高濃度氨水捕集二氧化碳的能耗與氨逃逸分析

雷軒邈, 王 甫, 朱先會, 王麗娜, 袁金良

高濃度氨水捕集二氧化碳的能耗與氨逃逸分析

雷軒邈, 王 甫, 朱先會, 王麗娜, 袁金良

(寧波大學 海運學院, 浙江 寧波 315832)

針對低濃度氨水捕集CO2速率慢、再生能耗高的問題，利用Aspen Plus軟件模擬高濃度氨水(質量分數為16%～22%)為吸收劑的燃煤電廠CO2捕集工藝系統，對比高濃度與低濃度氨水捕集CO2工藝的能耗特性與氨逃逸速率，揭示高濃度氨水脫碳過程中氨逃逸和能耗與氨水濃度、碳負載、解吸塔富液入口溫度之間的關聯特性。研究表明：再生過程中存在氨逃逸濃度轉變的臨界再生溫度和貧液碳負載的限制，當氨水質量分數為20% 時，再生溫度不宜高于107 ℃，貧液碳負載率不宜低于0.25；與低濃度氨水(質量分數為4%～8%)脫碳相比，高濃度氨水脫碳工藝的CO2再生能耗可降低26.2%～32.2%，考慮氨回收能耗后的總體能耗仍可降低21.6%～25%，為低能耗氨法碳捕集工藝的開發提供了指導。

二氧化碳捕集；高濃度氨水；能耗；氨逃逸；碳負載

1 前 言

全球氣候變暖是當前人類面臨的最嚴峻挑戰，已對全球范圍內環境、科學、經濟以及政治等產生深遠的影響。CO2作為對溫室效應影響最大的氣體物質得到廣泛的關注，削減和控制其排放是能源與化工等行業亟須解決的問題。CO2捕集與封存(CCS)作為全球應對氣候變化的重要戰略，是我國履約減排任務、應對未來挑戰的重要技術選擇之一。化學吸收法碳捕集是短期內控制能源、化工等領域CO2排放最為有效的方法[1-2]。其中，以氨水為吸收劑的碳捕集具有能耗低、CO2負載高、吸收劑氧化降解低、無腐蝕等顯著優點，近年來受到廣泛關注。……