-
最开始由日本和俄罗斯的学者进行了初步探索,美国的科研单位在美国能源部(DOE)的资助下对钠基吸收剂脱碳技术进行了深入研究,韩国的科研单位研制了负载型钾基吸收剂,并在中试试验台进行了深入研究;国内东南大学正在进行钾基吸收剂干法脱碳技术的深入研究,而本文的主要工作是针对纳基,相关实验事宜也基本上在东南大学完成。27226
- 上一篇：热致变色可变发射率材料国内外研究现状
- 下一篇：单兵反坦克火箭武器国内外研究现状
1 美国的相关研究[12]
美国三角研究所(RTI)、路易斯安那州立大学(LSU)和切奇杜威公司(C&D)在美国能源部(DOE)的资助下,针对钠基固体吸收剂低温脱除烟气CO2的相关项目展开了研究。他们的目的是希望开发一种流程简单、造价低廉的CO2分离技术,以实现对现有的化石燃料常规电站的技术改造，预期可以减排CO2 4.4亿吨。
LSU对NaHCO3分解出的Na2CO3以及天然碱样品进行研究发现:所有的钠基吸收剂的碳酸化温度范围为60-80℃,温度达到120-200℃时，CO2才能再生。该反应跟温度有密切关系。至于CO2再生气氛,当气氛为N2气氛、纯CO2或者CO2和H2O时,其相应的再生反应特性类似。五次循环反应后转化率下降15%。论文网
同时,LSU还对反应气氛对碳酸化反应的影响规律进行了研究和探索。发现水蒸气浓度在10%-16%之间时,当反应温度高于65℃后,吸收剂不发生水合反应。但是若是气氛里掺入SO2,随掺杂量的增加，吸收剂会失效，而且失效速率加快。另外,台湾大同大学也参照LSU的成果做了类似的相关研究,获得了相同的结论。然而,它们并没有针对吸收剂的失效规律、失效机理以及如何有效抑制吸收剂的失效展开研究,不得不说是一个缺憾。
结合实际化石燃料燃烧电站烟气脱碳系统,并对该技术进行优化设计,计算出使用40%负载量的钠基吸收剂进行脱碳的能耗为170kJ/mol CO2 。投入总成本为0.025-0.029USD/kg CO2。在采用最新技术改进的MEA吸收法能耗为:240 kJ/mol CO2,245 kJ/mol CO2或276 kJ/mol CO2,相应的总成本为0.031-0.032USD/kg CO2。证明了钠基固体吸收剂的优越性。
2韩国的相关研究[13]
最近这些年,韩国相关小组也对这项目进行了科研。他们各自负责相应的研究工作,KNU利用他们小组搭建的小型固定床系统,对制备成的粉末状吸收剂进行脱碳机理性研究工作,来选择合适的吸收剂配方。KIER负责这个项目的工业化研究,建立了可以实现连续脱碳的双流化床“碳酸化-再生”反应系统。而KEPRI则是负责吸收剂的制备成型,并利用小型鼓泡流化床系统研究成型的吸收剂颗粒的脱碳特性。他们获得的结论主要有:
将K2CO3负载于AC(Activated Carbon)、TiO2、Al2O3、MgO、CsNaX、SiO2、NaX、CaO等多种载体上,搭建小型固定床试验台，对其CO2减排吸收的能力和循环特性进行研究讨论。经过试验检验出,K2CO3/TiO2、K2CO3/MgO、K2CO3/AC、K2CO3/Al2O3四种吸收剂CO2脱除能力强。
经过研究，他们发现，AC、TiO2为惰性载体,其负载型吸收剂在做碳酸化实验时碳酸化产物为KHCO3；K2CO3/Al2O3碳酸化反应生成了不易再生的KAl(CO3)2(OH)2；K2CO3/MgO与CO2和H2O反应,生成产物是Mg(OH)2,K2Mg(CO3)2和K2Mg(CO3)2•4(H2O)。项目小组研究认为:K2CO3/TiO2的CO2再生特性效果在较低温度下,比K2CO3/AC更有优势。
他们的选择了合适的吸收剂,在进行相关测试之后,得出了反应机理。不过他们的研究也存在一定的不足:首先,制备得到的吸收剂与CO2的反应速率，该小组没有认识到这个因素对脱碳量的影响；其次,忽略了载体负载能力的影响,简而言之，单位数量的载体所能负载的活性成分因种类不同也会有相当的差别，导致分析的不科学。最次。没有考虑实际经济效益，Ti造价太贵。
研究小组在对采用型鼓泡流化床系统后,研究了反应前通水蒸气对吸收剂预处理的影响，通水主要是针对碳酸化反应。这样一来，吸收剂有了预处理可以改善碳酸化反应效果。而且已经证明,吸收剂碳酸化效果随着水蒸气预处理时间的增加而更加明显。