变温吸附碳捕集系统能效性能实验研究

• 作者: 刘博文 邓帅 李双俊 赵力 杜振宇 陈丽锦
• 来源期刊: 化工学报
• 关键词: 实验研究 二氧化碳捕集 吸附（作用） 分离 能效
• 年，卷（期）: 2021,（S1）
• 所属期刊栏目: 能源和环境工程
• 页码范围: 382-390
• 页数: 8页
• 分类号: TK11
• 语种: 中文
• DOI: 10.11949/0438-1157.20191075

摘要

燃烧后CO2捕集技术（PCC）因易于与既有电厂结合而被认为是一项减少二氧化碳排放的重要技术。化学吸收、吸附和膜分离是PCC的主流技术。在CO2吸附技术类中，变温吸附（TSA）是一种有效的吸附方法。近年来，TSA技术的能源消耗和能源转换效率问题成为人们对其大规模部署的关注焦点。然而，大多数的研究都是将数学模型和仿真方法应用于TSA的性能评估，缺乏足够的实验研究支持。为了对TSA系统的能源转化效率进行实验分析，开发了一套四步法TSA系统，能效性能是基本分离性能外的主要考察指标。实验采用沸石13X-APG作为吸附剂材料，根据实验测得的两组吸附等温线，计算了CO2/N2的吸附选择性系数。通过进气CO2浓度、解吸时间、吸附温度和解吸温度对纯度、回收率、单位能耗和第二定律效率的影响分析，得到了4组实验结果。结果表明，第二定律效率的范围为3.24%～9.23%，回收率和纯度最高分别为83.97%和94.70%。解吸温度和进气CO2浓度的升高，吸附温度的降低有利于分离及能效性能提升。延长解吸时间有利于分离和能效提升，但过长的操作时间反而使得效果变差，这会对工程中的运行策略优化产生积极的指导意义。