燃煤烟气二氧化碳干法捕集工艺优化与经济性评价(5)
吸附层数 单层或多层 单层
选择性 一般无选择性 有
脱附性质 常可完全脱附 脱附时常伴有化学反应
1.3.2 吸附的传质过程
吸附动力学[17]是研究达到吸附平衡的速率问题。吸附剂都是内部拥有许多孔的多孔物质。吸附质在吸附剂上的吸附过程十分复杂。以气相吸附质在吸附剂上的吸附过程为例，吸附质从气体主流到吸附剂颗粒内部的传递过程分为两个阶段：第一阶段是从气体主流通过吸附剂颗粒周围的气膜到颗粒的表面，称为外部传递过程或外扩散。第二阶段是从吸附剂颗粒表面传向颗粒孔隙内部，称为孔内部传递过程或内扩散。这两个阶段是按先后顺序进行的，在吸附时气体先通过气膜到达颗粒表面，然后才能向颗粒内扩散。如图1.3是某分子筛的SEM图，可见其表面分布了丰富的孔隙。
气体分子到达颗粒外表面时，一部分会被外表面所吸附。而被吸附的分子有可能沿着颗粒内的孔壁向深入扩散，称为表面扩散。一部分气体分子还可能在颗粒内的孔中向深入扩散，称为孔扩散。在孔扩散的途中气体分子又可能与孔壁表面碰撞而被吸附。所以内扩散是既有平行又有顺序的吸附过程。可见，吸附传递过程由三部分组成，即外扩散，内扩散和表面吸附。吸附过程的总速率取决于最慢阶段的速率。
图1.3 某分子筛吸附剂的表面SEM图
1.4 常用固体吸附剂及其国内外研究现状
1.5 课题研究内容
钙基吸收剂CCCR法相对于其他分离燃煤锅炉尾部烟气中的CO2技术有以下主要优点：1）无需对锅炉尾部烟气进行升压或降温处理，可直接用于分离电厂化石燃料燃烧尾部烟气中的CO2；2）再生过程所需的高温热量可以通过蒸汽循环回收碳酸化反应的放热；3）吸收剂来源广泛、价格低廉，吸收量大能减小反应器的尺寸，降低反应器中压降，经济性更强；4）具有同时脱除其他污染物的潜力；5）吸收反应器废弃的吸收剂可以作为脱硫剂；6）再生反应器废弃的吸收剂可以作为水泥原料[48]。
基于以上钙基吸附剂的诸多优点及对经济效益的考虑，所以本设计选择钙基吸附剂为主要研究对象，研究改性后的钙基吸附剂对CO2吸附能力的改善。
钙基吸附剂在若干次吸脱附循环后其表面积和孔隙结构发生了变化，主要原因是在煅烧阶段，吸收剂内部晶粒发生融合，产生烧结现象，孔隙率和比表面积大大减小，使得吸附性能降低。同时烟气中的水蒸气和SO2等杂质的存在又会加剧钙基吸收剂的衰减。为了提高CO2捕集效率、降低CO2捕集成本，所以对钙基吸收剂的改性变得尤为重要。
概括来说，本设计的主要内容为：对制备钙基高温吸附剂并进行改性，使用XRD对样品进行表征，用TGA测定样品的CO2吸收性能，计算比较样品的吸收速率、吸收量和衰减率。最后通过模型估算样品的吸附效率。
上一篇：多孔铜复合含能材料的制备与热分析
下一篇：中空介孔二氧化硅的制备及改性