【《CO2捕集方法分析概述》2300字】

CO2捕集方法分析概述目录TOC\o"1-3"\h\u20904CO2捕集方法分析概述 1113911.1吸收分离法 2146741.2吸附分离法 3215701.3膜法 4130311.4低温蒸馏法 4CO2捕集与封存（CCS）技术是指通过碳捕集技术，将工业活动和能源消耗所产生的CO2分离出来，再通过碳储存技术，将收集的CO2运输到海底或地下等与大气隔绝的地方封存起来，以减少CO2排放总量的技术。由图2-1可知，目前典型的CO2捕集技术主要分为燃烧后、燃烧前和富氧燃烧三种分离方式。图2-1典型的CO2捕集技术这三种捕集技术的优缺点如表1.1所示。ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>李慧赢</Author><Year>2019</Year><RecNum>77</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">15</style></DisplayText><record><rec-number>77</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="rfddx92zjt5ffneazpep0d9u2z590rr5rx0t"timestamp="1620726449">77</key></foreign-keys><ref-typename="Thesis">32</ref-type><contributors><authors><author>李慧赢</author></authors><tertiary-authors><author>李水娥,</author></tertiary-authors></contributors><titles><title>氧化镁吸附剂制备及其吸附CO_2的试验研究</title></titles><keywords><keyword>前驱体</keyword><keyword>煅烧</keyword><keyword>MgO</keyword><keyword>CO_2</keyword><keyword>吸附量</keyword></keywords><dates><year>2019</year></dates><publisher>贵州大学</publisher><work-type>硕士</work-type><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>15其中燃烧后脱除CO2的方法，由于对二氧化碳固定源和大多数已建成电厂来说，在早期阶段的投资较少，因此目前已成为已建发电厂的最主要的二氧化碳捕集方法。这种捕集技术主要包括了吸收分离法、吸附分离法、膜法和低温蒸馏法等，其主要的目的是对燃煤电厂烟气中的二氧化碳进行分离捕集。现对每种分离方法进行大致的介绍。表1.1不同二氧化碳捕集技术的优缺点名称优点缺点燃烧前捕集1.捕集系统小，能耗低2.分离效率高，对污染物控制较好1.对于新建电厂而言投资成本太高2可靠性不高，还有待提高富氧捕集1.对高浓度CO2易于捕集，可直接进行处理和封存2.绿色排放，无有害气体1.制氧技术还不太成熟2.制氧技术的投资和能耗太高燃烧后捕集1.适用于已建电厂，适用范围广2.适宜改造项目1.捕集系统庞大2能源消耗过高1.1吸收分离法吸收分离是一个复杂的过程，其方法主要分为化学吸收法和物理吸收法。1.1.1化学吸收法化学吸收法就是选择某种跟CO2反应的吸收剂，使其与CO2发生反应从混合气体（烟道气）中分离出CO2的方法。这种方法通常使用弱碱类的有机胺类化合物作为吸收剂，比如像氨水、钾碱溶液、醇胺溶液等，ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>宋存义</Author><Year>2012</Year><RecNum>74</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">16</style></DisplayText><record><rec-number>74</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="rfddx92zjt5ffneazpep0d9u2z590rr5rx0t"timestamp="1620716545">74</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>宋存义</author><author>周向</author></authors></contributors><auth-address>北京科技大学土木与环境工程学院;美国辛辛那提大学土木与环境工程学院;</auth-address><titles><title>捕集低浓度二氧化碳的化学吸收工艺及其综合比较</title><secondary-title>环境工程学报</secondary-title></titles><periodical><full-title>环境工程学报</full-title></periodical><pages>1-8</pages><volume>6</volume><number>01</number><keywords><keyword>单乙醇胺</keyword><keyword>哌嗪-碳酸钾</keyword><keyword>离子液</keyword><keyword>氨水</keyword></keywords><dates><year>2012</year></dates><isbn>1673-9108</isbn><call-num>11-5591/X</call-num><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>16其与CO2发生可逆反应。由于温度可以对可逆反应产生较大的影响，因此这种方法可以通过控制温度变化来选择反应进行的方向，从而控制释放和吸收二氧化碳，以提高二氧化碳的使用率。化学吸收法到现在已经发展了很多年，技术也已经变得很成熟，比如在工业上常用的碳酸钾法和活性MDEA法等化学吸收法，捕集CO2时气体回收率和纯度都比较高。但与此同时化学吸收法也存在很多限制其发展的弊端，比如化学吸收法脱除CO2时，吸收剂的回收可能存在困难，吸收剂本身可能会对环境产生危害，且这种方法一般对水的消耗比较大，当整个设备建好后设备庞大，操作复杂，维修保养起来也比较麻烦。因此，这些都制约了这种方法进一步的应用。1.1.2物理吸收法物理吸收法吸收CO2是一个纯物理的过程，通常是改变CO2和吸收剂（通常是有机溶剂）之间的压力和温度，从而将CO2从混合气体中分离出来。常用的吸收剂有丙烯酸酯、甲醇、乙醇、聚乙二醇及噻吩烷等高沸点的有机溶剂。这种方法吸收CO2的能力通常比较单一，因为CO2在溶剂中的溶解度一般与温度关系不大，其主要跟气体分压有关，服从亨利定律，所以这种方法仅适用于CO2分压较高、浓度较大的工艺。1.2吸附分离法吸附分离法主要有变压吸附法（PSA）、变温吸附法（TSA）及变温变压吸附法（PTSA）三种。所谓变压吸附法就是在不同压力时，利用固态吸附剂对CO2吸附选择性的不同，从而实现对CO2的吸附和解吸；变温吸附法则是根据吸附剂在不同温度时对CO2吸附量的不同来对CO2进行吸附和解吸的。但是变温吸附法能量消耗一般比较大，因此相比于变温吸附法工业上多采用变压吸附法分离捕集CO2，这种方法使用的吸附剂除了常用的沸石、活性炭、分子筛、氧化铝凝胶等，还有近些年来还研制出的一系列金属有机骨架材料（MOFs）和硅基分子筛等各种新型的吸附材料。但上述两种方法由于都存在一定的缺陷，因此近些年来出现的变温变压吸附法（PTSA）逐渐成为了研究的重点和热点。这种方法的流程如图2-2所示。由图可以看出，整个系统分为变温变压吸附和变压吸附两个过程，第一过程（变温变压吸附过程）的烟气在常压下被吸附，然后通过加热和降压解吸，再通过第二过程。这样处理的最大的好处就在于可以比单纯的降压分离节约不少耗能，增大分离气体的处理量。据资料估计，这种方法甚至可以将能耗降低50%左右，脱除效率达到90%，而CO2纯度高达99%。因此，变温变压吸附法（PTSA）具备巨大的潜力。总的来说，吸附分离法除了以上这些特点外，还有吸附剂原材料的适应性比较广，工艺过程较为简单，操作维护比较方便，投资也比较少等优点。但其也存在着不足之处，就是吸附解吸较为频繁，对吸附剂使用量需求较大，吸附剂寿命短等。为此，我们应当继续致力于研制出高效的吸附剂来改善这种吸附法的弊端。1.3膜法膜法主要包括膜分离法和膜吸收法两种，其分离CO2的大致原理都是利用膜材料理化性质的不同、空间结构的差异、以及膜两侧组分压力不对等等对不同气体产生不同的选择性，从而将混合气体与CO2气体分离开来。这两种方法的区别在于膜吸收法中，在膜的另一侧有化学吸收液存在，混合气体不与这种吸收液直接接触，通过自由扩散的作用，待分离的气体（如CO2）到达吸收液一侧，然后再被吸收液选择性吸收。不论是膜分离法还是膜吸收法，其吸收CO2的设备都主要采用中空纤维膜接触器进行CO2气体吸收，这种设备替代了传统的填料塔，结合了两种膜分离法各自的优点，因此受到广泛使用，且已成为国内外研究者的重点关注。ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Mavroudi</Author><Year>2003</Year><RecNum>76</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">17</style></DisplayText><record><rec-number>76</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="rfddx92zjt5ffneazpep0d9u2z590rr5rx0t"timestamp="1620726011">76</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>M.Mavroudi</author><author>S.P.Kaldis</author><author>G.P.Sakellaropoulos</author></authors></contributors><auth-address>ChemicalProcessEngineeringResearchInstitute,AristotleUniversityofThessaloniki,P.O.Box1520,Thessaloniki54006,Greece</auth-address><titles><title>ReductionofCO2emissionsbyamembranecontactingprocess☆</title><secondary-title>Fuel</secondary-title></titles><periodical><full-title>Fuel</full-title></periodical><volume>82</volume><number>15</number><keywords><keyword>Membranecontactor</keyword><keyword>CO2removal</keyword><keyword>Modeling</keyword></keywords><dates><year>2003</year></dates><isbn>0016-2361</isbn><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>17对于膜材料来说，其存在着不耐高温、易被污染、不易清洁、易老化等缺点，但其同样具有能耗低、占地面积小、