溫室氣體排放削減問題目前正受到公眾日益關(guān)注并面臨巨大的公眾壓力,對諸如燃煤電廠這類固定排放源來說,勢必成為未來溫室氣體減排技術(shù)zui可行的實(shí)施領(lǐng)域之一。與其它種類的二氧化碳捕集技術(shù)相比,使用活性炭作為固態(tài)吸附劑捕集二氧化碳技術(shù)具有許多潛在的優(yōu)勢,今天我們就重點(diǎn)來說說活性炭作為吸附劑脫除煙氣二氧化碳技術(shù)。
物理性吸附劑可從煙氣的組分中分離出二氧化碳、但不會(huì)與二氧化碳發(fā)生化學(xué)反應(yīng),它是通過其“籠子形”結(jié)構(gòu)起到分子篩功能、或者將二氧化碳分子吸附到它的內(nèi)表面上(而使二氧化碳與其它煙氣組分相分離)。這種吸附劑可通過變壓或變溫操作方法進(jìn)行再生,當(dāng)然,變壓操作方法的運(yùn)行成本可能會(huì)過高。常見的物理性吸附劑有活性炭和沸石等類型,它們無毒,制造成本相對低廉。雖然與其它的負(fù)載型化學(xué)吸著劑相比,活性炭對二氧化碳的吸附容量較低,但其吸附二氧化碳所需的熱量僅為約-3kJ/molCO2(在25℃、1bar條件下),因此,用活性炭脫除煙氣中的二氧化碳時(shí),其所需的能量要遠(yuǎn)小于其它的吸附劑或溶劑。
為了實(shí)現(xiàn)二氧化碳減排目標(biāo),對美國既有的燃煤電廠進(jìn)行改造、補(bǔ)充安裝碳捕集和分離技術(shù)系統(tǒng)是一種重要的技術(shù)途徑和一個(gè)巨大的市場機(jī)遇。在業(yè)已研究和開發(fā)的各種后燃燒技術(shù)方法中,固體吸附劑脫除煙氣二氧化碳技術(shù)表現(xiàn)出色,有望成為獲得實(shí)際應(yīng)用的技術(shù)方法。本文對幾種活性炭基固體吸附劑的實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用性能進(jìn)行了探討,共選用了兩個(gè)系列的吸附劑進(jìn)行性能評價(jià),一種是負(fù)載了有機(jī)胺類和碳酸鹽的活性炭,稱為“負(fù)載型活性吸附劑”,另一種是采用不同加工方法制造的活性炭,稱為“非活性型吸附劑”。
采用化學(xué)活化炭做脫碳吸附劑時(shí),試樣表現(xiàn)出非常好的可再生性能,且脫附過程所需的溫度僅與吸附操作溫度有很小的差值,現(xiàn)場的實(shí)際煙氣試驗(yàn)結(jié)果表明,該試樣不會(huì)被實(shí)際煙氣中的某些組分“毒化”。采用實(shí)驗(yàn)室模擬煙氣和實(shí)際煙氣進(jìn)行二氧化碳捕集性能試驗(yàn),對比研究后發(fā)現(xiàn)二者的結(jié)果數(shù)據(jù)幾乎沒有差異。盡管這些化學(xué)活化炭試樣在多項(xiàng)性能參數(shù)方面表現(xiàn),但仍需進(jìn)一步提高其二氧化碳工作容量以達(dá)到實(shí)用化要求。