温室气体排放削减问题目前正受到公众日益关注并面临巨大的公众压力,对诸如燃煤电厂这类固定排放源来说,势必成为未来温室气体减排技术最可行的实施领域之一。与其它种类的二氧化碳捕集技术相比,使用活性炭作为固态吸附剂捕集二氧化碳技术具有许多潜在的优势,今天我们就重点来说说活性炭作为吸附剂脱除烟气二氧化碳技术。
物理性吸附剂可从烟气的组分中分离出二氧化碳、但不会与二氧化碳发生化学反应,它是通过其“笼子形”结构起到分子筛功能、或者将二氧化碳分子吸附到它的内表面上(而使二氧化碳与其它烟气组分相分离)。这种吸附剂可通过变压或变温操作方法进行再生,当然,变压操作方法的运行成本可能会过高。常见的物理性吸附剂有活性炭和沸石等类型,它们无毒,制造成本相对低廉。虽然与其它的负载型化学吸着剂相比,活性炭对二氧化碳的吸附容量较低,但其吸附二氧化碳所需的热量仅为约-3kJ/molCO2(在25℃、1bar条件下),因此,用活性炭脱除烟气中的二氧化碳时,其所需的能量要远小于其它的吸附剂或溶剂。
为了实现二氧化碳减排目标,对美国既有的燃煤电厂进行改造、补充安装碳捕集和分离技术系统是一种重要的技术途径和一个巨大的市场机遇。在业已研究和开发的各种后燃烧技术方法中,固体吸附剂脱除烟气二氧化碳技术表现出色,有望成为获得实际应用的技术方法。本文对几种活性炭基固体吸附剂的实验室应用性能进行了探讨,共选用了两个系列的吸附剂进行性能评价,一种是负载了有机胺类和碳酸盐的活性炭,称为“负载型活性吸附剂”,另一种是采用不同加工方法制造的活性炭,称为“非活性型吸附剂”。
采用化学活化炭做脱碳吸附剂时,试样表现出非常好的可再生性能,且脱附过程所需的温度仅与吸附操作温度有很小的差值,现场的实际烟气试验结果表明,该试样不会被实际烟气中的某些组分“毒化”。采用实验室模拟烟气和实际烟气进行二氧化碳捕集性能试验,对比研究后发现二者的结果数据几乎没有差异。尽管这些化学活化炭试样在多项性能参数方面表现卓越,但仍需进一步提高其二氧化碳工作容量以达到实用化要求。
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