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大气中CO2浓度的不断提升导致全球变暖己成为学术界共识,各种碳减排技术的开发和改进已得到国际社会的普遍关注。二氧化碳的捕集与封存技术是目前碳减排最直接有效的手段之一。吸附法以其设备简单、能耗低、腐蚀问题易处理和易实现自动化操作等优点受到越来越多的关注。本文基于新型高效CO2吸附材料沸石13XAPG,通过基础实验、理论模拟和中试实验,对其吸附捕集燃煤电厂烟道气中CO2的性能进行评估。首先,采用磁悬浮天平分别测定了CO2和N2在沸石13XAPG上的吸附平衡等温线,以Multi-site Langmuir等温线模型拟合,并计算吸附热。根据纯组分气体模型参数预测CO2/N2双组分的竞争吸附平衡,并进行实验验证,为吸附过程的设计提供基础数据。其次,测量CO2/N2混合气在沸石13XAPG上的吸附突破解吸曲线,结合双分散二级孔线性推动力扩散模型,计算扩散系数和传递参数,研究CO2/N2在沸石13XAPG上的吸附动力学。此外,实验发现H2O对沸石13XAPG吸附CO2的容量有显著影响,所以在实际烟道气吸附捕集过程中,需要预处理脱水单元。之后,采用沸石13XAPG填充吸附柱,通过实验和模拟研究几种循环吸附/解吸分离C02/N2的工艺,包括真空变压吸附工艺VPSA、变温吸附工艺TSA和真空变压变温耦合吸附工艺VTSA。研究发现真空变压变温耦合吸附工艺较为有效,具有一定应用前景,但是该工艺涉及变温过程,循环时间较长。在后续的中试实验中,采用快速的真空变压吸附(VPSA)技术来捕集燃煤电厂中二氧化碳。最后采用沸石13XAPG吸附捕集上海申能星火热电厂烟道气中的CO2,实验考察了中试规模单级和两级VPSA工艺的捕集效率和能耗。脱硫后烟道气经过氧化铝脱湿单元除去水蒸汽,再经过吸附单元捕集CO2。单级VPSA单元填充261kg沸石13XAPG,采用三柱八步流程,对于37.0Nm3/h的干烟气,经过单级VPSA单元能够将C02提浓到75.7%,回收率达到90.3%,能耗为2.08MJ/kgCO2。可见单级捕集得到的C02纯度未达到封存要求(>95%),因此进一步设计和运行两级真空变压吸附工艺,第一级VPSA单元即为上述单级VPSA单元,第二级VPSA单元填充68.6kg活性炭小球并运行两柱六步流程,且将第二级废气回流到第一级入口处。实验结果表明,处理35.5Nm3/h的干燥后烟道气,经过第一级VPSA单元CO2能够提浓到74.5%,然后通过第二级VPSA单元浓缩到95.6%,回收率达到90.2%,需要能耗为2.44MJ/kgCO2,能耗较低,且随着高吸附吸附剂的开发以及吸附工艺的优化,吸附法将成为比较有前景的燃烧后CO2捕集方法。