[实用新型]高活性钾基吸收剂干法脱除烟气中CO2的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及化石燃料燃烧产生的烟气中CO₂的脱除和浓缩方法，尤其是一种采用高活性钾基吸收剂干法脱除烟气中CO₂的装置。属于二氧化碳捕集和减排技术领域。

背景技术

二氧化碳是一种典型的“温室效应”气体。由于其排放量巨大，且呈不断增长的趋势，其对地球近地面气温升高的影响日益突出并已成为全球关注的热点问题。煤、石油、天然气等化石燃料的使用是CO₂等温室效应气体的主要来源。据统计，2006年度我国煤炭消费占能源消费总量的69.7％。从我国一次能源地质储量的构成、一次能源的价格和能源的战略安全性等方面看，我国以煤为主要能源的格局将长期存在，而其中发电行业的煤炭消耗所占比重最大。目前，我国约50％的产煤用于发电，火力发电占总发电量的78％。燃煤电厂成为了化石燃料燃烧利用领域CO₂排放量最大、最集中的场所。但对于发电行业，CO₂减排的研究仅处于起步阶段，迄今还未有可有效脱除CO₂且投资和运行费用适中的技术。因此，研发适用于燃煤电厂的CO₂减排技术具有十分重要的战略意义。

目前正在研究的各种CO₂减排技术中，碱金属基吸收剂干法脱除CO₂技术(属燃烧后捕集技术)，由于其碳酸化温度低，再生反应能耗少，吸收剂不易失活，循环利用率高，对设备腐蚀轻，无二次污染等优点开始引起人们的关注。

美国Louisiana State University，Research Triangle Institute和Church & Dwight在DOE的资助下，开展了碱金属碳酸盐(Na₂CO₃、K₂CO₃)干法脱除CO₂技术的研究，并申请了美国专利：第6387337B1(2002.5.14.)、第6280503B1(2001.8.28.)等。韩国Kyungpook National University，Yeungnam University，Korea ElectricPower Research Institute和Korea Institute of Energy Research在韩国科学技术部“21st Century Frontier Programs”的资助下也开展了相关的研究。韩国电力公社在中国申请了专利：CN200410101564.0，在美国申请了专利：USP20060148642。需要说明的是，上述专利均是针对吸收剂及其制备方法的，有关CO₂脱除装置和工艺方法的专利还未见报道。东南大学近几年也针对该项技术开展了相关的研究工作，并正在申请有关高活性钾基吸收剂的国家发明专利。

东南大学所开发高活性钾基吸收剂以六方晶系碳酸钾作为活性组分，该物质与CO₂反应速率比RTI或韩国电力公社研究的碳酸钠或单斜晶系碳酸钾快10倍以上；以活性炭或粗孔硅胶作为载体材料，其廉价易得，具有较好的负载能力和流化特性。该吸收剂再生性能良好，循环利用率高。

碱金属基吸收剂干法脱除CO₂技术通过以下2个主要的化学反应实现CO₂的脱除和浓缩：

碳酸化反应：M₂CO₃(s)+CO₂(g)+H₂O(g)→2MHCO₃(s)         (1)

再生反应：2MHCO₃(s)→M₂CO₃(s)+CO₂(g)+H₂O(g)           (2)

                                       (M为Na或K)