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燃煤烟气二氧化碳热再生氨法捕集工艺实验研究

张佩芳

  全球气候变化是当前世界各国最为关注的重大环境问题。化石燃料燃烧排放的大量CO2是造成全球气候变化的主要原因,其中燃煤烟气CO2排放占了很大比重。氨水溶液捕集CO2工艺由于吸收效率高、再生能耗低等优点已成为CO2减排技术领域的研究热点。本论文在模拟烟气的条件下对氨法脱碳工艺的吸收与再生过程进行了系统的实验研究,同时进行了该工艺的经济性评价,为今后的工业应用提供了一定的实验与理论依据。 首先,本文比较5%质量分数的氨水与其它常用CO2吸收剂的脱碳效率,实验结果显示氨水溶液的脱碳效率最高;分析了各种操作条件(氨水质量分数、吸收温度、吸收剂流量、烟气流量、SO2浓度)对CO2脱除效率的影响;重点考察了质量分数为5%-9%的氨水在CO2负载量为0.0-0.6的条件下对CO2脱除效率的影响,发现CO2脱除效率随着CO2负载量增大而显著减小,高负载量(0.4-0.6)时总氨质量分数的提高不能有效地提高CO2脱除效率。针对这一现象,选取哌嗪(PZ)和十二水磷酸钠为添加剂对高CO2负载量条件下的氨水溶液进行了改性研究。 随后,本文针对再生工艺,研究了各种操作条件(如碳酸氢铵浓度、CO2负载量、再生溶液流量、导热油进口温度以及再生塔入口的富液温度)对CO2解吸率、NH3逃逸率、再沸器能耗的影响。综合考虑以上三个参数,得出最佳的再生操作条件为:在满足CO2脱除效率要求的前提下,总氨浓度和CO2负载量应分别接近碳酸氢铵饱和浓度与1,导热油不宜超过120℃。 最后,采用华能电厂MEA法脱碳示范项目的工艺参数,在实验结论提出的最优操作条件下,分析了热再生氨法脱碳工艺的运行成本,在CO2脱除效率高5个百分点的前提下,氨法工艺过程的再沸器能耗为MEA工艺的55.0%,总运行成本为MEA法的77.9%,表明热再生氨法脱碳工艺具有较好的经济可行性。……   
[关键词]:CO_2;氨水;添加剂;吸收效率;再生效率;再生能耗
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:浙江大学2011年