文档介绍：2017 年2月13日二氧化碳的捕捉和利用技术班级: [ 过控 10] 姓名: [ 王世鹏王贵评] 学号: [041004139 、 041004138] 指导教师: [ 刘康林] 二氧化碳捕捉及利用技术王世鹏王贵评(福州大学化学化工学院过控专业 2010 级) 前言: 全球气候变暖的一个非常重要的原因就是燃煤二氧化碳等温室气体的大量排放造成的, 研究一下二氧化碳的捕捉与利用技术对全球气候改善做出贡献。二氧化碳的捕捉二氧化碳的捕捉技术一般包括吸收分离法( 包括物理和化学两个方面) ,吸附分离法,膜法分离法等,其中目前比较常用的是化学吸收分离法。物理吸收法是在加压下用有机溶剂对酸性气体进行吸收来分离脱出酸性气体成分, 并不发生化学反应, 溶剂的再生通过降压实现, 因此所需的再生能量相当少。该法关键是确定优良的吸收剂。所选的吸收剂必须对二氧化碳的溶解度大,选择性好、沸点高、无腐蚀、无毒性、性能较稳定。化学吸收法是使原料气和化学溶剂在吸收塔内发生化学反应,二氧化碳被吸收至溶液中成为富液,富液进入脱析塔加热分解出二氧化碳从而达到分离回收二氧化碳的目的。所用化学溶剂一般是碳酸钾水溶液或乙醇***类的水溶液。该方法在工程中得到比较成功的应用, 日本关系电力公司在 nanko 电站成功建设化学吸收法二氧化碳捕集示范工程, 并在马来西亚的一家尿素生产厂家成功建设 160 吨/ 天的二氧化碳捕集装置,关西电力公司与三菱重工联合研发出 ks-1 吸收剂和 kp-1 填料, 明显增加二氧化碳捕集率, 降低系统能耗。以下是脱析塔的流程图: 脱析塔的流程图吸附法是利用固态吸附剂对原料混合气中的二氧化碳的选择性可逆吸附作用来分离回收二氧化碳的。吸附法又分为变温吸附法和变压吸附法, 吸附剂在高温( 或高压) 时吸附二氧化碳, 降温( 或降压) 后将二氧化碳解析出来, 通过周期性的温度(或压力)变化,从而使二氧化碳分离出来。常用的吸附剂有天然沸石、分子筛、活性氧化铝、硅胶和活性炭等。膜分离法是利用某些聚合材料如醋酸纤维、聚酰亚***等制成的薄膜对不同气体的渗透率的不同来分离气体的。膜分离的驱动力是压差, 当膜两边存在压差时, 渗透率高的气体组分一很高的速率透过薄膜, 形成渗透气流, 渗透率低的气体则绝大部分在薄膜进气侧形成残留气流, 两股气流分别引出从而达到分离的目的。变压吸附法: 对于化肥厂转化气, 二氧化碳浓度在 12~ 20 %之间必须脱除, 采用变压吸附法脱碳技术, 用条形活性炭和球形小孔硅胶作吸附剂, 把二氧化碳富集到 60 %左右排空。这种脱碳技术只适用于转化气脱碳, 不宜用于生产高纯度二氧化碳气体产品。催化燃烧(催化氧化)法:对于二氧化碳气田气,含量在 83~ 89 %之间, 其余 11 %左右是以甲烷为主的饱和烃, 利用催化氧化法技术, 加入纯氧在钯碳催化剂作用下, 把烃类杂质烧掉。这种方法要加入过量纯氧来助燃, 催化燃烧要在 300 ℃以上操作,流程比较复杂,能耗较高,还有一些硫化物等不燃烧的杂质难以除尽, 因此除了气田气外, 其他气源一般不使用该技术。吸附精馏法是当二氧化碳富集到 90 %以上浓度时, 进行提纯精制的回收技术。本技术为公司自有知识产权的专利技术, 专利权保护了如下创新点: 1 、针对高浓度二氧化碳中的不同杂质,利用不同配方和性能的吸附剂,分别脱除硫化物、氮氧化物、油脂、含氧有机物、轻烃、苯系物、氮磷***化物和水分, 使其净化到国家食品级标准对各组分要求的指标以内; 2 、利用科学匹配方法,在一组吸附床或干燥床内装填几种不同性能的吸附剂, 分步吸附几种组分, 简化流程, 降低运行投资; 3 、直接利用精馏塔和闪蒸罐顶排出的轻组分气体作吸附床和干燥床的再生气, 不用使用高温蒸汽或高纯氮气等外加气体,大比例降低操作成本; 4 、针对二氧化碳中存在的氢气、氧气、氮气、氩气、甲烷等轻组分气体性能, 选用先进而复杂的 SH-BWR 非理想物系模型进行计算, 得到精确的精馏塔设计参数, 再用热泵精馏技术,保证使全部轻组分都脱除到 ppm 级; 5 、经过科学对比和优化设计,流程采用中低压二氧化碳液化提纯技术, 既能简化流程, 节省投资, 降低成本, 又能达到生产高纯度二氧化碳的目的。典型工艺流程二氧化碳气体捕集回收精制技术应用领域如下: 二氧化碳工业气源 CO2 含量(%) 回收方法产品纯度(% ) 电厂锅炉、水泥厂、炼钢厂烟道气 10~ 18 化学吸收法 石灰窑、镁砂窑、变换气、硼砂碳解尾气 20~ 40 溶剂吸收法 油田气、粮食发酵气 70~ 95 吸附精馏法 制氢、合成氨脱碳、环氧乙烷副产气 85~ 95 吸附精馏法 CO2 捕集的主要技术路线: (一) 燃烧后脱碳即从烟气中分离回收 CO2