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29卷第200608河北化工ol29o.ug2006烟气中二氧化碳资源化技术及应用前景彭淑婧任爱玲河北科技大学环境科学与工程学院河北石家庄050018介绍了二氧化碳的分离回收技术如精馏法、物理吸附法、吸收法、膜分离法等及应用途径。结合国内外二氧化碳利用现状及国内二氧化碳排放情况展望了二氧化碳资源化技术及应用前景。关键词二氧化碳分离回收技术资源化应用前景中图分类号701.文献标识码文章编号1003-5095(200608-0030-03近年来随着工业的快速发展越来越多的化石燃料的燃烧以及绿色植被的减少导致大气中二氧化碳含量逐年增加[1-7]随着人们对资源短缺、温室效应问题的重视为废气排放的固定、利用及再生资源化其回收、问题引起世界各国特别是工业发达国家的普遍关注有关目前的应用及研究也不断深入。在食品、化学合成、机械、农业、商业、运输、石油开采、国防、防等众多领域中均有广泛地应用[8]。烟气中二氧化碳的资源化研究成为目前的热点问题。铝、硅胶、天然沸石和活性炭[12]等。其中变压吸附法在工业上应用较多。其工艺流程如图所示。国内外二氧化碳气体分离回收的常用技术目前工业上分离提纯物理的方法有精馏法、吸附法、膜分离法、吸收法物理吸收法和化学吸收等。变压吸附法工艺流程PSA法是干法体系可以不考虑腐蚀问题。工艺过程简单、能耗低、适应能力强。具有技术先进易实现自动化经济合理等优点。但是的回收率低[13]60%般只有50%而且由于吸附剂容量有限需要1.精馏法该法利用吸附剂吸附杂质精馏出轻组分可得到高纯液态产品。如后续做干冰则采用高压精馏法。频繁进行吸附和解吸要求自动化程度较高。Pa1.5-2.40-20[9]操作经过前级脱硫后还采用脱硫效果较高的脱硫剂进行深层脱硫并采用沸石分子筛作为脱水剂进行脱水可选择性的吸附气体中的醇、[11]醛、高级烃[10]回收的纯度可以达到食品级1.吸收法1.3.物理吸收法该法利用在各组分在溶剂中的溶解度随着压力、温度变化的原理来进行分离。常用吸收剂有丙烯酸甲基2-吡咯烷酮、酯、甲醇、二甲醚乙醇、聚乙二醇以及噻吩烷等高沸点溶剂14]31139Pa或在23-12159-139Pa下液化[14]可对烟气进行多级压缩和冷却使液化实现分离。典型的物理吸收法有环丁砜法[12]加压水分离效果较差本法需要低温操作能耗较高、成本较高不适应中小规模的生产。1.物理吸附法该法利用吸附剂对混合气中的的选择性可甲基吡咯烷酮法、Selexol法、低温甲醇法洗法、ectsol碳酸丙烯酯法Flour[15]该法选择性差、回收率低。其消耗热能比化学吸收法小不易腐蚀但吸收剂会因硫化物劣化而减少再生次数。但是该方法经济性不佳运行成本和能耗都比较高在工业中很少应用。逆吸附作用来分离回收分为变温吸附法TSA常用的吸附剂有分子筛、变压吸附法PSA活性氧化收稿日期2006-05-22作者简介彭淑婧1981-在读硕士主要从事大气污染控制方面的研究。
彭淑婧任爱玲烟气中二氧化碳资源化技术及应用前景311.3.化学吸收法烟气和吸收液在吸收塔内发生化学反应吸收至溶剂中贫液成为富液富液进入脱析塔加热分解出因此为了改善大气环境回收碳资源各国科学家和工程师都在积极寻求回收利用的有效途径题。在化工合成中可合成纯碱、轻质碳酸盐、化肥碳酸氢铵、尿素[19]以及脂肪酸和水杨酸及其衍生[20]阿司匹林合成甲酸及其衍生物合成天然气、乙烯、丙烯等低级烃类合成甲醇、壬醇、草酸及其衍生物[21]丙酯及芳烃的烷基化[24]在农业中可以用于农产品保鲜、人工降雨、气体肥料[9]在工业中可以用于电弧焊接、石油的开采、饮料碳化、污水处理[9]化学吸收法工艺流程生产泡沫板材[22]除常见的应用途径外长春应化所和蒙西公司研基聚合物制可降解塑料技术获得专利取代传统的填充型淀粉塑料制成了真正意义上的可降解塑[23]常用的吸收剂有碳酸盐溶液、碱液及醇胺溶液[16]等。较常用的乙醇胺法腐蚀性强南化集团研究院自行研制开发的低分压二氧化碳回收技术[17]以醇胺水溶液为主体添加了活性胺、抗氧剂和防腐剂组成适于回收低分压二氧化碳的优良复合吸收剂吸收速度吸收能力大再生能耗低胺氧化降解损耗小腐蚀复合吸收剂无毒、无污染。化学吸收法技术成熟、运行可靠吸收效果好离回收纯度高设备可采用一般的碳钢材料。但在反应过程中易出现起泡、夹带现象能耗、投资较大要进一步研究改进措施。市场展望在发达国家中广泛应用于各个领域食品保鲜北美[17国外的的应用情况饮料碳化合成化工产品[17-19]40%13%30%20%20%38%10%29%10%10%10%8%20%28%14%意大利[17西欧[191.膜分离法膜分离法是一种以压力为驱动力的过程。各个组分有不同的渗透速率从而实现分离。工业上常见的分离乙基纤维素膜、聚苯醚的膜有醋酸纤维膜、及聚砜膜、聚酰亚胺膜、聚苯氧改性膜、二胺基聚砜复合膜、含二胺的聚碳酸酯复合膜、丙烯酸酯的低分子含浸膜等均表现出优异的渗透性程见图[18][12]世界上西的生产与消费主要集中在美国、西欧、日本的液体欧、日本等地。2003年美国、5.75×108.73×10[23]费量分别为7.80×10国内市场在饮料行业方面发展非常迅速国内最大的市场广东省消耗量约市场需求预测在年内增加至左右估计在未来[21]年平均增长率为10%随着保护焊机的大量引进市场的需求增加。而且钢炉底吹气氮气改为可大大降低成其工艺流纳米技术的大量推广势必带动合成纳米所必需的[21]原料气——等。作为工业废气排放的碳源催化有机合成技术已得到大量开发但在国内应用还不广泛主要由膜分离工艺流程的不活泼性需要采用高温高压或使用催化剂才能反应还需要投入大量的人力和物力研究其工业应用的经济技术可行性。中国未来不同排放源排放温室气体估算中化石燃料燃烧排放二氧化碳量仍占有很大比例。研究经济性强、易于大规模工业应用的分离回收和固定膜分离法工艺较简单、操作方便、能耗低、投资费用比溶剂吸收法低、经济合理广泛应用于工业中分离法的缺点是需要前级处理、脱水和过滤且很难[14]得到高纯度的的应用途径的技术具有十分重大的意义。
32时间指标化石燃料燃烧农业中国未来主要温室气体排放[24]亿估算1990甲烷Technical200171)99-119.5]陈长虹鲍仙华全球能源消费与排放量J]上海环境科学1999,18(2)62-64.6]任国玉世界各国排放历史和现状J]气象科技2002,30(3)129-134.2010甲烷2030甲烷5.890.0911.6-13.0.1-0.12-220.1-0.0.230.3-0.0.3-0.0.10-0.150.861.562.林业城市0.0240.05-0.06垃圾来源于“中国气候变化国别研究”项目。7]urhie,anStazisarEvanJ.SeparatonandaptureepofomLargeStatonarEnergySourcesandSequestatoneologicalSalnequiers.Foratons-oalbedsandTechnology我国许多工业烟气中都包括大量的二氧化碳石灰窖气、高炉气、转炉气等见表[25]气源与含量atonalLaboratory,Pisburgh,PennsylvaniJ]Journalofheastanagementssociaton.2003,53645-715.8]二氧化碳的利用前景J]大氮肥20023)153-156.二氧化碳气源含量18-2115-4510-178.5-1018-199]倪俊海二氧化碳的回收和利用J]河北化工20003)8-9.10]吴俊生邵惠鹤精馏设计、北京中国操作和控制石化出版社199712.炼钢副产气石灰窑尾气焦炭及重油燃烧气天然气燃烧烟道气燃煤锅炉烟道气11]10621-89石灰窑和合成氨法食品添加剂二氧化碳标准12]夏明珠严莲荷13]14]二氧化碳的分离回收技术与综合利J]现代化工1999,19(5)46-48.王宝林应用变压吸附法分离回收J]低温与特气浅谈石灰窖的综合开发利用J]衢化科技1993于庆满二氧化碳回收技术及应用前景J]随着市场需求量的快速发展全球工业气体市场各大跨国公司纷纷登陆中国为我国应用生产、和销售注入生机。预计在未来几年我国的钢铁、化工、电子、制造加工、食品、保健及所有其他气体用户将继[21]续推动气体工业发展年增长率至少为15%19982)47-51.4)35-37.15]颜家保16]冯庆祥用化工20052)76-78.我国工业液体二氧化碳生产技术现状及改进方向J]温室气体综合利用的现状J]电力情报低温与特气19972)1-7.生产和应用市场必将得到快速发展。二氧化碳作为化石燃料燃烧的副产物对其进行回收和综合利用不仅可提高原料总利用率降低生产成本提高产品市场竞争力而且可改善工厂生产环境[26]17]陶恩中19994)9-11.18]王雪松[J].化学世界1992(1):1-膜分离技术及其开发现状19]秦正龙化学的应用及其发展J]化工技术经199660)16-19.20]冯庆革二氧化碳的回收与提取[J].低温与特气1998(3):34-3921]陈中明李传华22]二氧化碳的生产及综合利用J]细化工中间体20015)9-11.二氧化碳的利用前景J]大氮肥20023)153-156.为社会提供优质而丰富的二氧化碳产品有良好的社会效益和经济效益。1]2]周欢怀温室效应对环境的影响J]环境科普2003(1)51-52.二氧化碳减排与可持续发展J]杭州化工温室效应与全球气候变暖J]青海师200532(2)15-18.3]徐世晓赵新全范大学学报20014)11-13.23]李仲来二氧化碳的制取及化工应用[J].小氮肥设计技术2005(1):11-1824]李建英二氧化碳的回收和利用维普咨询ht:/.cqvi.com25]李文杰二氧化碳资源与应用[J].山西化工2000(4):20-2226]朱世勇环境与工业气体净化技术北京化学工业出版社2001507-515.4]uebblesJ.JaioncernsaboutclatchangeandheolofossiueluseJ]FuelProcessResourcesTechnologyandApplicationProspectofCarbonDioxideinSmokePENShu-ngENngSchoolofEnvionmentalScienceandEngineerngebeiniversiofScienceandTechnologyShiazhuanghina)AbstractTheseparatonandecoverechnologyofheaigreenhousegas-carbondioxidentoduced,suchasheethodofectphysic-sorptonassiatembraneseparatonandsoon.Theapplcatonavenuesofcarbondioxidearntoducedhipaperheactualofhecarbondioxideutzatonandheemssionbotherandabroadgiven,heutzatonechnologyandapplcatonoregroundvistofcarbondioxideshowatheendofhipa-perKeywordscarbondioxideheechnologiesofseparatonandecoveresourceoregroundofutzaton050018

本文来源:https://www.2haoxitong.net/k/doc/d8be16a35af5f61fb7360b4c2e3f5727a5e924e8.html

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