第三章二氧化碳吸收技术《二氧化碳捕集原理与技术》

提纲物理吸收法1物理化学联合吸收法2化学吸收法3二氧化碳吸收关键设备4

3.1物理吸收法物理吸收法如何定义？物理吸收法：吸收剂（主要是非电解质或有机溶剂的水溶液）利用静电相互作用或分子间范德华力的弱相互作用实现CO2在吸收剂中溶解的方法。影响因素：其溶解度与体系的温度、压力、吸收剂的性质和浓度有关。应用范围：CO2在气源中浓度较大且气源中其他气体与CO2相比溶解度差异较大。一般不应用于工业烟气CO2捕集。吸收剂：吸收操作中所用的溶剂。吸收质：混合气体中的溶解组分。吸收液：吸收操作后得到的溶液。贫液：贫液指含CO2极少的吸收液。富液：富液指含CO2较多的吸收液。

基本原理基于各组分在吸收剂中的溶解度差异以及亨利定律（一定温度下的气体在液体溶剂中的溶解度与该气体的压力成正比），选择高CO2溶解度的吸收剂，提高压力以增加CO2溶解度，使CO2分离出来，再用降压闪蒸的方法使其解吸，以此捕集CO2。3.1物理吸收法

作用：（1）吸收剂的再生，以便循环使用；（2）回收溶质，得到分离后的气体。气提与闪蒸：气提：采用一种气体介质破坏原气液两相平衡而建立一种新的气液平衡状态，使溶液中某一组分由于分压降低而解吸出来，从而达到分离的目的。闪蒸：高压的饱和溶液进入比较低压的容器中后，由于压力突然降低，饱和液体变成一部分容器压力下的饱和蒸汽和饱和液的现象。3.1物理吸收法解吸

解吸作用：（1）吸收剂的再生，以便循环使用；（2）回收溶质，得到分离后的气体。解吸常用的方法：加热溶液（加热解吸）：增大溶液中溶质的平衡分压；用水蒸汽（汽提）：加热、降低气相中溶质的分压；适用于溶质为不凝性气体，或溶质冷凝液不溶于水；通惰性气体（惰性气体汽提）：降低操作压力，主要用于吸收剂的再生，不能直接得到纯净的溶质组分。3.1物理吸收法

溶剂选择有良好的溶解度和选择性；较低的蒸汽压不易挥发；腐蚀性小；黏度低；毒性小，不易燃；较好的化学稳定性；易得、价廉、易再生。3.1物理吸收法

工艺流程在闪蒸罐中降低压力回收二氧化碳，由于吸收热量低，释放二氧化碳不需要热量。减压后，纯二氧化碳气流以不同的压力释放。3.1物理吸收法??合成气?是一种以?CO和?H2为主要组分的混合气体，但根据原料和生产工艺的不同，还可能包含二CO2、N2等其他成分。

工艺流程3.1物理吸收法

传质速率方程总传质速率方程：?3.1物理吸收法?总传质阻力方程：??当气相阻力不计时因此，在吸收塔的设计和选择上，应充分考虑提高液相湍动程度、增大喷淋密度、减薄液膜厚度等因素，以提高CO2的传质效率。

饱和度当吸收塔中的溶剂和原料气中的CO2达到相平衡，根据亨利定律：3.1物理吸收法?????R的大小与溶剂循环量和吸收塔高度都有较大影响。对于填料塔而言，加大气液相接触面积，可以增加吸收饱和度。工业上，R值一般取75%~85%之间。

优缺点及适用性3.1物理吸收法优点：选择性强、吸收量大、实用性强、操作简单、设备投资低。缺点：吸收或再生能耗和成本较高，吸收依赖于CO2的压力，一般要求CO2分压大于3.5bar。适用性：适用于CO2排放浓度较高的行业，如天然气处理、煤化工等。适用于天然气中酸气分压高且重烃含量低的工况。

物理吸收法有哪些？甲醇法：以甲醇溶液为吸收剂；低温吸收碳酸丙烯酯法：以碳酸丙烯酯为吸收剂；常温吸收聚乙二醇二甲醚法：以不同乙氧基链长的聚醚混合物为吸收剂；常温吸收N-甲基-2-吡咯烷酮法：以N-甲基吡咯烷酮为吸收剂；低温吸收加压水洗法：以水为吸收剂；低温吸收3.1物理吸收法

甲醇法如何定义？甲醇法：又称Rectisol法或甲醇脱碳法，是一种在低温条件下利用甲醇溶液作为吸收剂捕集CO2的方法。分子式：CH3OH/CH4O； 相对分子质量：32.04； 密度（25℃）：0.792kg/m2；黏度（25℃）：0.5525cP；蒸汽压（25℃）：285.3091Pa；沸点（1.013×105Pa下）：64.7℃。3.1物理吸收法

甲醇法—基本原理甲醇分子中的羟基（-OH）与CO2分子中的羰基（C=O）之间可以形成氢键，使CO2分子溶解于甲醇溶液中，从而实现CO2的分离。吸收后的甲醇经过减压加热再生，分别释放CO2、H2S气体，即物理解吸过程。该流程的操作温度通常为-70~-30℃。3.1物理吸收法

甲醇法—工艺流程含杂质的合成气和溶剂进入吸收塔，经脱碳段后，气体进入CO2解吸塔