the CO₂ capture process from coal-derived flue gas where amine solvents are used, the flue gas can entrain small liquid droplets into the gas stream leading to emission of the amine solvent. The entrained drops, or mist, will lead to high solvent losses and cause decreased CO₂ capture performance. In order to reduce the emissions of the fine amine droplets from CO₂ absorber, a novel method using charged colloidal gas aphron (CGA) generated by an anionic surfactant was developed. The CGA absorption process for MEA emission reduction was optimized by investigating the surfactant concentration, stirring speed of the CGA generator, and capture temperature. The results show a significant reduction of MEA emissions of over 50% in the flue gas stream exiting the absorber column of a pilot scale CO₂ capture unit.     

Comparison of solvent performance for CO2 capture from coal-derived flue gas: A pilot scale study

The performance of a proprietary solvent (CAER-B2), an amine-carbonate blend, for the absorption of CO₂ from coal-derived flue gas is evaluated and compared with state-of-the-art 30 wt% monoethanolamine (MEA) under similar experimental conditions in a 0.1 MWth pilot plant. The evaluation was done by comparing the carbon capture efficiency, the overall mass transfer rates, and the energy of regeneration of the solvents. For similar carbon loadings of the solvents in the scrubber, comparable mass transfer rates were obtained. The rich loading obtained for the blend was 0.50 mol CO₂/mol amine compared to 0.44 mol CO₂/mol amine for MEA. The energy of regeneration for the blend was about 10% lower than that of 30 wt% MEA. At optimum conditions, the blend shows promise in reducing the energy penalty associated with using industry standard, MEA, as a solvent for CO₂ capture.     

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。