LDH在大气污染治理中的应用.doc

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1、LDH在二氧化碳捕集中的应用1. CO2 分离技术现状 无论是燃烧前脱除系统还是燃烧后捕集系统，其关键技术都是CO2 的分离。根据过程机理，目前CO2 分离方法主要有：吸收法、吸附法、膜分离法、低温分离法等。 1.1 吸收法 吸收法根据吸收机理及所采用吸收剂的不同又分为：物理吸收法、化学吸收法、物理化学吸收法。 1.1.1 物理吸收法 物理吸收法就是溶剂吸收CO2 仅通过物理溶解作用，CO2 与溶剂之间不发生化学反应。其主要优点是：①吸收剂在高压及低温条件下单位溶剂吸收CO2量多，吸收剂循环量少；②溶剂再生比较

2、容易，只要减压闪蒸或用惰性气体气提即可达到再生效果，再生热耗低；③溶剂选择性好，无腐蚀，性能稳定。物理吸收法中低温甲醇洗技术在脱碳要求高（Φ(CO2)＜20×10- 6）、CO2 捕集量大的大型装置中应用较多，引进技术主要有林德和鲁奇低温甲醇洗技术，国内有大连理工大学和化学工业第二设计院低温甲醇洗技术。南化集团研究院开发的NHD 法CO2捕集技术，与国外的Selexol 技术相似，脱碳后净烟气中CO2 的质量浓度为0.2%，近年来在中小型合成氨、甲醇装置上应用较多，其优点是与低温甲醇洗相比投资较低，工艺较为简单

3、。水洗法为较古老的一种CO2 捕集方法，现在已基本不用。N-甲基吡咯烷酮(Purisol)为鲁奇公司的专利技术，在国内应用业绩极少，溶剂在国内生产厂家不多，价格较高。碳酸丙烯酯法(PC)在国内中小型化工厂仍有使用，其缺点是溶剂损耗高，易造成硫堵[1]。 1.1.2 化学吸收法 化学吸收法是利用CO2 为酸性气体的性质，以弱碱性物质进行吸收，然后加热使其解吸，从而达到脱除CO2 的目的。其主要优点是吸收速度快、净化度高，CO2 回收率高，吸收压力对吸收能力影响不大。其缺点为：①再生热耗大；②溶剂与其他气体（如O2

4、、SO2 或CoS、NOx ）发生不可逆的化学反应，生成难以分解的产物，从而影响吸收剂的吸收效率；③由于吸收剂多为碱性溶液，对吸收塔、再生塔及相应管线造成腐蚀。目前典型的化学吸收剂为烷基醇胺和热钾碱溶液。其中热钾碱法主要用于CO2 分压和总压较高的气体中CO2 的捕集，在中型化工厂应用较多，其缺点是溶液腐蚀性较强。烷基醇胺法主要有MEA、DEA 法等，目前在化工厂中使用不多，主要用于电厂烟气、石灰窑排放气中的CO2 的捕集，其优点是可用于CO2 分压和总压均较低的气体中CO2 的捕集，缺点是能耗高，腐蚀性强。 

5、1.1.3 物理化学吸收法 其特点是将2种不同性能的溶剂混合，使溶剂既有物理吸收功能又有化学吸收功能。溶剂的再生热耗比物理吸收法高又比化学吸收法低，如环丁砜法、常温甲醇洗法（Amisol）、MDEA 法。其中MDEA 法引进有DOW公司技术、鲁奇公司技术和巴士夫公司技术，国内有南化集团研究院技术，主要吸收剂均为MDEA，由于添加的活化剂不同，使其选择性、吸收能力、再生能耗有所区别。环丁砜法因其溶剂腐蚀性较强，现使用的工厂不多，常温甲醇洗法在国内仅有试验装置，未实现大规模工业化应用。 1.2 吸附法 吸附法是通过

6、吸附体在一定的条件下对CO2 进行选择性地吸附，然后通过减压或升温的方式将CO2解析出来，从而达到分离CO2 的目的。按照改变的条件，主要有变温吸附法（TSA）和变压吸附法（PSA）。由于温度的调节控制速度很慢，在工业中较少采用变温吸附法。吸附法主要依靠范德华力将CO2吸附在吸附体的表面，吸附能力决定于吸附体的表面积以及操作的压(温)差，吸附前需将原料气中的SOx及H2O除去，避免这些气体使吸附剂中毒，这种方法需要大量的吸附体，一般效率较低、投资较高。目前处理能力最大的变压吸附装置是山东瑞星化工有限公司设备，处

7、理能力为146 000 m3/h。 1.3 膜分离法 膜分离法是根据在一定条件下，膜对气体渗透的选择性把CO2 和其他气体分离开。按照膜材料的不同，主要有高分子膜、无机膜以及正在发展的混合膜和其他过滤膜。膜分离法是一种能耗低、无污染、操作简单、易保养的清洁生产技术。目前膜分离法分离出来的CO2 纯度不高，需采用多级提纯，如果进行多级提纯还应提高气体入口的压力。膜分离法目前还处于实验室研究阶段，如何研究出一种同时具有高选择性和高透过率的膜材料是未来研究的方向[2]。 1.4 低温分离法 低温分离法是基于混合气体中

8、不同组分具有不同气化和液化特性将气体分离的方法。CO2 的临界温度为31℃，临界压力为7.63 MPa，理论上来说，CO2低温分离简单易行，但是随着分离过程的进行，CO2的分压会越来越小，分离会越来越困难，因而造成CO2 回收率低。通常低温分离法主要用于CO2 含量大于90%的气体CO2 的提纯。1.5 几种分离CO2的方法比较 从目前技术的进展来看，吸收法是最成熟、应用最广泛的CO2