二氧化碳吸收之ECO2技术
最近几年,用氨水洗涤烟道气脱除CO2 的技术得到了世界范围的关注。美国Powerspan公司开发了ECO2 捕集工艺, 可用氨水捕集电厂烟气中的CO2。BP替代能源公司与Powerspan公司正在开发和验证Powerspan公司基于氨水的CO2 捕集技术,下一步将把该技术商业化应用于燃煤电厂。
1 ECO2 技术吸收CO2 的原理
由于电厂烟气中CO2 含量高达16% ,这样,脱除过程所需的氨气浓度必然会很高,而氨气的爆炸极限是15% ～28% ,若设计不合理,则很容易引起爆炸,因此不推荐采用干法脱碳。一般都采用氨水喷淋的方法,总反应如式下:
CO2 + NH3 + H2O → NH4HCO3 (2)
实际反应比较复杂,可视为分步反应,首先生成NH2COONH4 :
CO2 + NH3 → NH2COONH4 (3)
NH2COONH4 + H2O → NH4HCO3 + NH3 (4)
NH3 + H2O → NH4OH (5)
NH4HCO3 +NH4OH → (NH4)2CO3 +H2O (6)
(NH4)2CO3 +CO2 +H2O → 2NH4HCO3 (7)
2 ECO2 工艺流程
ECO2 工艺流程见图2。
3 ECO2 技术的优点
NETL等的研究表明,传统的MEA工艺CO2 负荷能力低,设备腐蚀率高,胺类会被其他烟气成分降解,吸收剂再生时能耗高。而氨水吸收CO2 有较高的负荷能力,无腐蚀问题,在烟气环境下不会降解,可使吸收剂补充量降到最小,再生所需能量很少,运行成本远低于MEA法。NETL 对ECO2 和MEA两种工艺进行了比较,ECO2 工艺的优点是蒸汽负荷小、产生较浓的CO2 携带物、较低的化学品成本、副产品可供销售,可实现多污染物控制。
在ECO2 工艺中,烟气中的CO2 被氨水洗涤形成二碳酸铵盐,得到的NH4HCO3 溶液可被热法再生,释放出CO2 和NH3。NH3 被分离并返回洗涤器,得到的浓缩CO2 流尤其适合于回收。用氨水脱碳效率可达95% ～ 99% , 甚至100%, 而常规的MEA 法仅为90%左右; 氨水脱碳的副产品为NH4HCO3 ,可作为肥料使用;其热稳定性较差,热解可得到氨水和CO2 ,氨水可循环使用, CO2 可作为工业原料。从吸收能力看,氨水溶液为MEA 溶液的2. 4～3. 2倍,而成本仅为MEA 溶液的1 /6。因此,氨水溶液远优于MEA 溶液。
研究表明, 脱除烟气中的CO2 时, 氨水优于MEA溶液主要表现在:氨水吸收CO2 的反应不是纯放热反应;每千克氨可吸收高达1. 0 kg以上的CO2 ;氨水易于再生、可得到高纯度的CO2 ; 副产品NH4HCO3 是氮肥,具有一定的经济价值。同时,因为许多电厂用氨水来脱除NOx , 所以该法占用设备及场地很少,十分经济。
使用微信“扫一扫”功能添加“谷腾环保网”
