二氧化碳的吸附分離.pdf

1、隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人口的激增,人類(lèi)活動(dòng)所排放的大量二氧化碳已引起全球氣候變暖,其中絕大部分的二氧化碳是由化石燃料燃燒所產(chǎn)生。由于未來(lái)幾十年內(nèi)化石燃料將會(huì)繼續(xù)主導(dǎo)生產(chǎn),因此從煙道氣中捕集和回收利用二氧化碳對(duì)降低溫室氣體的排放具有重要意義。除此之外,在其它的化工工藝或特定場(chǎng)合中(發(fā)酵廠、天然氣凈化、沼氣凈化、無(wú)菌病房、密閉空間),二氧化碳的脫除或分離也具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。因此研究如何有效的捕集和回收二氧化碳具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　

2、　煙道氣的主要成分為氮?dú)夂投趸?因此二氧化碳和氮?dú)獾挠行Х蛛x是捕集和回收煙道氣中二氧化碳的關(guān)鍵。煙道氣中的二氧化碳含量較低(8％~15%),采用物理吸收法(選擇性低)、化學(xué)吸收法(高腐蝕、胺損耗)、低溫法(投資多、占地廣、能耗高)、膜分離法(產(chǎn)品氣濃度低)來(lái)捕集煙道氣中二氧化碳或多或少存在一些缺點(diǎn),而吸附法因設(shè)備簡(jiǎn)單、能耗低、溫度壓力操作范圍寬而成為捕集二氧化碳最為優(yōu)勢(shì)的方法。
　　吸附劑的吸附性能是變壓吸附分離效果的關(guān)鍵和決

3、定因素。因此,本文首先詳細(xì)地考察了12種吸附劑對(duì)CO2/N2的分離性能,分析了溫度、吸附劑表面極性、比表面積及孔徑大小對(duì)分離性能的影響,從而為高效專(zhuān)有吸附劑的研發(fā)奠定了理論基礎(chǔ)。
　　其次,由于常溫下二氧化碳可以在吸附劑上發(fā)生多分子層吸附甚至毛細(xì)孔凝聚,而氮?dú)庵荒馨l(fā)生單分子吸附,因此首次考察了二氧化碳吸附機(jī)理的改變對(duì)CO2/N2分離效果的具體影響。
　　為了進(jìn)一步增強(qiáng)吸附劑對(duì)CO2/N2的分離性能,本文采用不同胺(TEA、M

4、DEA、DEA)改性吸附劑,研究了溫度、胺負(fù)載率對(duì)吸附劑吸附分離 CO2/N2的影響,并考察了胺改性后吸附劑的再生性和穩(wěn)定性。結(jié)果表明,微孔吸附劑不適宜負(fù)載改性,而胺改性后的介孔吸附劑對(duì)CO2/N2具有較好的分離效果。其中當(dāng) TEA、MDEA、DEA負(fù)載率分別為0.951、0.886、0.699時(shí)分離因子最大,分別為3.86、9.83、20.08。雖然DEA改性吸附劑的分離效果最好,但吸附劑在常溫下難以再生。
　　最后,由于煙道氣

5、中含有一定量的水蒸氣,因此考察了水含量對(duì)胺改性吸附劑吸附分離CO2/N2的影響。結(jié)果表明,分離因子隨水負(fù)載率的增大而增大,水的存在有利于 CO2/N2的分離。其中 RTEA=0.713的改性吸附劑在 RW=0.349時(shí)的分離因子最大為24.50。RMDEA=0.644的改性吸附劑在RW=0.397時(shí)的分離因子高達(dá)29.69。RDEA=0.699的吸附劑在RW=0.347時(shí)分離因子高達(dá)40.09。而且無(wú)論有無(wú)水存在,TEA、MDEA改性吸