添加劑對氨法吸收解吸CO2性能的影響研究.pdf

1、眾所周知，由CO2排放引起的溫室效應(yīng)正不斷地威脅著人類生存。我國是全球碳排放最多的國家，其中火電廠CO2排放量約占全國總排放量的60％。在諸多電廠煙氣脫碳技術(shù)路線中，化學(xué)吸收法是最為成熟也是最具前景的一種。針對目前氨法碳捕集技術(shù)存在的氨逃逸嚴(yán)重、吸收CO2速率較慢及再生液參數(shù)可靠性等問題，本文利用自行設(shè)計的常壓下半連續(xù)吸收與解吸實驗系統(tǒng)，開展了添加劑對氨法吸收解吸燃煤電站尾氣中CO2性能的影響研究。
　　本文首先進(jìn)行了氨水溶液吸收

2、CO2、氨逃逸以及再生性能的基準(zhǔn)工況實驗研究，同時對實驗系統(tǒng)做了重復(fù)性驗證和誤差分析。結(jié)果表明，在實驗條件下，3w％氨水溶液對CO2的最大脫除效率可達(dá)80％以上，累計CO2負(fù)荷為0.59mol CO2/mol NH3;吸收劑與CO2反應(yīng)過程中，系統(tǒng)出口氨逃逸峰值為26391ppm，氨逃逸總量為0.0599mol;再生實驗中，采用完成吸收CO2穿透實驗后的氨水富液進(jìn)行再生，再生CO2總量為0.277mol，再生程度達(dá)84.0％;系統(tǒng)兩次相

3、同工況采集的數(shù)據(jù)重復(fù)性較好，上下偏差不超過5％;采用滴定法驗證了實驗數(shù)據(jù)及計算結(jié)果的誤差不超過±4％。
　　其次，開展了有機添加劑對氨水溶液吸收、解吸CO2及氨逃逸性能的影響研究。基于混合吸收劑的思路，選擇將乙醇胺(MEA)、哌嗪(PZ)、氨甲基丙醇(AMP)、甲基二乙醇胺(MDEA)與氨水溶液混合，研究發(fā)現(xiàn)該類添加劑與氨水在吸收性能上相互促進(jìn)，提高了氨水對CO2的脫除效率和負(fù)載能力。離子液中選擇具有氨基官能團的[N1111][G

4、ly]和含有-OH、陰離子PF6-的[HOENMe3][PF6]、[HOEtMIm][PF6]對氨水溶液進(jìn)行改性，從活化作用、氫鍵及CO2溶解度等方面解釋了改性后氨水的脫碳性能、氨逃逸和再生性能的變化規(guī)律。丙三醇具有多羥基的結(jié)構(gòu)特性，與NH3通過氫鍵作用，可以較好地抑制脫碳過程中的氨逃逸，且隨著添加丙三醇量的增加，氨逃逸的總量呈近似線性減少;加入適量的丙三醇時，氨水溶液對CO2的脫除效率和負(fù)載能力略有提高。
　　然后，引入Cu2+

5、、Ni2+和硼酸，開展了無機添加劑對氨水溶液吸收、解吸CO2及氨逃逸性能的影響研究，并進(jìn)行橫向比較。陽離子Cu2+、Ni2+可以與NH3生成[Cu(NH3)4]2+、[Ni(NH3)6]2+絡(luò)合物，有效地抑制了脫碳過程中的氨逃逸，且添加Cu2+、Ni2+的量越多，抑制氨逃逸效果越好;當(dāng)添加少量的Cu2+、Ni2+時，氨水溶液對CO2的脫除效率沒有明顯降低，反而負(fù)載能力均有所提高。綜合分析比較，與Cu2+相比，Ni2+加入到氨水溶液中對氨