固体碳酸盐吸附剂干法捕集二氧化碳实验研究.pdf

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1、第35卷第1期煤炭转化Vo1．35NO．12012年1月C0ALCONVERS10NJan．2012固体碳酸盐吸附剂干法捕集二氧化碳实验研究刘硕"孙玉捧D王秋平D赵晓凤D徐智策’赵风云。’摘要以负载型固体碳酸盐为吸附剂，采用流化床反应器对烟道气中二氧化碳的捕集进行了研究．测定了不同吸附剂、操作温度和反应时间对吸附效果的影响及吸附剂再生性能．结果表明，吸附剂为负载的固体碳酸钠，在65。C～85。C范围内，吸附时间为4min～10min，二氧化碳的脱除率达97．5，吸附剂经过10次再生后达到稳定状态，可以长期使用．关键词固体碳酸盐，流化床，CO中图分类号X773开展了碱金属吸附剂(K

2、CO。和NaCO。)干法捕集0引言CO。的研究，通过制备可以干法再生的钠基吸附剂，对各种负载型的钠基吸附剂的碳酸化反应性质CO。的排放速度正随着人类利用能源速度的进行了相关研究．赵传文等[】,123对固体碳酸盐吸附增长而迅速地增长．作为CO。的主要排放源，化石法进行了相关研究，研究表明经KHCO。分解制得燃料在21世纪仍将继续主导热力和电力生产，发电的六方晶系KCO。碳酸化转化率在20min内可以的碳排放量占全球总排放量的37．5，电厂烟道气达到89％．付东等口在煤灰粉和煤渣上负载碳酸钾是CO长期稳定集中的排放源．_1燃煤烟道气中制备了CO吸附剂，该吸附剂达到吸附饱和时间为CO的

3、浓度在13％～18之间。。]，工业上对CO。的10min，在61C～68。C具有较佳吸附能力．上述研富集方法有膜分离法、低温精馏法、吸收法和吸附法究在机理上验证了化学吸附法的可行性，也制备了等．上述CO的捕集方法各有特点：膜分离法装负载型固体吸附剂，但是并没有在类似工业化设备置简单，投资少，但是需要对膜进行前处理，难以得上进行实验．本实验以上述研究为基础，以负载在到纯度较高的CO．低温精馏法能耗高且投资大，分氧化铝颗粒上的固体碳酸盐为吸附剂，在流化床离效果差，适用于CO体积分数较高的情况．_6吸吸附反应器里开展对烟道气中二氧化碳的捕集实收法主要是化学吸收法，利用吸收剂与CO发生反

4、验研究．应达到吸收的目的，化学吸收法对CO的脱除效果较好，可以达到99．9．缺点是成本较高，二次污染1实验部分严重，不符合国家节能减排要求．_7吸附法中比较成熟的是物理吸附法，此法工艺过程简单、能耗低且技燃煤电厂烟道气经脱硫和脱硝之后，其组成(体术先进，但是对CO回收率较低并且吸附剂容量有积分数)为N：：82～89，CO：8～15％，O：限，需要大量吸附剂频繁进行吸附解吸操作L8；吸附3～5％，还有少量的SO．模拟烟道气的配置见第法中另一种就是化学吸附法，利用CO与固体吸附79页图1，CO。含量控制在10～18．采用气相剂发生化学反应而达到脱除CO的目的，通过升温色谱仪分析吸附和

5、解吸后出口气体中CO。的含量．操作可以实现吸附剂的再生．该法不仅具有物理法固体吸附剂采用在Al。O3上负载吸附组分．其反应原吸附法操作简单和能耗低(比物理吸附法少2O)理如下：等优点，还具有化学吸收法的吸附容量大和吸附速M2CO3+H2O+COz——MHCO3率快等优点，特别适合从常压、低温与低CO含量MHC03一M2CO3+H2O+CO2的烟道气中捕集CO．2001年开始，美国RTIc。。]实验装置见第79页图2．每次实验称取500g*河北省自然科学基金资助项目(B2OLOOOO839)和河北科技大学科技立项课题(20090282)1)硕士生；2)讲师；3)副教授，河北科技大学

6、化学与制药工程学院，050018石家庄收稿日期：2011-03—15；修回日期：201卜O4—2O第1期刘硕等固体碳酸盐吸附剂干法捕集二氧化碳实验研究固体碳酸盐吸附剂，吸附床层的温度由反应器外加除效果较好，在反应初期迅速达到最高值并且持续热套提供，内部测温热电偶控制．气体通过减压阀减时间较长，碳酸钠的效果略好于碳酸钾．文献[-12]报压，用转子流量计控制混合气的流量，通过水饱和器道，KCO。在有HO存在的条件下迅速转化为带人反应所需的水汽，进入到流化床反应器中进行KCO。·1．5HO，不利于与CO。发生反应，而由吸附反应．KHCO。分解而成的K。cO。则不存在此问题．所以Pres

7、surePressure3吸附剂对CO的脱除率较低．gaguegagueCarbondioxideMixtureNitrogencylinderscylinderscylinders图3不同吸附剂对COz的脱除率随时间变化关系图1配制模拟烟道气装置Fig．3DifferentabsorbentofCO2removalFig．1Confectingsimulationstackdeviceratechangeswithtimerelationship96、母s02．2反应时间对Co