酸性氣體對(duì)鉀基吸收劑干法脫除二氧化碳過(guò)程的影響規(guī)律研究.pdf

1、現(xiàn)有的絕大多數(shù)火力發(fā)電技術(shù)，包括新建和改造機(jī)組，都能采用燃燒后脫碳的方法進(jìn)行CO2分離。目前，燃燒后脫碳技術(shù)面臨的主要困難在于：需處理煙氣的體積流量大、CO2分壓小，因此投資和運(yùn)行成本很高。利用鉀基吸收劑通過(guò)氣固反應(yīng)脫除CO2的技術(shù)由于反應(yīng)能耗低、吸收劑循環(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)成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)之一。實(shí)際燃煤電廠煙氣經(jīng)脫硫脫硝后，仍存在一定濃度的酸性氣體（SO2、NOx等），可能會(huì)對(duì)鉀基吸收劑干法脫除CO2的過(guò)程產(chǎn)

2、生不利的影響，造成吸收劑失效，導(dǎo)致二氧化碳脫除效率和吸收劑利用率降低。因此，研究酸性氣體對(duì)鉀基吸收劑干法脫除二氧化碳過(guò)程的影響規(guī)律及導(dǎo)致吸收劑失效的機(jī)理對(duì)堿金屬基吸收劑干法脫除二氧化碳技術(shù)的研發(fā)和工業(yè)應(yīng)用具有重要的理論意義和工業(yè)價(jià)值。
　　 本文在熱重分析儀及“脫碳-吸收劑再生”鼓泡流化床實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，就酸性氣體對(duì)鉀基吸收劑干法脫除二氧化碳過(guò)程的影響規(guī)律及導(dǎo)致吸收劑失效的機(jī)理進(jìn)行了探索性研究，具體內(nèi)容及主要結(jié)果如下：
　　

3、1、利用熱重分析儀、X射線衍射儀(XRD)和硫酸鋇重量法(BSG)等手段，分別研究了煙氣中的SO2和NO對(duì)KHCO3分解生成的K2CO3以及負(fù)載型吸收劑K2CO3/Al2O3吸收CO2性能的影響。結(jié)果表明：NO在脫碳反應(yīng)條件下與吸收劑不發(fā)生反應(yīng)；而SO2對(duì)吸收劑的影響很大。在含有500ppniSO2的模擬煙氣中，K2CO3的反應(yīng)產(chǎn)物為KHCO3和少量K2SO3。K2SO3的生成直接影響到K2CO3的利用效率及循環(huán)利用次數(shù)。
　　

4、 2、在內(nèi)徑50mm的“脫碳-吸收劑再生”鼓泡流化床實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，分別研究了煙氣中的SO2和NO對(duì)粒徑范圍為0.18～0.315mm、平均粒徑為0.25mm的負(fù)載型吸收劑（K2CO3/Al2O3）吸收CO2性能的影響，并對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行XRD、SEM-EDX及含硫量測(cè)試。結(jié)果表明，當(dāng)碳酸化反應(yīng)氣氛中含有SO2時(shí)，反應(yīng)產(chǎn)物為K2SO4/K2SO3。含硫化合物的生成，直接影響了K2CO3的利用效率及循環(huán)利用次數(shù)，碳酸化反應(yīng)中二氧化碳的吸收量及再生

5、反應(yīng)中釋放出的二氧化碳量都隨著循環(huán)次數(shù)的增加而減少。SEM-EDX分析發(fā)現(xiàn)，顆粒表面存在S元素且均勻分布在顆粒表面，將5次循環(huán)試驗(yàn)后的產(chǎn)物進(jìn)行硫含量測(cè)試發(fā)現(xiàn)，含硫量近似于碳酸化反應(yīng)時(shí)SO2的注入量。當(dāng)碳酸化反應(yīng)氣氛中含有NO時(shí)，碳酸化和再生后的產(chǎn)物均未檢測(cè)到含氮化合物，顆粒表面也未檢測(cè)出N元素，二氧化碳的吸收量及再生反應(yīng)中釋放出的二氧化碳量都變化不大。試驗(yàn)結(jié)果表明，流化床操作條件下，NO對(duì)吸收劑脫碳性能影響不大，而SO2對(duì)吸收劑產(chǎn)生很大

6、影響。
　　 3、在“脫碳-吸收劑再生”鼓泡流化床實(shí)驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行了48次煙氣中同時(shí)含有SO2和NO時(shí)的“碳酸化-吸收劑再生”循環(huán)反應(yīng)試驗(yàn)。并通過(guò)改變碳酸化反應(yīng)氣氛中SO2和NO的濃度來(lái)探索SO2和NO同時(shí)存在時(shí)對(duì)吸收劑的影響。結(jié)果表明，二氧化碳吸收量和再生反應(yīng)中釋放出的二氧化碳量都隨著循環(huán)次數(shù)的增加而減少。在前24次循環(huán)試驗(yàn)中，當(dāng)碳酸化反應(yīng)氣氛中SO2和NO濃度分別為500ppm時(shí)，發(fā)現(xiàn)吸收劑的脫碳能力逐次下降，失效率也是逐次增加

7、。在25～32次試驗(yàn)中，當(dāng)碳酸化反應(yīng)氣氛中SO2和NO濃度均為0時(shí)，吸收劑的脫碳能力維持不變。在33～40次試驗(yàn)中，當(dāng)碳酸化反應(yīng)氣氛中SO2和NO濃度均為1000ppm時(shí)，發(fā)現(xiàn)吸收劑脫碳能力下降程度比含有500ppm酸性氣體的氣氛中大，失效率也相應(yīng)增大。在最后8次循環(huán)試驗(yàn)中，碳酸化反應(yīng)氣氛中SO2和NO濃度均為500ppm時(shí)，吸收劑脫碳能力下降程度變小。經(jīng)過(guò)48次循環(huán)試驗(yàn)后，產(chǎn)物中未檢測(cè)出含氮化合物，顆粒表面也未檢測(cè)出N元素，吸收劑總的