论文摘要
目前,二氧化碳控制技术是国内外的研究热点,而化学吸收技术被认为是一种最具有工程可行性的CO2减排方案,本文对化学吸收的关键技术进行试验研究,研究了各种因素（包括吸收液种类、液/气流体力学条件、设备条件和SO2影响等）对CO2脱除的影响规律,并进行了电厂CO2分离工艺经济性分析。首先进行了单一吸收液（MEA、PZ和MEDA）在填料塔内脱除CO2试验。结果发现,液相传质阻力是主要控制因素,吸收液浓度、温度和液气比对CO2脱除起决定作用;气相传质阻力远小于液相,但有一定影响,提高烟气CO2浓度和空塔气速会使脱除效率降低;增加气液接触时间和面积会促进传质,因此提高填料塔高径比及填料比表面积均可以提高脱除效率。为提高吸收效率降低化学吸收的再生能耗,对三种典型的混合吸收液（MEA/MDEA、MEDA/PZ和DEA/AMP）进行了烟气CO2的脱除试验研究,其中重点对混合吸收液的较佳浓度配比和较优工艺操作参数进行了详细的研究。结果表明,三种的混合吸收液对CO2吸收能力排序为:10%MEA+2%MDEA吸收液＞10%MDEA+4%PZ吸收液＞10%DEA+2%AMP吸收液。添加剂对吸收液主体的活化规律为:MDEA与MEA/MDEA负相关,浓度越低越好（最佳值2%）;PZ与MDEA/PZ正相关,浓度越高越好;AMP与DEA/AMP正相关,但化学增强因子值较低。混合吸收液的较优的适应温度为:MEA/MDEA和DEA/AMP对温度较敏感,最佳温度为50℃左右;MDEA/PZ对温度适应性较强,较佳温度为40℃左右。三种吸收液与主体浓度、液气比、填料塔高径比和填料比表面积均正相关。氨水作为一种新型吸收剂目前受到国内外的关注,本文进行了氨水脱除CO2的试验研究。结果表明:与其他吸收液相比,氨水对CO2的吸收效果最佳,在较低浓度下也可得到较好脱除效果。在操作参数方面,氨水对温度变化很敏感,在35℃出现峰值,此时吸收效果最佳;在液气比为8.3～12.5 L/m3下,10%氨水吸收性能最佳,而当液气比高于16.7L/m3后,氨水的吸收效率与10%MEA相当,说明提高液气比会加速氨水挥发;氨水与填料塔高径比和填料比表面积均正相关,较佳高径比为22.5。本文还研究了烟气中SO2浓度对吸收液（MEA、氨水、MEA/MDEA、MEDA/PZ和DEA/AMP）的影响规律。试验结果表明,随着烟气中SO2浓度的升高,SO2对CO2脱除效果的影响增大。对SO2耐受性:MEA吸收液＞氨水吸收液＞DEA/AMP吸收液＞MDEA/PZ吸收液＞MEA/MEDA吸收液,但SO2相对CO2含量甚微,其对脱除效率改变并不十分显著;相比其他吸收液,SO2对氨水脱除CO2影响最小,在理论上可以实现SO2与CO2的联合脱除。另外,提高吸收液浓度和液气比均可以减弱SO2影响,当MEA浓度为30%或液气比为16.7 L/m3,SO2的影响可忽略（＜0.5%）。论文最后对75t/h燃煤电厂配备化学吸收技术与膜吸收技术的两种脱除CO2工艺进行了技术和经济性对比分析。结果显示,在总投资方面,化学吸收技术低于膜吸收技术;运行费用方面,膜吸收技术年运行费用及CO2成本更低;操作方面,化学吸收技术的成本低但检修麻烦;蒸汽价格是两种工艺年运行费用最大的影响因素;膜吸收工艺还受膜自身寿命的影响,当膜寿命低于临界寿命时,膜吸收技术CO2回收成本将会高于化学吸收技术。
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致谢摘要Abstract目次第1章 绪论2排放'>1.1 温室效应及CO2排放2排放状况'>1.1.1 全球气候变化及CO2排放状况2排放形势'>1.1.2 我国CO2排放形势2的分离与回收技术'>1.2 CO2的分离与回收技术1.2.1 吸收分离法1.2.2 吸附分离法1.2.3 膜法1.2.3.1 膜分离法1.2.3.2 膜吸收技术1.2.4 富氧燃烧技术1.2.5 低温蒸馏法1.2.6 化学链燃烧技术1.2.7 电化学法2固定利用技术'>1.3 CO2固定利用技术1.3.1 生物固碳1.3.2 物理固碳1.3.3 化学固碳1.4 CDM机制及发展状况简介1.4.1 《京都议定书》1.4.2 清洁发展机制（CDM）1.4.3 我国CDM的发展情况1.5 论文选题背景和主要内容1.6 本章小结第2章 化学吸收技术2.1 化学吸收技术概述2.1.1 化学吸收技术原理2.1.2 吸收（解吸）塔设备2化学吸收技术的研究进展'>2.2 CO2化学吸收技术的研究进展2.2.1 化学吸收液的研究2.2.2 填料的研究2.2.3 系统工艺及性能2.2.4 脱除过程的模拟研究2.3 化学吸收技术在工程上的应用2.4 本章小结2的试验'>第3章 单一吸收液在填料塔内脱除CO2的试验3.1 引言2的反应机理'>3.2 吸收液吸收CO2的反应机理3.2.1 伯胺和仲胺吸收机理3.2.2 叔胺吸收机理3.2.3 空间位阻胺吸收机理3.2.4 哌嗪吸收机理3.3 试验装置与试验方法3.3.1 试验流程及参数测定3.3.2 试验装置3.3.3 试验用试剂3.4 试验分析方法2脱除效率'>3.4.1 CO2脱除效率2负荷'>3.4.2 吸收液CO2负荷3.4.3 气相总体积传质系数3.4.4 填料层单位压降2试验'>3.5 单一吸收液脱除CO2试验3.5.1 吸收液浓度对脱除效果的影响3.5.2 吸收液温度对脱除效果的影响3.5.3 液气比对脱除效果的影响2浓度对脱除效果的影响'>3.5.4 烟气CO2浓度对脱除效果的影响3.5.5 空塔气速对脱除效果的影响3.5.6 填料塔高径比对脱除效果的影响3.5.7 填料比表面积对脱除效果的影响3.6 本章小结2的试验'>第4章 混合吸收液在填料塔内脱除CO2的试验4.1 引言4.2 混合吸收液反应机理4.3 试验装置与试验试剂2试验'>4.4 MEA/MDEA吸收液脱除CO2试验4.4.1 添加剂MDEA浓度对脱除效果的影响4.4.2 主体MEA浓度对脱除效果的影响4.4.3 吸收液温度对脱除效果的影响4.4.4 液气比对脱除效果的影响2试验'>4.5 MDEA/PZ吸收液脱除CO2试验4.5.1 添加剂PZ浓度对脱除效果的影响4.5.2 主体MDEA浓度对脱除效果的影响4.5.3 吸收液温度对脱除效果的影响4.5.4 液气比对脱除效果的影响2试验'>4.6 DEA/AMP吸收液脱除CO2试验4.6.1 添加剂AMP浓度对脱除效果的影响4.6.2 主体DEA浓度对脱除效果的影响4.6.3 吸收液温度对脱除效果的影响4.6.4 液气比对脱除效果的影响2脱除效果比较'>4.7 三种混合吸收液在填料塔内的CO2脱除效果比较2影响试验'>4.8 填料塔高径比对三种混合吸收液脱除CO2影响试验2的影响试验'>4.9 填料比表面积对三种混合吸收液脱除CO2的影响试验4.10 本章小结2的试验'>第5章 氮水吸收液在填料塔内脱除CO2的试验5.1 引言5.2 氨水与酸性气体反应机理2反应机理'>5.2.1 氨水与CO2反应机理2的反应机理'>5.2.2 氨水与SO2的反应机理5.3 试验装置与试验试剂2试验'>5.4 氨水吸收液脱除CO2试验5.4.1 氨水浓度对脱除效果的影响5.4.2 氨水温度对脱除效果的影响5.4.3 氨水液气比对脱除效果的影响5.4.4 填料塔高径比对脱除效果的影响5.4.5 填料比表面积对脱除效果的影响5.5 本章小结2含量对吸收液脱除CO2的影响试脸'>第6章 烟气中SO2含量对吸收液脱除CO2的影响试脸6.1 引言2降解有机胺吸收液机理'>6.2 SO2降解有机胺吸收液机理6.3 试验装置与试验试剂2浓度对吸收液脱除CO2的影响试验'>6.4 SO2浓度对吸收液脱除CO2的影响试验2浓度对MEA吸收液脱除CO2的影响'>6.4.1 SO2浓度对MEA吸收液脱除CO2的影响2浓度对氨水吸收液脱除CO2的影响'>6.4.2 SO2浓度对氨水吸收液脱除CO2的影响2浓度对MEA/MDEA吸收液脱除CO2的影响'>6.4.3 SO2浓度对MEA/MDEA吸收液脱除CO2的影响2浓度对MDEA/PZ吸收液脱除CO2的影响'>6.4.4 SO2浓度对MDEA/PZ吸收液脱除CO2的影响2浓度对DEA/AMP吸收液脱除CO2的影响'>6.4.5 SO2浓度对DEA/AMP吸收液脱除CO2的影响2对各种吸收液CO2脱除效果影响的比较'>6.4.6 SO2对各种吸收液CO2脱除效果影响的比较2影响的试验'>6.5 操作参数削弱SO2影响的试验2影响试验'>6.5.1 吸收液浓度削弱SO2影响试验2影响试验'>6.5.2 液气比削弱SO2影响试验6.6 本章小结2工艺设计经济性分析'>第7章 75t/h燃煤电厂脱除烟气中CO2工艺设计经济性分析7.1 引言7.2 工艺方案比较2工艺'>7.2.1 化学吸收技术脱除CO2工艺2工艺'>7.2.2 膜吸收技术脱除CO2工艺7.2.3 工艺设计要求7.3 工艺设计方案7.3.1 基本假设7.3.2 工艺设计要点7.4 经济性分析7.4.1 系统初投资比较7.4.2 运行费用比较7.5 敏感性分析7.5.1 再生蒸汽价格影响7.5.2 膜的性能因素影响7.6 本章小结第8章 全文总结8.1 全文的主要工作和结论8.2 本文创新点8.3 下一步工作展望参考文献作者简历
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