二氧化碳捕集工艺的研究现状文献综述

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1、文献综述二氧化碳捕集工艺的研究现状1前言全球应对气候变化的核心是减少温室气体排放，其中主要是减少燃煤能源消耗产生的CO2气体的排放。二氧化碳捕集、封存和利用（CCS&U）技术是减少CO2排放的一种有效措施。当前，我国是全球CO2排放第二大国，2004年占世界CO2排放总量的17.8%[1]。2000～2004年间我国CO2排放的增长量占世界同期CO2排放增长量的一半以上，2010年前我国CO2排放量就有可能超过美国，成为世界第一排放大国。我国CO2排放量较快增长的态势将越来越受到国际社会的关注。在“全球发展中心”的统计中

2、尽管排在前十名的美国电厂有两家，但是每年的二氧化碳排放量目前是世界上最大的，将近28亿吨。中国仅次于美国，二氧化碳年排放量为27亿吨。不过，“全球发展中心”预测，到2017年，中国燃煤电厂每年排出的二氧化碳数量将增加60%，远远超过美国。目前，我国现有或者正在建设中的大型燃煤电厂数量为127家，另有72家燃煤电厂正在扩建增加装机容量，所以总数为199家。CO2是碳和含碳化合物氧化的最终产物，是主要的温室气体之一。同时CO2也是地球上最丰富的C资源之一，具有储量大、安全无毒和价廉易得等优点。因此，CO2资源利用具有重大的经

3、济和环境意义。近几十年来，许多化学家都在为CO2的资源化利用而努力。从CO2与环氧化合物出发合成环状碳酸酯是目前CO2资源化利用最典型的成功范例之一。如果在反应过程中不使用有机溶剂，则该过程将是一个符合绿色化学标准的原子经济反应。环状碳酸酯广泛应用于纺织、印染、高分子合成以及电化学领域，同时在药物和精细化工中间体的合成中也占据重要的地位。本项目捕集燃煤电厂烟道气的二氧化碳，并将其作为原料生产。利用最佳的捕集工艺能够有效的提高资源的利用率。如果能够普及将大大的减少我国的二氧化碳的排放，并且将创造极大的经济价值。2二氧化碳的

4、捕集工艺的研究现状目前二氧化碳的捕集工艺主要有MEA法、ECO2法、膜分离法、低温蒸馏法、吸附法及电化学法等。2.1MEA法捕集二氧化碳MEA（乙醇胺）法捕集的基本原理：9根据理论分析，MEA（乙醇胺）与CO2反应生成比较稳定的氨基甲酸盐，在再生过程中需要较多的能量才能分解，导致再生能耗较大。同时氨基甲酸盐对设备的腐蚀性较强，又易形成水垢。MEA与CO2的总反应式如下：CO2+2HOCH2CH2NH2→HOCH2CH2NHCOO-+HOCH2CH2NH3+刘炳成、张煜等[2]（胜利石油管理局，青岛科技大学机电工程学院）根

5、据胜利电厂烟道气的实际数据，设计的胺法捕集二氧化碳工艺流程。流程图如下：图1乙醇胺法脱碳工艺流程示意图工艺流程原理解释：电厂烟道气经过预处理脱硫后，通过引风机进入MEA吸收塔的下部，从下向上流动，与从上而下流动的MEA贫液逆流接触，烟气中的CO2与吸收剂发生化学反应而形成弱联结化合物，脱除了CO2的烟气从吸收塔上部被排出吸收塔，而吸收了CO2的吸收剂富CO2吸收液(简称富液)经富液泵抽离吸收塔，在贫富液热交换器中与贫CO2吸收液(简称贫液)进行热交换后，被送入再生塔中解吸再生。富液中结合的CO2在热的作用下被释放，释放的

6、CO2气流经过冷凝和干燥后进行压缩，以便于输送和储存。再生塔底的贫液在贫液泵作用下，经过贫富液换热器换热、贫液冷却器冷却到所需的温度，从吸收塔顶流入，进行下一次的吸收。李青、余云松等[3]西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室）研究了一种采用化学吸收法的新型供热技术。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。流程图如下：9图2乙醇胺法吸收二氧化碳的流程叶宁等[4,5]利用MEA法捕集烟道气中的二氧化碳，利用收集到的数据，作出如下图所示的工艺流程图。　1冷却塔　2风机　3收塔　4富液泵　5

7、冷凝器　6换热器　7再生塔　8贫液泵　9,10水冷器　11再沸器　12分离器　13地下槽,回流泵　14胺回收加热器　15过滤器图3乙醇胺法回收二氧化碳的工艺流程图图3的工艺流程为：烟道气经洗涤冷却后由引风机送人吸收塔，其中一部分被溶剂吸收，尾气由塔顶排人大气。吸收后的富液从塔底流出,由泵经CO2富液换热器、贫富液换热器，回收热量后送人再生塔再生。再生出的CO2连同水蒸气经富液换热器、水冷器冷却,分离除去水分后得到产品CO29气体。再生气中被冷凝分离出来的冷凝水进人地下槽,用泵送至再生塔。富液从再生塔上部进人,通过汽提解吸

8、部分,然后进人再沸器,使其中的CO2进一步解吸。解吸CO2后的贫液由再生塔底流出,经贫富液换热器换热后,用泵送至水冷器,冷却后进人吸收塔。溶剂往返循环构成连续吸收和解吸CO2的工艺过程。2.2ECO2法捕集二氧化碳ECO2（氨水捕集法）捕集二氧化碳的基本原理如下：由于电厂烟气中CO2含量高达15%，这样，脱除过程所需