二氧化碳脱除工艺探讨
近几年, 我国的石油化工行业的发展规模不断扩大, 与此同时二氧化碳的排放量也不断增加, 由此带来的环境问题日益严重。研究高效的二氧化碳脱除技术是解决此种环境问题的最有效途径, 也是现代工业发展到的主要研究方向。基于此, 文章主要分析研究了二氧化碳脱除工艺的相关内容, 仅供参考。
1 二氧化碳 (CO2) 脱除法分类及其特点
1.1 分类和原理
按照CO2脱除原理可分成物理吸收法和化学吸收法。物理吸收法是应用气体中能溶解吸收剂的特点进行脱除。化学吸收法则是通过气体中的有关成分和溶剂的活性成分发生反应, 进一步生成相应的化合物。再生后进行的是分解反应, 通过该反应释放生成的气体, 以此得到目标活性成分。这两种吸收法存在本质上的区别, 物理法吸收时用的是vander Waalsforce, 化学法吸收时靠的是化学键力。
1.2 特点
这两种吸收法本身都有自身所特有的特点, 主要体现在:第一, 分压高物理法吸收力大, 分压低则化学法吸收力大;第二, 在进行减压闪蒸反应时, 物理吸收法的解析量相对更大些, 从这个层面上看减压闪蒸适用于物理法, 化学法则可以使用加热再生;第三, 在溶解量较小的情况下, 物理法的分压相对比较高, 化学法低, 这也说明证明了化学法的吸收精度能较物理法高一些。
2 物理脱除法
2.1 吸附法
第一, 变压吸附法。变压吸附法的工作原理, 是先对吸附剂进行加压, 然后吸附剂会选择性的吸附混合气体中的二氧化碳, 不被吸附的就穿过床层。然后通过减压进行二氧化碳的脱附, 使得吸附剂能再生利用。此种吸附法的具体特点分析如下:第一, 吸附剂的选择功能, 该点主要说的是一般情况下, 不同气体的吸附量是不一样的;第二, 针对某一特定气体, 其吸附量一般是和分压有关系的, 分压降低的同时吸附量就会减小。
第二, 变温吸附法。变温吸附法的应用依据主要是不同的气体在固体材料上吸附能力上存在差异, 并且具体的吸附量还和温度有一定的关系, 利用这两种机理实现不同气体的分离。通过反复改变温度, 使低温时被吸附的二氧化碳在高温是分离出来, 进而使吸附剂再生。吸附法工艺流程比较简单、能耗也很低且无污染, 但存在产品回收率不是很高的问题。因此, 对吸附法而言, 重点就是开发高效脱碳吸附剂, 并优化工艺流程设计, 以此实现高回收率和高选择性的目的, 最终实现大规模工业化生产。
2.2 膜分离法
膜分离法主要有两种分离形式:第一, 吸收膜。该方法是利用薄膜另一侧的吸收液, 选择吸收二氧化碳, 因此对此种吸收方法而言, 影响吸收效率的就是膜孔径以及薄膜另一侧的吸收液性质等。第二, 分离膜。分离膜依据的是二氧化碳与其他气体的穿膜速度不一样以此实现分离。
2.3 物理吸收法
物理吸收法常见的就是聚乙二醇二甲醚法和低温甲醇洗涤法。第一, 聚乙二醇二甲醚法, 此种房是高压下利用溶剂进行二氧化碳物理吸收, 然后生成富液。接着对富液进行闪蒸脱除, 除去二氧化碳, 同时再生后反复使用。目前生产类似聚乙二醇二甲醚溶剂的厂家全国已超过四十家。此种溶剂的最大优点就是对二氧化碳和硫化物的吸收脱除效果很好, 同时还能减少氢气、、一氧化碳等气体损失。再加上该溶剂无毒、无腐蚀、化学性能比较稳定, 因此在现代化工生产中应用十分广泛。
第二, 低温甲醇洗涤法。顾名思义此种方法的溶剂就是甲醇, 低温时将二氧化碳及硫化物吸收成富甲醇溶液, 然后通过减压闪蒸进行再生循环使用。此种方法的技术工艺主要和温度、压力有关, 具体特点如下:第一, 甲醇用量取决于二氧化碳浓度。一般情况下, 二氧化碳浓度越高, 则吸收效果越好;第二, 反应压力高, 则甲醇用量相对就会少一些, 这主要是因为高压时二氧化碳在甲醇中的溶解度比较大;第三, 温度高二氧化碳逸出力强, 溶解度小, 同时其他难溶气体溶剂力变强, 温度变低时, 则相反, 因此可见, 低温能提高吸收率;第四, 甲醇对二氧化碳吸收选择性比较高;第五, 甲醇稳定性好, 通常不会轻易被杂质分解, 腐蚀性小。
3 化学脱除法
3.1 活化MDEA吸收法
MDEA吸收法是在低温高压条件下, 使活化MDEA与混合气进行直接逆向接触, 混合气中的二氧化碳与MDEA溶剂发生化学反应生成富MDEA溶液, 脱除了二氧化碳的净化气由吸收塔顶部排出。富MDEA溶液通过减压加热使二氧化碳从中释放, 接着排出后进行回收利用。再生的活化MDEA溶剂, 冷却后可循环使用。
3.2 热碳酸钾法
目前, 全国大概有七成以上的大中型合成氨厂都使用热碳酸钾法进行二氧化碳脱除和回收。此种方法的原理是:在DEA的催化下, 碳酸钾与二氧化碳反应生成碳酸氢钾, 然后碳酸氢钾加热后, 又能释放二氧化碳, 再生后的碳酸钾能进行循环使用。此反应整体上属于可逆反应, 增压或降温, 进行的是二氧化碳吸收反应, 反之则是解析反应。
4 结语
总而言之, 随着技术人员对二氧化碳脱除工艺的研究, 整体上也积累了很多经验。但是因为全球变暖的问题还在不断演化, 且二氧化碳脱除工艺的应用范围还有待进一步提升, 因此要求相关技术人员应该深入分析研究, 优化工艺操作, 提高资源利用率, 以此在提高经济利益的同时改善人类居住环境。
摘要：二氧化碳是一种无色无味气体 (常温下) , 可以溶解于水中, 对长波辐射的吸收能力很强。统计发现, 二零零七年, 我国二氧化碳排放量变成全球第一, 人均可达五点一吨, 二零零九年全球二氧化碳排放量是二百亿吨。估计到二零五零年, 全球气温在二氧化碳影响下能升高一点五到四点五摄氏度, 平均气温将为十六到十九摄氏度。研究指出气温超高二十五摄氏度后, 人类死亡率就会升高。所以降低二氧化碳浓度刻不容缓, 且脱除后的二氧化碳应用广泛, 因此研究脱除工艺很有必要。
关键词：二氧化碳,脱除工艺
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