1.2 课题的研究现状

现如今，二氧化碳捕捉技术层出不穷，其作用是用于去除空气中的CO2或者是分离出CO2作为气体产物。二氧化碳的捕获是碳捕获与封存(carbon capture and storage，简称CCS技术)的第一步。二氧化碳捕获技术可以分为化学吸收、物理 吸收、物理吸附、膜分离、深冷分离等若干类别，在应用时需要根据二氧化碳排放源的实际特点和参数等进行捕获方式和设备的选择。

1.2.1 化学吸收法

化学吸收二氧化碳是通过使用化学上的实验试剂与二氧化碳进行反应，将二氧化碳从烟气中分离出来的方法。二氧化碳被某些化学物质的性质所捕获，这些化学物质可以与二氧化碳反应生成化合物。基本成熟，现有行业示范，设备规模小。如图1.1

图 1.1 化学吸收法

1.2.2 物理吸收法

物理吸收捕获是使用某些物理溶剂溶解的二氧化碳大于他的特点将烟气中二氧化碳分离的其他组件。目前，在物理试剂中有两种主要的捕获技术:水、聚乙二醇、二甲醚作为捕获试剂。典型的工艺流程包括由中国南华集团研究院开发的联合碳化物和NHD技术开发的Selexol工艺。此外，甲醇作为捕集试剂，典型的工艺是德国林德和鲁奇公司开发的低温甲醇洗涤工艺。

1.2.3 物理化学吸收法

除了以上说的化学吸收法和物理吸收法，现在还开发出来一种混合的，由物理试剂和化学试剂相混合的混合试剂捕获工艺，同时结合上面物理吸收法和化学吸收法的优点与性能优势，称为物理化学吸收法。

1.2.4 吸附分离技术

吸附解吸是指吸附器在一定条件下有选择地吸附和传递。解压或加热是通过解吸，分离和吸附剂再生。吸附分离技术利用吸附剂表面活性点与不同气体分子之间的相互吸引来实现不同气体组分的分离。而吸附剂的二氧化碳吸附能力和吸附剂的表面积有关，吸附剂表面积越大，吸附剂吸附气体能力越强。吸附剂的多孔材料常用的吸附剂包括分子筛、活性炭、硅胶和活性氧化铝，或两种或几种吸附剂的组合。

1.2.5 深冷分离法

这是一种在二氧化碳浓度较高的情况下，通过低温冷凝引起二氧化碳的相变， 从而将二氧化碳从被分离气体中分离出来，主要通过对需要分离的气体的多重压缩和冷却的处理。一般有双柱蒸馏和直接蒸馏，也可以使用添加剂和控制冻结。优点就是可以将深冷处理后的高纯液态二氧化碳储存以及管道运输；而缺点就是设备巨大，分离效果比较差，而且能耗高，对于节能环保的现在来说过于不实用，故很少使用。

1.2.6 膜分离法

膜分离是利用一种方法，利用其他气体的成分在二氧化碳分离膜上的部分材料做的。膜分离法最重要也是最主要的就是要确定不同气体组分具有选择透过性的膜材料。在以前的学习中，膜分离是通过膜两侧压差不同，通过不同物质选择透过性不同来分离的。优点是易于操作，操作简单，消耗偏低。但选择透过性的缺点也同时体现了出来，那就是膜通过率的改变。由于传质阻力的改变导致膜通过率降低，影响了分离效率和分离效果。详细流程见图1.2

图 1.2 膜吸收-膜解吸实验流程图

2 分析

在绪论中写明了多种二氧化碳的吸收解吸的方法，那么就是要运用其中几种方法来达到化工上的吸收解吸二氧化碳。

2.1 吸收解吸方法选择

化学吸收法适合二氧化碳浓度以及分压较低的场合：火力发电厂，钢铁厂，水泥厂的延期捕捉等都有涉及，但装置规模较小。

物理吸收法安全可靠，方法种类多，工艺繁多。水、聚乙二醇、二甲醚作为捕获试剂。典型的工艺流程包括由中国南华集团研究院开发的联合碳化物和NHD技术。此外，甲醇作为捕集试剂，典型的工艺是德国林德和鲁奇公司开发的低温甲醇洗涤工艺。