水蒸气流态化下Na/K基复合吸收剂再生特性
发布时间：2022-02-20 19:10
制备了一种Na/K基复合吸收剂,通过对吸附剂进行氮吸附试验来探究其内部孔结构。在小型流化床反应器中,以水蒸气为流态化气体,考察水蒸气温度（100、150、200和250℃）和反应气氛（一定比例的水蒸气和N2）升温速率（5、10、15、20℃/min）对吸收剂再生特性的影响规律,并通过热分析动力学确定再生反应特性参数。结果表明:该复合吸收剂具有较好的孔隙结构;提高水蒸气温度和反应气氛升温速率可减少再生反应所需时间、增大再生反应转化率;当水蒸气温度为250℃时,有最大峰值体积分数（26.5%）,有最短再生反应时间（16min）;当升温速率20℃/min时,有最大峰值反应速率（221.4mL/min）,有最大平均反应速率（62.6mL/min）;在水蒸气氛围下,4种升温速率的吸收剂再生反应活化能较为接近,为88.0～97.4kJ/mol,表明升温速率并非影响再生反应活化能的主要因素。
【文章来源】：东华大学学报(自然科学版). 2020,46(04)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
以水蒸气为载气的燃煤烟气CO2脱除装置原理图
由图2可以看出，Na/K基复合吸收剂的吸附等温线前半段上升较慢，曲线呈下凹趋势，后半段快速上升，为第Ⅱ类吸附等温线。该吸收剂的表面为多层吸附，具有孔径为5nm以上的孔，其中吸附分支和脱附分支的分离发生在中等大小的相对压力下，为典型的A类吸附回线。通过BET法计算吸收剂比表面积、通过BJH吸附累积计算比孔容，得出吸收剂的比表面积和比孔容分别为232.67 m2/g和267.8mm3/g，表明吸附剂具有较好的孔隙结构。2.2 水蒸气温度对吸收剂再生反应的影响
以NaHCO3·KHCO3/Al2O3为对象，以10℃/min的升温速率使反应气氛（水蒸气占比为80%，剩余为N2）从50℃升高至250℃（实际试验中，加热至250℃时温度会继续升高，在约300℃时CO2体积分数变为0，下同），气流量为3L/min。研究水蒸气温度分别为100、150、200和250℃时，其对再生反应的影响，结果如图3和表2所示。由图3和表2可知，随着水蒸气温度的升高，峰值再生反应速率和峰值体积分数逐渐增大、再生反应时间缩短。当水蒸气温度为250℃时，有最大峰值体积分数为26.5%，有最短再生反应时间为16.0min；当水蒸气温度为100℃时，有最小峰值体积分数为23.1%，有最长再生反应时间为17.5 min。随着水蒸气温度的上升，吸收剂再生转化率上升的速度变快，最终再生转化率均达到100%，即吸收剂都能够完全再生，并且在水蒸气温度为250℃时最适合进行再生反应。这是因为当水蒸气温度为250℃时，水蒸气由饱和蒸气变为过热蒸气，此时过热蒸气由于十分干燥，在作为流态化气体时不会造成流化床中试剂的吸水黏结，因而不会降低流化效果。相比饱和蒸气，过热蒸气携带更多的热量，250℃时过热蒸气的焓值已达到2 974.5kJ/kg。吸收剂的再生反应为吸热反应，高温的过热蒸气可促进再生反应的进行。当流化床中的温度还处于上升阶段时，过热蒸气能使流化床中的再生剂提前到达能够发生再生反应的温度区间，加快反应。
【参考文献】：
期刊论文
[1]碳捕集技术在燃气电厂中的应用[J]. 王照成,晏双华. 现代化工. 2018(09)
[2]二氧化碳捕集、利用与封存研究进展[J]. 陈兵,肖红亮,李景明,王香增. 应用化工. 2018(03)
[3]二氧化碳的捕集方法探索[J]. 李浩然. 化工管理. 2015(27)
[4]燃烧前脱碳技术与工程进展[J]. 张启阳,黄凤敏,陆诗建,刘海丽,尚明华. 应用化工. 2015(07)
[5]化学吸收法CO2捕集解吸能耗的分析计算[J]. 张克舫,刘中良,王远亚,李艳霞. 化工进展. 2013(12)
[6]燃煤电站富氧燃烧及二氧化碳捕集技术研究现状及发展[J]. 殷亚宁. 锅炉制造. 2010(06)
[7]火力发电厂化学吸收法捕获二氧化碳研究现状及展望[J]. 蒋晶,田秀君,李进,武甲. 科技资讯. 2009(32)
[8]碳酸氢钠分解的热重分析研究[J]. 赵传文,陈晓平,赵长遂. 燃烧科学与技术. 2009(02)
[9]钾基CO2吸收剂的碳酸化反应特性[J]. 赵传文,陈晓平,赵长遂. 化工学报. 2008(09)
硕士论文
[1]吸附法脱除二氧化碳中低浓度羰基硫和二硫化碳的研究[D]. 王艳君.大连理工大学 2013
本文编号：3635648
【文章来源】：东华大学学报(自然科学版). 2020,46(04)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
以水蒸气为载气的燃煤烟气CO2脱除装置原理图
由图2可以看出，Na/K基复合吸收剂的吸附等温线前半段上升较慢，曲线呈下凹趋势，后半段快速上升，为第Ⅱ类吸附等温线。该吸收剂的表面为多层吸附，具有孔径为5nm以上的孔，其中吸附分支和脱附分支的分离发生在中等大小的相对压力下，为典型的A类吸附回线。通过BET法计算吸收剂比表面积、通过BJH吸附累积计算比孔容，得出吸收剂的比表面积和比孔容分别为232.67 m2/g和267.8mm3/g，表明吸附剂具有较好的孔隙结构。2.2 水蒸气温度对吸收剂再生反应的影响
以NaHCO3·KHCO3/Al2O3为对象，以10℃/min的升温速率使反应气氛（水蒸气占比为80%，剩余为N2）从50℃升高至250℃（实际试验中，加热至250℃时温度会继续升高，在约300℃时CO2体积分数变为0，下同），气流量为3L/min。研究水蒸气温度分别为100、150、200和250℃时，其对再生反应的影响，结果如图3和表2所示。由图3和表2可知，随着水蒸气温度的升高，峰值再生反应速率和峰值体积分数逐渐增大、再生反应时间缩短。当水蒸气温度为250℃时，有最大峰值体积分数为26.5%，有最短再生反应时间为16.0min；当水蒸气温度为100℃时，有最小峰值体积分数为23.1%，有最长再生反应时间为17.5 min。随着水蒸气温度的上升，吸收剂再生转化率上升的速度变快，最终再生转化率均达到100%，即吸收剂都能够完全再生，并且在水蒸气温度为250℃时最适合进行再生反应。这是因为当水蒸气温度为250℃时，水蒸气由饱和蒸气变为过热蒸气，此时过热蒸气由于十分干燥，在作为流态化气体时不会造成流化床中试剂的吸水黏结，因而不会降低流化效果。相比饱和蒸气，过热蒸气携带更多的热量，250℃时过热蒸气的焓值已达到2 974.5kJ/kg。吸收剂的再生反应为吸热反应，高温的过热蒸气可促进再生反应的进行。当流化床中的温度还处于上升阶段时，过热蒸气能使流化床中的再生剂提前到达能够发生再生反应的温度区间，加快反应。
【参考文献】：
期刊论文
[1]碳捕集技术在燃气电厂中的应用[J]. 王照成,晏双华. 现代化工. 2018(09)
[2]二氧化碳捕集、利用与封存研究进展[J]. 陈兵,肖红亮,李景明,王香增. 应用化工. 2018(03)
[3]二氧化碳的捕集方法探索[J]. 李浩然. 化工管理. 2015(27)
[4]燃烧前脱碳技术与工程进展[J]. 张启阳,黄凤敏,陆诗建,刘海丽,尚明华. 应用化工. 2015(07)
[5]化学吸收法CO2捕集解吸能耗的分析计算[J]. 张克舫,刘中良,王远亚,李艳霞. 化工进展. 2013(12)
[6]燃煤电站富氧燃烧及二氧化碳捕集技术研究现状及发展[J]. 殷亚宁. 锅炉制造. 2010(06)
[7]火力发电厂化学吸收法捕获二氧化碳研究现状及展望[J]. 蒋晶,田秀君,李进,武甲. 科技资讯. 2009(32)
[8]碳酸氢钠分解的热重分析研究[J]. 赵传文,陈晓平,赵长遂. 燃烧科学与技术. 2009(02)
[9]钾基CO2吸收剂的碳酸化反应特性[J]. 赵传文,陈晓平,赵长遂. 化工学报. 2008(09)
硕士论文
[1]吸附法脱除二氧化碳中低浓度羰基硫和二硫化碳的研究[D]. 王艳君.大连理工大学 2013
本文编号：3635648
本文链接：https://www.wllwen.com/guanlilunwen/gongchengguanli/3635648.html
