鈣基CO2吸收劑循環(huán)煅燒-碳酸化性能改進研究.pdf

1、隨著人類社會的快速發(fā)展，能源消耗日益加劇，CO2排放量逐年增加，化石燃料利用過程中釋放出的CO2成為人類活動產(chǎn)生CO2的主要來源。在化石燃料利用過程中進行CO2的捕集和封存是減少CO2排放的有效手段。在眾多的CO2捕集技術(shù)中，鈣基吸收劑具有吸附容量高、可再生、高溫下分離并富集CO2等優(yōu)點。基于鈣基CO2吸收劑煅燒/碳酸化循環(huán)反應(yīng)的煤炭化學(xué)鏈氣化或鈣循環(huán)CO2分離捕集等技術(shù)是極具發(fā)展前景的CO2捕集技術(shù)，受到越來越多的關(guān)注，但目前存在鈣基

2、吸收劑活性隨循環(huán)次數(shù)衰減較快、易磨損和燒結(jié)等問題，針對上述問題，從碳酸化反應(yīng)的特點著手，本文開展了在加壓水蒸氣條件和高鋁水泥改性條件下捕集CO2的實驗。
　　利用加壓熱天平研究了加壓水蒸氣條件下碳酸化壓力(0.1～0.7MPa)、水蒸氣含量(0～60vol％)以及碳酸化溫度(650～800℃)對鈣基吸收劑煅燒/碳酸化循環(huán)特性的影響，并分別對比了加壓無水蒸氣條件下碳酸化壓力、常壓水蒸氣條件下水蒸氣含量和常壓水蒸氣條件下碳酸化溫度對鈣

3、基吸收劑多循環(huán)特性的影響，同時結(jié)合掃描電子顯微鏡(SEM)分析鈣基吸收劑的微觀結(jié)構(gòu)，理解加壓條件下水蒸氣對鈣基吸收劑循環(huán)碳酸化的影響機理。實驗結(jié)果表明:加壓水蒸氣條件下反應(yīng)壓力對吸收劑循環(huán)特性的影響與加壓無水蒸氣條件下一致，轉(zhuǎn)化率隨著壓力的升高先增加后降低，加壓水蒸氣條件下的最佳碳酸化反應(yīng)壓力為0.5MPa，加壓無水蒸氣條件下為0.3Mpa。加壓水蒸氣條件下，水蒸氣含量為0～20vol％時，轉(zhuǎn)化率隨著水蒸氣含量的增加而升高，超過20vo

4、l％時，轉(zhuǎn)化率下降。而常壓水蒸氣條件下，轉(zhuǎn)化率隨水蒸氣含量的增加而增加，但增加幅度越來越小。碳酸化溫度在650～700℃范圍內(nèi)時，吸收劑在加壓水蒸氣條件下的多循環(huán)轉(zhuǎn)化率差別不大，10次循環(huán)后的轉(zhuǎn)化率在0.6左右。常壓水蒸氣條件下吸收劑對溫度的變化較加壓水蒸氣條件下敏感。
　　針對吸收劑在應(yīng)用過程中出現(xiàn)的燒結(jié)、磨損和容易破碎等問題，提出了使用具有耐火性質(zhì)的高鋁水泥改性鈣基吸收劑的方法。研究了高鋁水泥含量、反應(yīng)溫度、顆粒粒徑、CO2分

5、壓力對改性吸收劑碳酸化性能的影響。結(jié)果表明添加5wt％的高鋁水泥時吸收劑能獲得最高的循環(huán)碳酸化轉(zhuǎn)化率，20次循環(huán)后的轉(zhuǎn)化率高達0.45。高鋁水泥改性吸收劑與天然吸收劑分別在碳酸化溫度為700℃和650℃時取得了較佳的碳酸化轉(zhuǎn)化率。改性吸收劑的循環(huán)碳酸化轉(zhuǎn)化率隨著碳酸化氣氛中CO2分壓力的增加而增加，與煅燒氣氛中轉(zhuǎn)化率隨CO2分壓力的變化規(guī)律相反。隨著顆粒粒徑的增加，捕集CO2的能力逐漸降低，而且粒徑越大衰減幅度也越大，主要是顆粒粒徑越大