表面胺基修饰的钠基CO2固体吸收剂的脱碳特性研究(3)
化学链燃烧技术（CLC）[9] 首先由Lewis Gilliland提出。他们在小型流化床中使用氧化铜氧化甲烷得到一氧化碳和氢气。这个过程无O2，却利用金属氧化物或盐类中的氧原子来完成燃烧。CLC工艺由两个串联的反应器组成：燃料和空气反应器。主要反应方程式为 (2n+m)MxOy + CnH2m = (2n+m)MxOy-1 +mH2O +nCO2
目前主流的载体主要是金属氧化物，如 Fe、Cu和Ni。缺点是载体一般较为昂贵，而且必须重新设计反应器。
图1.2[10] 10kw化学链燃烧反应器示意图
1.2.3 钙基吸收剂循环煅烧/碳酸化捕集技术
钙基吸收剂循环捕集技术其主要原理是利用CaO 与 CO2的可逆反应，生成CaCO3。该反应中碳酸化温度一般为 650-700℃，煅烧温度可达为 850-950℃[11]。CaO是从天然石灰石中提取出来的，廉价且储量丰富，但在实际过程中，经过几次循环反应后会明显失效，所以在循环流化床中操作是一个难题。
1.2.4 燃烧后捕获技术
燃烧后捕集技术是指把二氧化碳从燃烧后的烟气中分离出来。而目前只有液体胺吸收系统，如乙醇胺法（MEA）投入了商业应用[12]。在这个过程中，由于烟气中存在杂质（如氧气、二氧化硫、盐酸和颗粒物），传统的胺很容易分解并失效。除此之外，该方法需要在大体积的烟气中分离出低浓度的二氧化碳，操作花费非常昂贵。
（1）化学吸收法
化学吸收法有两个过程，即吸收和解吸的过程，利用CO2与吸收剂（吸收液）之间产生化学反应，将CO2从烟气中分离出来，生成液态碳酸盐物质；然后加热，从而将再生的吸收剂重复利用达到循环脱碳的目的。化学吸收法所用的吸收剂主要包括两类：一类是碱金属的碳酸盐，本文将在下面详细讲解；另一类是乙醇胺类的有机吸收剂，主要包括：乙醇胺法（MEA）、二乙醇胺法(DEA)、甲基二乙醇胺法(MDEA) 等。2008年7月，我国第1个工业级3000t/aCO2捕集系统示范工程在华能北京热电厂建成并投入运行[13]，运用的正是MEA吸收法。到2009年1月底，捕集99.7%的CO2，接近900 t。
（2）物理吸附法
物理吸附法可分为变压吸附法(PSA)和变温吸附法（TSA）两类[14]。它的原理是变换温度或压力，将 CO2从排放的烟气中吸附出来。其关键技术是吸附剂在一定的操作温度和压力下对CO2进行选择性地吸附，然后恢复条件，将CO2解吸，从而达到分离CO2的目的。该方法适用于吸收含有微量 CO2的气体，工业上大量吸收CO2一般很少用该方法。
（3）膜分离法
膜分离法的原理是在一定条件下依靠膜对气体渗透的选择性和膜两边的压差做推力，把CO2和其他气体分离开。但是该技术对CO2的选择性不好，膜不易降解，应用前景不是很广泛。
1.3 碱金属基固体吸收剂干法脱碳技术
该技术属于燃烧后捕集技术的一种。它结合了化学吸收法和物理吸附法两者的工艺特点，既有化学吸收法与 CO2反应迅速，吸收量大的优点，又不会由于湿法操作引起设备腐蚀问题。同时，现有的绝大多数火力发电技术，包括新建电厂和改造已有的电厂，都可以采用该方法进行CO2的分离。只需在燃煤电厂排烟处增加一套该吸收剂的脱碳设备即可实现高效率的脱碳性能。此外，碱金属基固体吸收剂流化特性好，可适合应用于固定床和流化床反应器，具有较高的实用价值。其基本原理如图1[1]所示：
图1.3 碱金属基干法脱碳技术原理图
其基本反应为以下两个方程：
碳酸化反应：M2CO3(s)+CO2(g)+H2O(g)→2MHCO3(s) （1）
再生反应：2MHCO3(s)→M2CO3(s)+CO2(g)+H2O(g) （2）
（式中的M为Na或K）