燃煤飛灰負(fù)載K+基吸收劑捕集CO2吸收再生特性研究.pdf

1、堿金屬基干法脫除CO2實(shí)質(zhì)是利用堿金屬碳酸鹽與煙氣中的CO2接觸并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成不穩(wěn)定的鹽類，而該類鹽在一定的條件下會(huì)逆向分解釋放出CO2而再生，從而達(dá)到將CO2從煙氣中分離脫除的目的。與化學(xué)溶液吸收法相比，堿金屬基干法捕獲CO2技術(shù)具有反應(yīng)能耗低、循環(huán)利用效率高、對(duì)設(shè)備無(wú)腐蝕、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，已成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)。本文著重研究了燃煤飛灰負(fù)載K+基吸收劑在流化床反應(yīng)器中捕集CO2的吸收和再生特性。
　　通過(guò)對(duì)比六方晶系

2、K2CO3和單斜晶系K2CO3的比表面積、孔徑和孔容可知，六方晶系K2CO3的微觀結(jié)構(gòu)和形貌較好，選定由KHCO3分解而得到的六方晶系K2CO3作為負(fù)載型K+基吸收劑的活性組分。通過(guò)對(duì)載體材料的顆粒形狀及光滑度、顆粒粒徑分布和成本等方面綜合考慮，選用上海閔行電廠燃煤飛灰作為負(fù)載型K+基吸收劑的載體材料。新型燃煤飛灰負(fù)載K+基吸收劑主要由活性組分、載體材料和粘結(jié)劑等組成，其中活性組分為分析純KHCO3，載體材料為上海閔行電廠燃煤飛灰，粘結(jié)

3、劑為泡花堿(液體硅酸鈉)，吸收劑的制備步驟主要包括研磨、混合、干燥和煅燒等。
　　通過(guò)研究負(fù)載率、碳酸化反應(yīng)溫度、碳酸化反應(yīng)氣氛、水蒸汽預(yù)處理時(shí)間等對(duì)其碳酸化反應(yīng)的影響，得出燃煤飛灰負(fù)載K+基CO2吸收劑在流化床中碳酸化反應(yīng)最佳條件。結(jié)果表明，負(fù)載率的增加會(huì)促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，增強(qiáng)CO2吸收性能，延長(zhǎng)CO2穿透時(shí)間，但受限于KHCO3負(fù)載率難以提升，以及考慮到吸收劑的耐磨性，負(fù)載率在30％~40%之間較適宜；K+基CO2吸收劑加入

4、水蒸汽預(yù)處理后能讓吸收劑更充分的與CO2反應(yīng)，CO2穿透時(shí)間比沒(méi)有加水預(yù)處理提高了0.4min，水蒸汽預(yù)處理10min，穿透時(shí)間為1.53min；碳酸化反應(yīng)溫度會(huì)影響反應(yīng)效果，反應(yīng)溫度過(guò)低會(huì)降低反應(yīng)速度，但由于碳酸化反應(yīng)過(guò)程是一個(gè)放熱反應(yīng)，溫度過(guò)高會(huì)抑制反應(yīng)的發(fā)生，最佳反應(yīng)溫度為60℃；反應(yīng)氣氛中通入的CO2初始濃度越高，CO2穿透時(shí)間越短。
　　通過(guò)研究負(fù)載率、升溫速率、終溫以及反應(yīng)氣氛等條件對(duì)吸收劑再生反應(yīng)的影響，得出K+基C

5、O2吸收劑最佳的再生反應(yīng)條件，同時(shí)求取吸收劑在不同情況下的再生反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)，并分析其特性。結(jié)果表明，不同負(fù)載率的吸收劑再生反應(yīng)在100℃開(kāi)始反應(yīng)，210℃左右反應(yīng)結(jié)束，在170℃附近反應(yīng)最迅速；負(fù)載率為35%時(shí)，最大轉(zhuǎn)化率最大，為96.7%，分解表觀活化能最小，為110.5kJ/mol，此時(shí)吸收劑最易分解，再生性能最好；再生反應(yīng)的進(jìn)行與升溫速率的關(guān)系不大，當(dāng)升溫速率達(dá)到10℃/min以上時(shí)，其CO2的濃度曲線比較接近；當(dāng)溫度達(dá)到150