酸性氣體對鉀基吸收劑干法脫除二氧化碳過程的影響規(guī)律研究.pdf

1、現(xiàn)有的絕大多數(shù)火力發(fā)電技術，包括新建和改造機組，都能采用燃燒后脫碳的方法進行CO2分離。目前，燃燒后脫碳技術面臨的主要困難在于：需處理煙氣的體積流量大、CO2分壓小，因此投資和運行成本很高。利用鉀基吸收劑通過氣固反應脫除CO2的技術由于反應能耗低、吸收劑循環(huán)利用效率高、對設備無腐蝕，無二次污染等優(yōu)點成為當前的研究熱點之一。實際燃煤電廠煙氣經(jīng)脫硫脫硝后，仍存在一定濃度的酸性氣體（SO2、NOx等），可能會對鉀基吸收劑干法脫除CO2的過程產(chǎn)

2、生不利的影響，造成吸收劑失效，導致二氧化碳脫除效率和吸收劑利用率降低。因此，研究酸性氣體對鉀基吸收劑干法脫除二氧化碳過程的影響規(guī)律及導致吸收劑失效的機理對堿金屬基吸收劑干法脫除二氧化碳技術的研發(fā)和工業(yè)應用具有重要的理論意義和工業(yè)價值。
　　 本文在熱重分析儀及“脫碳-吸收劑再生”鼓泡流化床實驗臺上，就酸性氣體對鉀基吸收劑干法脫除二氧化碳過程的影響規(guī)律及導致吸收劑失效的機理進行了探索性研究，具體內(nèi)容及主要結果如下：
　　

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KHCO3分解生成的K2CO3以及負載型吸收劑K2CO3/Al2O3吸收CO2性能的影響。結果表明：NO在脫碳反應條件下與吸收劑不發(fā)生反應；而SO2對吸收劑的影響很大。在含有500ppniSO2的模擬煙氣中，K2CO3的反應產(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”鼓泡流化床實驗臺上，分別研究了煙氣中的SO2和NO對粒徑范圍為0.18～0.315mm、平均粒徑為0.25mm的負載型吸收劑（K2CO3/Al2O3）吸收CO2性能的影響，并對反應產(chǎn)物進行XRD、SEM-EDX及含硫量測試。結果表明，當碳酸化反應氣氛中含有SO2時，反應產(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)，碳酸化反應中二氧化碳的吸收量及再生

5、反應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)試驗后的產(chǎn)物進行硫含量測試發(fā)現(xiàn)，含硫量近似于碳酸化反應時SO2的注入量。當碳酸化反應氣氛中含有NO時，碳酸化和再生后的產(chǎn)物均未檢測到含氮化合物，顆粒表面也未檢測出N元素，二氧化碳的吸收量及再生反應中釋放出的二氧化碳量都變化不大。試驗結果表明，流化床操作條件下，NO對吸收劑脫碳性能影響不大，而SO2對吸收劑產(chǎn)生很大

6、影響。
　　 3、在“脫碳-吸收劑再生”鼓泡流化床實驗臺上進行了48次煙氣中同時含有SO2和NO時的“碳酸化-吸收劑再生”循環(huán)反應試驗。并通過改變碳酸化反應氣氛中SO2和NO的濃度來探索SO2和NO同時存在時對吸收劑的影響。結果表明，二氧化碳吸收量和再生反應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)試驗中，當碳酸化反應氣氛中SO2和NO濃度分別為500ppm時，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次試驗中，當碳酸化反應氣氛中SO2和NO濃度均為0時，吸收劑的脫碳能力維持不變。在33～40次試驗中，當碳酸化反應氣氛中SO2和NO濃度均為1000ppm時，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，失效率也相應增大。在最后8次循環(huán)試驗中，碳酸化反應氣氛中SO2和NO濃度均為500ppm時，吸收劑脫碳能力下降程度變小。經(jīng)過48次循環(huán)試驗后，產(chǎn)物中未檢測出含氮化合物，顆粒表面也未檢測出N元素，吸收劑總的