《CO2捕集技术》.ppt

CO2捕集与封存技术第二章CO2吸收分离技术第二章CO2吸收分离技术2.1.1CO2物理吸收分离原理2.1.2CO2化学吸收分离原理2.2CO2化学吸收分离关键技术工艺配置：不循环工艺、循环工艺。（吸收剂是否循环）

不循环：工艺配置简单，净化能量消耗小，吸收剂消耗费用增加，废液吸收剂处理困难。
循环：吸收剂消耗少，能耗高，工艺配置复杂。（采用较多）

典型CO2化学吸收分离五大系统：
吸收装置、解吸装置、能量交换装置、系统动力装置、系统辅助装置。82.2.1吸收剂优化选择电厂烟气特征：烟气分压低、流量大、处理前后压降要求高。
目前电厂常用吸收剂：一乙醇胺（MEA）
缺点：再生能耗大、易与杂质气体反应、高温腐蚀、黏度偏大、价格偏高。

新吸收剂研究方向：
1.氨水:效率优于MEA，价格优势；易挥发，再生分离困难，易二次污染。
2.离子液体：新型熔融盐，高CO2吸收负荷，再生简单；黏度高，易分解产生毒性。
3.混合胺：一二级醇胺CO2反应效率高，三级醇胺CO2吸收负荷高。传统化学吸收法反应设备：填料塔。

优点：技术成熟，强有力的市场应用。
缺点：混合、传质速率低，塔设备尺寸巨大，气液直接接触导致吸收剂夹带、沟流、鼓泡等。

降低尺寸和投资的关键：
1.反应设备传质强化（填料革新、应用新吸收设备）
2.解决气液接触操作问题

新设备：中空纤维膜反应器、超重力旋转反应器2.2.3高效低能耗富液再生技术1.碳酸钾法
CO2+K2CO3+2H2O=2KHCO3
适用于合成氨工艺气、天然气和粗氢气回收CO2
活化热碳酸钾法：提高吸收温度、压力，同一温度下降压解吸
反应速率提高，需加入活性剂提高吸收、解吸速率并减轻腐蚀。

2.Solfinol法
物理-化学法，低压：有机胺与CO2反应，高压：CO2物理溶解。缺点：溶剂易降解，价格高

3.醇胺法
分子含羟基（可使蒸汽压降低增加水溶性）、胺基（使水溶液显碱性）与CO2反应机理相当复杂。吸收能力决定于其碱性强弱。2.3CO2化学吸收分离工艺设计2.3.3物料平衡计算
（1）气液平衡关系；
（2）操作线方程以及最小液气比
（3）解吸过程的最小液气比

2.3.4填料吸收塔和解析塔设计
（1）填料选择。
（2）塔径计算
（3）塔高计算第三章CO2吸附分离技术目录3.1吸附分离原理3.1吸附分离原理3.1.1吸附机理3.1.1吸附机理3.1.2吸附热力学3.推导过程：
吸附速度与气体压力成正比，也与未吸附气体分子的空着的表面成正比，因此吸附速度Ra为：令二.多分子层吸附理论BET方程
1.基本观点：
BET理论认为，物理吸附是由VanderWaals力引起的，由于气体分子之间同样存在VanderWaals力，因此气体分子也可以吸附在已经被吸附的分子之上，形成多分子层吸附。
2.BET方程建立的几个假设：
与Langmuir方程相同的假设
第一层的吸附热是常数，第二层以后各层的吸附热都相等并等同于凝聚热
吸附是无限层θ0θ1θ2θ3
(9)4.BET方程对Ⅱ型和Ⅲ型等温线的解释
临界温度以下气体分子在开放的固体表面发生吸附时，往往呈Ⅱ型和Ⅲ型等温线，其中Ⅱ型等温线比较常见。Ⅱ型和Ⅲ型等温线在形状上有所不同，区别在于C值的不同。当C值由大变小，等温线就逐渐由Ⅱ型过渡到Ⅲ型。当C较小时，即EL》El时，也就是固体表面与被吸附分子之间的作用力比较弱，而被吸附的分子之间作用力比较强，这时通常得到的是Ⅲ型等温线。第Ⅲ类等温线不是很常见，最具代表性的是水蒸汽在炭黑表面的吸附，因为水分子之间能够形成很强的氢键，表面一旦吸附了部分水分子，第二层、第三层等就很容易形成。与Ⅱ型等温线不同的是：由于被吸附分子之间很强的作用力，往往单分子层吸附还没有完成，多分子层吸附已经开始。三.毛细孔凝聚理论Kelvin方程
1.方程的推导
液体在毛细管内会形成弯曲液面，弯曲液面的附加压力可以用Laplace方程表示设一单组分体系，处于气（）液（）两相平衡中。此时，气液两相的化学势相等：Kelvin方程：关于Kelvin半径3.1.3吸附动力学4、物理吸附和化学吸附
物理吸附：范德华分子相互作用力为主；
化学吸附：固体气体间电子转移、吸附质分子分裂成原子和游离基。

两者区别：
（1）物理吸附热小：几十；化学吸附热大：几百
（2）物理吸附需一定温度和压力，类似凝聚，一般不需活化能，化学吸附是气体在固体表面形成化学键发生化学反应，需要一定的化学能
（3）物理吸附可以多层吸附，选择性低；化学吸附仅为单层吸附，有一定的选择性。3.1.4吸附分离基本原理吸附分离基本原理吸附分离基本原理第四章CO2膜分离、膜吸收技术目录4.1CO2膜分离原理气体膜分离：气体膜渗透过程。
气体膜渗透：膜与原料气接触，在膜两侧压力差驱动下，气体分子透过膜的现象。
气