船舶废气中CO2的回收与利用
随着现代社会经济的发展,国际交流和世界经济全球化已经成为发展的重要特点。随之而来的是越来越高效和可靠的物流运输,而航运作为一种最经济和稳定的交通方式,已经成为世界经济全球化最重要的物流方式。
由除水汽外对“温室效应”的贡献最大。人类燃烧煤、油、天然气和树木,产生大量二氧化碳和甲烷进入大气层后使地球升温,使碳循环失衡,改变了地球生物圈的能量转换形式。自工业革命以来,大气中二氧化碳含量增加了 25%,远远超过科学家可能勘测出来的过去 16 万年的全部历史纪录,而且目前尚无减缓的迹象。因而,二氧化碳在全球范围的“温室效应”中扮演着十分重要的角色,应当作为温室气体削减与控制的重点,CO2减排是可持续发展的必然要求。
绝大多数排放的二氧化碳是由化石燃料所引起的。据欧盟有关部门测算,至2010年-2015年化石燃料的份额占居能源总量的80%,化石燃料仍是任何一个工业化国家所依赖的重要的能源,不可能短时间被其它能源所取而代之。所以,从烟道气中捕集二氧化碳是二氧化碳减排的重要课题。另外,有些天然气中含有较多的二氧化碳,如果利用这些天然气就必须分离出二氧化碳提高甲烷的含量。这一方面提高了天然气的热值,另一方面减少了二氧化碳向大气中排放。
船舶废气中CO2的分离
从气体中分离二氧化碳常用的方法有:物理吸收法,化学吸收法,吸附分离法,膜分离法和深冷法等。各种方法的原理在工业上的应用情况,以及目前在该领域的研究情况如下:
1、物理吸收
物理吸收是利用原料气中的二氧化碳(CO2)在吸收剂中的溶解度较大
而其他气体溶解度较小从而除去二氧化碳的方法。根据亨利定律在加压下溶解度高,低压下实现解析。因而,通常应用于溶质气体分压较高的场合。一般,吸收是采用高压及低温,解吸是采用减压或加温,减压解吸可较大幅度降低能耗。一般物理吸收法工艺流程见图1-1。
因而,物理吸收法的关键是选用吸收剂必须对CO2的溶解度大、选择性好、无腐蚀、性能稳定。物理吸收法主要有以下几种:环丁砜法,聚乙二醇二甲醚法,碳酸丙烯酯法,N-甲基吡咯烷酮法,磷酸三丁酯法。工业上采用物理吸收法如表l-1所示。物理吸收法全部采用有机化合物做吸收溶剂,吸收CO2过程为物理吸收过程。溶液的酸气负荷正比于气相中酸气分压,当富液压力降低时,即放出吸收的酸性气体组分;由于物理溶剂对重烃有较大的溶解度,,重烃含量低的天然气净化,其中某些方法可选择性地脱除H2S。
、加压水洗法
这是脱碳的最古老的方法。早期的合成氨厂中的脱碳多采用加压水洗法。因为CO2是酸性气体,CO2在水中的溶解度较N2和H2大得多,而且其溶解度与CO2的分压成正比。此法常在填料塔或筛板塔中进行。此法设备简单,但因为吸收剂(水)的选择性差,氢氮气的损失大,并污染二氧化碳,二氧化碳的净化度差,出口气体中CO2含量一般在2%(体积)。再者,由于水洗的喷淋密度大,动力消耗高,设备庞大,改方式对于设备及技术操作要求较高,由于船舶特殊性,该方法不具有可操作性。
(1)精馏法:
该法利用吸附剂吸附杂质, 精馏出轻组分, 可得到高纯液态产品。 如后续做干冰, 则采用高压精馏法。 较常用的是低温精馏法, 一般在1 . 5~2 . 5 MP a 、 …
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