二氧化碳的吸附分離.pdf

1、隨著全球經濟的發(fā)展和人口的激增,人類活動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生。由于未來幾十年內化石燃料將會繼續(xù)主導生產,因此從煙道氣中捕集和回收利用二氧化碳對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合中(發(fā)酵廠、天然氣凈化、沼氣凈化、無菌病房、密閉空間),二氧化碳的脫除或分離也具有很重要的現實意義。因此研究如何有效的捕集和回收二氧化碳具有重要的現實意義。
　

2、　煙道氣的主要成分為氮氣和二氧化碳,因此二氧化碳和氮氣的有效分離是捕集和回收煙道氣中二氧化碳的關鍵。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(產品氣濃度低)來捕集煙道氣中二氧化碳或多或少存在一些缺點,而吸附法因設備簡單、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)勢的方法。
　　吸附劑的吸附性能是變壓吸附分離效果的關鍵和決

3、定因素。因此,本文首先詳細地考察了12種吸附劑對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分離性能的影響,從而為高效專有吸附劑的研發(fā)奠定了理論基礎。
　　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孔凝聚,而氮氣只能發(fā)生單分子吸附,因此首次考察了二氧化碳吸附機理的改變對CO2/N2分離效果的具體影響。
　　為了進一步增強吸附劑對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、胺負載率對吸附劑吸附分離 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。結果表明,微孔吸附劑不適宜負載改性,而胺改性后的介孔吸附劑對CO2/N2具有較好的分離效果。其中當 TEA、MDEA、DEA負載率分別為0.951、0.886、0.699時分離因子最大,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胺改性吸附劑吸附分離CO2/N2的影響。結果表明,分離因子隨水負載率的增大而增大,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時的分離因子最大為24.50。RMDEA=0.644的改性吸附劑在RW=0.397時的分離因子高達29.69。RDEA=0.699的吸附劑在RW=0.347時分離因子高達40.09。而且無論有無水存在,TEA、MDEA改性吸