CO2捕集技术2 ppt课件
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能源与可持续发展(co2 捕集)
分工情况:•xxx :•负责主讲•xxx :•负责主持•xxx :•负责ppt制作•xxx :•负责ppt制作•xxx :•负责收集资料,参与ppt制作背景:燃料燃烧就会向大气中释放二氧化碳（CO2）,而CO2的聚集会导致全球变暖和海水的酸化。
碳的捕集和储存（CCS）技术可以在源头捕集CO2并将其封储在存储设备中，从而减少温室效应。
背景:电力生产中所排放的CO2所占比例最大。
大约60%的排放来自于大型的固定排放源（10万吨CO2/年），使用天然气或煤作为燃料的火电厂大约占其中的30%。
全球大约有2000座年排放量超过100万吨CO2的电站，它们是CO2捕集的最重要的潜在目标。
碳捕集CO2是一种不稳定的气体，要从惰性气体（主要是氮气）中捕集CO2是非常困难的，成本相当高，还需要额外的能量。
由于传统的火电站是在大气压力下燃烧天然气或煤炭，在清洁的惰性气体排放到大气以前，CO2必须在非常困难的条件下分离出来。
这样做的目的是得到浓缩的易于传输的高压CO2气流。
碳捕集的三种方法之预燃烧CO2在燃烧之前分离出来，这一过程比较复杂但潜力巨大。
碳捕集的三种方法之后燃烧CO2从燃烧后的废气中分离出来。
这种方法将电站的能量输出减少了20%以上，但是CCS技术的开发重点目前集中在这一领域。
因为这种方法已经在用，而且现有的电站可以进行更新。
碳捕集的三种方法之全氧燃烧工艺用氧气替代燃烧过程中的空气，因此废气中主要含有CO2和水。
CO2可以通过冷凝分离出来。
现有电站可以根据全氧燃烧工艺的要求进行翻新，这一工艺颇具前景，目前一些示范电站已在建设之中。
碳捕集难题传统火电站的废气率非常高，例如一座400 MW的天然气发电设备废气率超过200万立方米/小时。
另外，高浓缩的溶剂输送到再生塔后释放出CO2，然后稀释的溶剂被输送回吸收塔中。
如何使液体分布器在塔柱交叉部位均匀喷洒是一大难题。
解决方案苏尔寿的液体分布器测试装置可以解决这些难题。
二氧化碳的捕获和封存ppt课件
数据，其质量可能因区域而异，也可能随时间的推移和新的信息而有所变化。
（《澳大利亚地球科学》提供）
精选课件ppt
24
已经开展封存的国家和进度
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ECBM 强化煤田甲烷回收 25
CO2的封存----海洋封存
• 海洋占地表的70％以上，海洋的平均深度 为3,800米。由于CO2可在水中溶解，所以 大气与水体在海洋表面不断进行CO2的自 然交换，直到达到平衡为止。
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对于沿岸管道和沿海管道的 运输成本按每250公里每 Figuur 4.5 吨CO2 以美元为 单位计算。右图显示了高估 算值（点线）和低估算值 （实线）。
精选课件ppt
左图显示了沿岸管道、沿海管道 和船舶的运输成本，按距离 Figuur 4.6 ，以美元/每吨CO2 为单位。给出了6兆吨CO2/年的 CO2质量流量的管道成本。船舶 成本包括中途封存设施、进港费、 燃料费和装卸费。这些成本还包 括压缩之外的额外液化成本。
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3.3 EOR
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精选课件ppt
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CO2的运输
• 将捕获的CO2从捕获地点健康、安全、环境和低 成本地运输到封存地点。
二氧化碳的捕获运输和封存
CO2 Capture, Transport and Storage (CCTS)
精选课件ppt
二氧化碳减排技术课件PPT教学
隙中。枯竭油气藏在埋存 二氧化碳的同时提高其采 收率,可实现经济开发与 环境保护的双赢。
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二 氧 化 碳 埋 存 场 所 选 择
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CCS
不能开采的煤层
目前已采用减压法开采煤
层气,但采收率只有50%。
深海埋存
注入二氧化碳后,二氧化碳
两种方式:一是使用陆上可的置管线换或出移煤 层 气 ， 使 更 多
• 工业上对CO2的利用包括CO2作为反应物的
生化过程,例如,在尿素和甲醇生产中利用
CO2的生化过程,以及各种直接利用CO2的
技术应用,比如作为萃取溶剂、制冷剂、 中和剂、干洗剂、饮料和灭火材料等应用。
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谢谢观看！
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膜分离法
• 又称分子筛法，利用不同的聚合材料对不同的气体 具有不同的渗透率，将CO2从锅炉尾部烟气中分离 出来的方法。
• 其最大优点在于投资少，结构简单，操作方便。工 业上常见的分离CO2的膜有醋酸纤维膜、乙基纤维 素膜、聚苯醚等。这些膜对于CO2现出良好的渗透 性。随着高分子材料科学的不断发展，膜分离技术 将不断完善，成为CO2的捕获分离的又一重要手段。
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吸附法
• 吸附分离技术是利用多孔固体颗粒选择性 的吸收流体中一种或几种组分，从而使流 体混合物得以分离，接着通过变温或变压 的解吸方法完成吸附-脱附循环操作的技 术。
• 固体吸附分离是基于气体与吸附剂表面上
活 吸
性点之间的分子间引力实现的。 附剂一般为一些特殊的固体材料,
C如O:2
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二 氧 化 碳 埋 存 场 所 选 择
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CCS
不能开采的煤层
目前已采用减压法开采煤
层气,但采收率只有50%。
深海埋存
注入二氧化碳后,二氧化碳
两种方式:一是使用陆上可的置管线换或出移煤 层 气 ， 使 更 多
• 工业上对CO2的利用包括CO2作为反应物的
生化过程,例如,在尿素和甲醇生产中利用
CO2的生化过程,以及各种直接利用CO2的
技术应用,比如作为萃取溶剂、制冷剂、 中和剂、干洗剂、饮料和灭火材料等应用。
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膜分离法
• 又称分子筛法，利用不同的聚合材料对不同的气体 具有不同的渗透率，将CO2从锅炉尾部烟气中分离 出来的方法。
• 其最大优点在于投资少，结构简单，操作方便。工 业上常见的分离CO2的膜有醋酸纤维膜、乙基纤维 素膜、聚苯醚等。这些膜对于CO2现出良好的渗透 性。随着高分子材料科学的不断发展，膜分离技术 将不断完善，成为CO2的捕获分离的又一重要手段。
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吸附法
• 吸附分离技术是利用多孔固体颗粒选择性 的吸收流体中一种或几种组分，从而使流 体混合物得以分离，接着通过变温或变压 的解吸方法完成吸附-脱附循环操作的技 术。
• 固体吸附分离是基于气体与吸附剂表面上
活 吸
性点之间的分子间引力实现的。 附剂一般为一些特殊的固体材料,
C如O:2
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CO2回收及捕集技术
吸附——解吸
含CO2混合气
吸附剂颗粒
吸附剂放其中
吸附选择性 吸附可逆性
选择吸附
解吸
变压吸附法
其它气体Leabharlann 吸 附 量CO2其它
二氧化碳产品
加压吸附
降压解吸
压力
二氧化碳原料气
膜分离法
• 膜分离法是利用某些聚合材料制成的薄膜 对不同气体的渗透率的不同来分离气体的。 • 分离 CO2的膜材料通常采用醋酸纤维素膜、 聚砜膜、聚醚砜膜、 聚肽膜、 聚酰胺(PI)膜 等。新型膜材质如聚酰亚胺膜、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
• 低温蒸馏法主要用于分离回收油田伴生气中的 CO2，本法设备庞大、能耗较高，一般很少使 用，只适用于油田开采现场，提高采油率。
常用回收二氧化碳的技术汇总
吸收法 吸附法 化肥厂变换 气脱碳 膜分离法 还没有大规模 工业化实例 催化燃烧法 脱出可燃杂质 操作成本高 低温蒸馏法 只适用于油田 提高采油率
吸收——解吸
含CO2混合气
吸收选择性
液滴吸收CO2 CO2解吸
7
吸收可逆性
化学吸收法
化学吸收法 低温吸收 高温解吸
8
物理吸收法
物理吸收法 加压吸收 降压解吸
9
吸附法
• 吸附法又分为变温吸附法(TSA)和变压吸附 法(PSA) • 吸附剂在高温(或高压)时吸附CO2，降温(或 降压)后将CO2解析出来，通过周期性的温度 (或压力)变化，从而使CO2分离出来。 • 常用的吸附剂有天然沸石、分子筛、活性 氧化铝、硅胶和活性炭等。
催化燃烧法
能够把碳氢化合物 氧化成CO2和H2O.
操作条件: >300º C, 充足的 O2，净化度 低。反应后需要进 一步低温液化，耗 能高。
二氧化碳的捕捉与封存技术PPT课件
4872 0
NGCC+烟气去除 88
27
NGCC+富氧燃烧 0
0
工业NGCC+CCS
1130
1935
天然气发电总量
1218
1962
生物质 设备改造
0
0
BIGCC
0
0
黑液气化
297
402
转换部门的
CCS
6%
电力行业 全部可再生
CCS
能源
8%
16%
电气化 2%
电力终端使 用效率 16%
BLUE Map 48Gt CO2减排
化石燃料转
化和效率,
核能, 6% 7% 终端使用燃
工业及能源
料, 1%
转换部门的
CCS, 9%
电力行业 CCS, 10%
终端使用燃 料效率, 24%
电力终端使 用效率, 12%
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二氧化碳的其他捕集技术
◆ 生物固氮 ◆ 固氮农业 ◆ 生物质能源
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三、二氧化碳的封存技术
目前可行的二氧化碳封存或处置方式有四种，分别是：
▲ 地质（地下）封存 ▲ 海洋封存 ▲ 矿石碳化 ▲ 陆地生态系统封存
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■ 地质（地下）封存
二氧化碳的地质封存是将二氧化碳压缩液注 入地下岩石构造中，含流体的或曾经含流体的 （图天然气、石油或盐水）的多孔岩石构造（如 枯竭的油气储层）都是潜在的二氧化碳封存点， 在陆地和沿海的沉积盆地存在适合二氧化碳的地 质构造。另外假设煤层有充分的渗透性且这些煤 炭以后不可能开采，则该煤层也可用于封存二氧 化碳，该研究正处于示范阶段。
工业部门,电力生产部 门, 54%
气候变化与二氧化碳捕集与封存精品PPT课件
《联合国气候变化框架公约》封存 Carbon dioxide capture &
storage(CCS)
CO2捕集与封存是指CO2从相关源分离出来，输送 到一个封存地点，并且长期与人类生存空间隔绝 的过程。 这其中包括两个最主要的部分，源以及封存地点。
CCS过程包括 1、捕集 2、运输 3、封存
气候变化 与 二氧化碳封存
前言
我国西南地区旱灾
全球变暖的背景 ——我们面临的现状
• 什么是全球变暖 • 全球变暖的根源 • 目前的现状
1000年到2000年地表温度的变化的预测
（IPCC，2001）
预计，全球平均地表气温在未来100年将上升 1.4－5.8℃，这可能是近一万年中增温最快的。
遏制全球变暖的行动 ——我们在行动
存在的问题
1、海洋处置费用昂贵 2、对海洋生态系统产生危害 3、CO2可能会再次逸出海洋
矿物封存
即利用含镁和钙的硅酸盐矿物（如玄 武岩，橄榄石，蛇纹石等）与CO2反应， 将气态的CO2转化为可在地质时期内长 期保存的碳酸盐矿物。
矿物封存
学习总结
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
You Know, The More Powerful You Will Be
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的， 所以不要放弃，坚持就是正确的。
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End 演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
storage(CCS)
CO2捕集与封存是指CO2从相关源分离出来，输送 到一个封存地点，并且长期与人类生存空间隔绝 的过程。 这其中包括两个最主要的部分，源以及封存地点。
CCS过程包括 1、捕集 2、运输 3、封存
气候变化 与 二氧化碳封存
前言
我国西南地区旱灾
全球变暖的背景 ——我们面临的现状
• 什么是全球变暖 • 全球变暖的根源 • 目前的现状
1000年到2000年地表温度的变化的预测
（IPCC，2001）
预计，全球平均地表气温在未来100年将上升 1.4－5.8℃，这可能是近一万年中增温最快的。
遏制全球变暖的行动 ——我们在行动
存在的问题
1、海洋处置费用昂贵 2、对海洋生态系统产生危害 3、CO2可能会再次逸出海洋
矿物封存
即利用含镁和钙的硅酸盐矿物（如玄 武岩，橄榄石，蛇纹石等）与CO2反应， 将气态的CO2转化为可在地质时期内长 期保存的碳酸盐矿物。
矿物封存
学习总结
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
You Know, The More Powerful You Will Be
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的， 所以不要放弃，坚持就是正确的。
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End 演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
《CO2捕集技术》课件
C ixiC xi
i1
其中，
x
p g
exp
El RT
，
C
aa11g' exp
E1 El RT
对(9)式进行数学处理，即得
BET方程
n
Cx
(10)
nm (1x)(1xCx)
x
p g
exp
El RT
1
p0 g
exp
El RT
x
p p0
BET方程的线形形式
已经在化工、食品行业得到广泛应用
《CO2捕集技术》
第二章 CO2吸收分离技术
2.1 CO2吸收分离原理
CO2吸收分离法： CO2在溶液中的溶解度与混合气中 其他组分的溶解度不同。
CO2吸收分离法
物理吸收法 化学吸收法 物理-化学吸收法
《CO2捕集技术》
不循环
（吸收剂不再生）
循环
（吸收剂循环使用）
2.1.1 CO2物理吸收分离原理
3.醇胺法
分子含羟基（可使蒸汽压降低增加水溶性）、胺基（使水 溶液显碱性）与CO2反应机理相当复杂。吸收能力决定于 其碱性强弱。
《CO2捕集技术》
2.3 CO2化学吸收分离工艺设计
2.3.1 收集基础资料，明确设计目标
（1）基础资料收集：空间、位置、温度、压力； （2）明确任务：气体处理量、分离要求、操作温度、操作压力、物料腐蚀等。
3.1.2吸附热力学
吸附等温线类型及其形貌特征
吸附量 n
B B
吸附等温线反映吸附剂 表面性质、孔分布、吸 附剂质之间的相互作用
ngmuir方程（Ⅰ） 2.BET方程（Ⅱ、Ⅲ） 3.Kelvin方程（Ⅳ、Ⅴ）
相 对 压 力 p/p0
3CO2的捕获讲解
主要内容
➢捕获的概念、分类 ➢吸收法 ➢吸附法 ➢膜分离法 ➢其他方法
气体吸附
➢吸附
用多孔固体吸附剂将气体（或液体）混合物中 的组分浓集于固体表面
吸附质－被吸附物质 吸附剂－附着吸附质的物质 ➢ 优点：效率高、可回收、设备简单 ➢ 缺点：吸附容量小、设备体积大
吸附——解吸
含CO2混合气 选择吸附
➢ 选择性较低，分离效果不理想，回收率低 ➢ 物理吸收工艺适于处理新型火电厂烟气中CO2 气
体高分压、高浓度的工况，目前的研究方向是寻 找性能更加优越的吸收剂，尤其是能够在CO2 低 分压下工作的
化学吸收法
➢ 烟气和吸收液在吸收塔内发生化学反应，CO2被 吸收至溶剂中，贫液变为富液，富液进入解析塔 加热分解出CO2，从而达到分离CO2的目的。
吸收设备要求
➢气液之间有较大接触面积和一定接触时间 ➢气液之间扰动强烈、吸收阻力低、吸收效
率高 ➢气流通过时压损小 ➢结构简单，制作维修方便 ➢具有相应的抗腐蚀和防堵塞能力
吸收设备
吸收剂选择
➢溶ห้องสมุดไป่ตู้度大，提高吸收速度并减少吸收剂用 量
➢选择性好，对溶质组分以外其他组分溶解 度很低或基本不吸收
➢挥发度低 ➢对设备腐蚀性小
空气
燃料
O2 N2
电、热
CO2， H2O
干燥 CO2
捕获方法
燃烧后捕集按捕集原理分类 ➢吸收法 ➢吸附法 ➢膜分离法
吸收法
➢ 概念：吸收法是根据气体混合物中各组分在液体 溶剂中物理溶解度和化学反应活性不同而将混合 物分离的一种方法。
➢ 优点：效率高、设备简单、一次投资相对较低等； ➢ 缺点：产生废液、设备易受腐蚀。 ➢ 分类：
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2.2.1吸收剂优化选择
• 1.溶剂吸收容量（溶解度、与温度压力关系）
• 2.溶剂选择性
• 3.饱和蒸汽压力（不应太大，以免溶剂损耗，溶 剂沸点要高）
• 4.沸点（高于150℃）
• 5.凝固点（较低）
• 6.密度（影响较低，选用密度较低的吸收剂）
• 7.黏度（影响传质传热，选用黏度小的吸收剂）
2.离子液体：新型熔融盐，高CO2吸收负荷，再生简单； 黏度高，易分解产生毒性。
3.混合胺：一二级醇胺CO2反应效率高，三级醇胺CO2吸
收负荷高。
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2.2.2反应设备传质强化技术
• 传统化学吸收法反应设备：填料塔。
优点：技术成熟，强有力的市场应用。 缺点：混合、传质速率低，塔设备尺寸巨大，气液
• 8.热化学稳定性
腐蚀性、环境影响、毒性等等。
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• 电厂烟气特征：烟气分压低、流量大、处理前后压降要 求高。
• 目前电厂常用吸收剂：一乙醇胺（MEA）
缺点：再生能耗大、易与杂质气体反应、高温腐蚀、黏 度偏大、价格偏高。
新吸收剂研究方向：
1.氨水: 效率优于MEA，价格优势；易挥发，再生分离困 难，易二次污染。
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2.2.4典型化学吸收技术
1.碳酸钾法 CO2+K2CO3+2H2O=2KHCO3
适用于合成氨工艺气、天然气和粗氢气回收CO2 活化热碳酸钾法：提高吸收温度、压力，同一温度下降压解吸 反应速率提高，需加入活性剂提高吸收、解吸速率并减轻腐蚀。
2.Solfinol法
物理-化学法，低压：有机胺与CO2反应，高压：CO2物理溶解。缺点： 溶剂易降解，价格高
CO2捕集与封存技术
CO2捕集：燃烧前捕集、燃烧后捕集、富氧燃烧捕集
CO2封存： 转化为无机碳酸盐、工业应用、注入海洋深处、 注 入地下岩层
吸收分离法
燃烧后捕集
吸附分离法 膜法 低温蒸馏法
化学链燃烧法
P富PT课氧件燃烧法
1
第二章 CO2吸收分离技术
吸收分离法：国际上采用的主要方法之一
CO2吸收分离法特点： 设备投入成本低、 分离效果好、 运行稳定、 技术相对成熟
加热或其它方式解吸再生，循环使用。
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3.1吸附分离原理
合成氨、制氢、天然气净化过程含有吸附脱除CO2工艺
PSA-变压吸附
吸附工艺
TSA-变温吸附
PSTA-变压变温吸附
电厂烟气特点：气体流量大，CO2分压低，出口温度高， 含大量杂质气体。
新技术、新工艺应用与烟气脱除CO2
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3.1.1吸附机理
原理：气体与吸收剂活性组分反应，升温分 解释放起始组分。
气体溶解度影响因素： 物理溶解度、化学反应平衡常数、化学反应当量比
吸收剂再生：升温，不是降压。
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2.2 CO2化学吸收分离关键技术
化学吸收法：气液反应脱除气相中易溶于吸收液的 方法。
实质：碱性吸收剂与混合气中CO2发生化学反应， 形成不稳定的盐，一定条件逆向分解释放CO2再 生，从而达到目的。
特点：低温吸收CO2，富液高温释放，吸收剂再生。
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• 工艺配置：不循环工艺、循环工艺。（吸 收剂是否循环）
不循环：工艺配置简单，净化能量消耗小， 吸收剂消耗费用增加，废液吸收剂处理困 难。
循环：吸收剂消耗少，能耗高，工艺配置复 杂。（采用较多）
典型CO2化学吸收分离五大系统：
吸收装置、解吸装置、能量交换装置、系统 动力装置、系统辅助装置。
2.3.2 吸收剂种类、浓度选择
（1）吸收剂选择：被处理气体的压力、温度、组成、净化要求、吸 收剂物性、 价格；工艺要求：高CO2反应速率、高CO2负荷，易再生、价廉、无毒无腐 蚀等等。
（2）吸收剂浓度：根据腐蚀性和操作经验，一般20%-30%。
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• 2.3.3 物料平衡计算 （1）气液平衡关系； （2）操作线方程以及最小液气比 （3）解吸过程的最小液气比
直接接触导致吸收剂夹带、沟流、鼓泡等。
降低尺寸和投资的关键： 1.反应设备传质强化（填料革新、应用新吸收设备） 2.解决气液接触操作问题
新设备：中空纤维膜反应器、超重力旋转反应器
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2.2.3高效低能耗富液再生技术
• 传统化学吸收法再生工艺：能耗高
• 美国Praxair：抗氧化吸收工艺 • 美国DOE/NETL：CO2压缩热回收利用工艺 • Jassim：变压再生、再生气体分级压缩 • Teramoto：毛细管式பைடு நூலகம்滤膜 • Bhaumik：减压工艺。
特征：CO2、液体溶剂不发生化学反应。
常用吸收剂： 水、有机溶剂（不反应的非电解质）、有机溶剂水溶液。
特点：1、适用CO2分压高、净化要求不高的情况。 2、再生不需加热，降压、气提。
3、工艺简单，操作压力高，CO2回收率低。 4、气体一般需预处理（烟气脱硫脱硝）。
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2.1.2 CO2化学吸收分离原理
吸附过程：固体、液体表面吸引其他物质的分子、原
子或离子富集在其表面的过程。（吸附剂、吸附质）
3.醇胺法
分子含羟基（可使蒸汽压降低增加水溶性）、胺基（使水 溶液显碱性）与CO2反应机理相当复杂。吸收能力决定于 其碱性强弱。
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2.3 CO2化学吸收分离工艺设计
2.3.1 收集基础资料，明确设计目标
（1）基础资料收集：空间、位置、温度、压力； （2）明确任务：气体处理量、分离要求、操作温度、操作压力、物料腐蚀等。
• 2.3.4 填料吸收塔和解析塔设计 （1）填料选择。 （2）塔径计算 （3）塔高计算
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第三章 CO2吸附分离技术
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目录
1
吸附分离原理
2 吸附分离CO2技术
3
吸附工艺
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3.1吸附分离原理
吸附分离：基于气体、液体与吸附剂活性点之间的分 子间引力来实现。
吸附过程中，流动的气体或液体中的一个或多个组分 被吸附剂固体表面吸附，实现组分分离。（通常固定床）
已经在化工、食品行业得到广泛应用
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2
第二章 CO2吸收分离技术
2.1 CO2吸收分离原理
CO2吸收分离法： CO2在溶液中的溶解度与混合气中 其他组分的溶解度不同。
CO2吸收分离法
物理吸收法
化学吸收法
物理-化学吸收法
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不循环
（吸收剂不再生）
循环
（吸收剂循环使用）
3
2.1.1 CO2物理吸收分离原理