基于非等溫動力學的負載型KHCO3-燃煤飛灰吸收劑CO2再生特性研究.pdf

1、堿金屬基干法脫除CO2實質(zhì)是利用堿金屬碳酸鹽與煙氣中的CO2接觸并發(fā)生化學反應，形成不穩(wěn)定的鹽類，而該類鹽在一定的條件下會逆向分解釋放出CO2而再生，從而達到將CO2從煙氣中分離脫除的目的。與化學溶液吸收法相比，堿金屬基干法捕獲CO2技術(shù)具有反應能耗低、循環(huán)利用效率高、對設(shè)備無腐蝕、無二次污染等優(yōu)點，已成為國內(nèi)外學者研究的熱點。本文著重研究了分析純KHCO3、負載型KHCO3/燃煤飛灰吸收劑CO2再生反應及其動力學特性。
　　

2、通過對比六方晶系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作為負載型KHCO3/燃煤飛灰吸收劑的活性組分。通過熱重分析試驗研究了分析純KHCO3在不同氣氛、不同升溫速率和不同反應終溫下分解特性，結(jié)果表明，分析純KHCO3在100℃以下幾乎不發(fā)生分解反應，當溫度超過125℃時開始緩慢分解。分析純KHCO3在氮氣和空氣氣氛均能完全分解，最佳

3、反應終溫為200℃左右，最佳升溫速率為15～20℃/min，空氣氣氛更有利于再生反應的發(fā)生。通過對載體材料的顆粒形狀、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載型KHCO3/燃煤飛灰吸收劑的載體材料。新型KHCO3/燃煤飛灰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)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。利

4、用熱天平法研究了負載型KHCO3/燃煤飛灰吸收劑在不同氣氛、不同升溫速率和不同反應終溫下的再生反應特性，結(jié)果表明，負載型KHCO3/燃煤飛灰吸收劑再生反應的開始溫度為100～150℃，結(jié)束溫度為225～275℃，最佳升溫速率為15～20℃/min，最佳反應終溫為200℃左右。在氮氣和空氣氣氛下，負載型KHCO3/燃煤飛灰吸收劑在終溫200℃進行再生反應，結(jié)果表明，在空氣氣氛下的再生過程的最大反應速率約為1.1mg/min，而在氮氣氣氛下

5、的最大反應速率約為0.6mg/min。因此，在相同的終溫條件下，空氣氣氛更有利于CO2吸收劑再生。通過電鏡掃描、氮吸附表征分析了再生后的新型KHCO3/燃煤飛灰吸收劑的微觀結(jié)構(gòu)、孔徑與孔容?；诜堑葴貏恿W方法，研究了分析純KHCO3和負載型KHCO3/燃煤飛灰吸收劑在不同氣氛、不同升溫速率下分解反應的再生反應動力學特性，結(jié)果表明，分析純KHCO3分解反應的最概然機理函數(shù)模式為隨即成核和隨后生長。通過一般積分法求解再生反應動力學特性，分