新能源汽车产业温室气体与传统污染物协同减排研究(14)
CH2→C+2H2
催化剂NS、NMA、NCA、NA的活性比较见图3.1。以压强为0.4MPa，温度为550℃为例。从图中可以看出，各催化剂的活性顺序为：NS>NMA>NCA>NA。因此，对于甲烷催化裂解镍基催化剂，SiO2最适于作其载体。
图4.1：不同载体对甲烷在镍催化剂上分解的影响
各催化剂前体为NiO载体，其程序升温还原测试结果如图3.2。图中可见，NS催化剂在380和415℃出现2个还原高峰；NA催化剂在500℃出现1个还原峰且拖尾；NCA催化剂在480、537.5和587.5℃出现3个还原峰且拖尾；NMA催化剂在450℃出现1个还原峰且拖尾；而纯NiO的还原峰在358℃。由此可见，各催化剂中NiO与载体的相互作用强弱顺序为：NS<NMA<NCA<NA。
图4.2：不同载体的镍催化剂前体的TPR图
通过上述案例可以看出，利用氧化硅作为载体分解甲烷是最合理的方法。温度应设置在500℃以下，压力也应为低压的状态下，这样气体中氢的含量较高，通过金属氧化物还原为金属再通过氧化后可以得到大量氢，且反应过程中不会有温室气体产生，有效地实现了二氧化碳减排效果。
4.2 电动汽车温室气体减排——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[24]。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)
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。
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。
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