钠基CO2吸附剂磨损机制的研究文献综述

 2022-11-27 03:11

文 献 综 述

一、研究背景及意义

随着工业的发展,人类对能源的依赖性越来越强,大量的煤炭石油等化石燃料的燃烧导致CO2的排放量与日俱增[1]。 CO2的急剧增加是导致全球气候变暖的主要原因之一。随着大气中的CO2等温室气体的含量不断增多,全球平均温度近年来不管提高[2]。而全球气候变暖会严重威胁生态环境[3,4,5],是当今需要全球共同面对去解决的问题[6]。因此,减少碳排放对减少大气中温室气体含量十分必要[7,8]

在全球范围内,CO2的主要排放源主要集中在火力发电厂等行业[9],火力发电厂所产生的CO2占 CO2排放总量中的39%[10]。与能源相关的排放在全球范围内仍然激增[11],控制并减少电力行业的CO2排放对延缓全球气候变暖就有重大意义。我国能源结构主要以煤炭为主,是世界上最大的煤炭生产和消耗国, 针对燃煤电厂的CO2减排技术对我国具有重大意义。

针对目前火力发电而产生的大量二氧化碳气体的减少排放,碳捕集与封存技术(CCS技术)基于此时代背景产生,其脱碳路径为将电厂产生的CO2捕集起来,通过各种方法封存起来以达到实现CO2减排的目的[12]。为了满足CO2减排的要求,目前大多电厂都配有CCS技术[13]。根据捕集方式的不同,CCS技术可以分为三类方法进行化石燃料的脱碳:燃烧前脱碳,燃烧中脱碳,燃烧后脱碳技术[14,15]。燃烧后脱碳是将电厂排放的烟气进行CO2分离后再排放的技术[16,17],该技术应用范围广,并且能直接应用于电厂中,而不需要进行设备改造。

烟气作为二氧化碳排放的重要源头,已成为碳减排的主要对象[18]。因此燃烧后烟气中进行碳捕集是当前碳捕集的主要措施之一,但是因技术、经济等原因,CO2捕集仍面临巨大挑战[19,20]。目前燃烧后CO2捕集技术有膜法、低温分离法、吸收法、吸附法等,这些方法各有应用空间。而钠基吸附剂脱除CO2技术近年来发展较快,它结合了化学吸收法和吸附法的优点,具有成本低、CO2吸附率高、无腐蚀等优点,具有很大发展前景。但是为了进一步降低成本大规模应用,钠基吸附剂的性能和使用寿命需进一步提高。

二、国内外研究现状及其不足

1. 碱金属基吸附剂脱碳技术

碱金属基吸附剂脱碳技术是燃烧后脱碳技术中的一种,主要通过碱金属的碳酸盐对CO2进行吸收从而达到分离CO2的目的。碱金属基吸收剂具有吸附容量高,吸附速率快,成本低等优点,与其他CO2减排技术相比具有较大优势。该技术主要通过碱金属的碳酸盐与水和二氧化碳反应生成碳酸氢盐进行二氧化碳吸收,碳酸氢盐分解产生CO2进行CO2捕集并进行吸附剂再生[21]

钠基吸附剂就是碱金属吸附剂的一种,目前国内外对碱金属吸附剂的研究主要集中在钾基吸附剂上,相对于其他碱金属吸附剂,钾基具有转化率高,转化速率快等优点[22,23],但是针对大规模应用,钠基吸附剂以低成本,再生能耗低等优点更具竞争力[24]

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