(1)吸收法

①物理吸收物理吸收法并不发生化学反应，它是在加压条件下，用溶剂对酸性气体 进行吸收来分离脱除酸气成分。该法的关键是选择优良的吸收剂，该吸收剂必须对co/具 有溶解度大、选择性好、沸点高、无腐蚀、无毒性和性能稳定等优点。

最初对co₂进行物理吸收是以水作为溶剂，但随着研究的深人，各种有机溶剂也陆续 出现。如iv-甲基吡咯烷酮、三甲醇胺、碳酸丙烯酯、聚乙二醇、甲醇、二乙醚等。为利于 吸收并降低溶剂的蒸汽压(避免溶剂蒸发损失），物理吸收一般都在低于常温下进行，与化 学吸收相比较，物理吸收选择性较低，分离效果较差，在要求co₂的纯度不高时，采用物 理溶剂的吸收方法是经济、科学的，其工艺流程见图5-1。

含C0₂的混合气从吸收塔墀部进入，与塔顶喷下的溶剂逆流接触，净化后的气体从吸 收塔顶引出。吸收rco₂的溶剂成为富液，富液先经过高压闪蒸释放出溶解的非酸性气体， 然后再经过低&闪蒸，放出大量的co₂。其余未被解吸的co₂在再生塔内与空气或惰性气 体逆流接触，靠蒸馏汽提使溶剂再生后送往吸收塔顶部，开始重新进行物理吸收。

'②化学吸收化€吸收是使混合气和化学溶剂在吸收塔内发生化学反应，溶剂吸收 co₂后成为富液，富液k解析塔内加热分解出to₂，从而达到分离回收co₂的目的，唳收 的关键是控制好吸收塔和解析塔的温度和压力。化学溶剂的吸收适用于C0₂浓度低的燃料 气要求論纯度co₂产品的情况。由于co₂溶于水显弱酸性而采用碱性溶剂来吸收，在化学 吸收的吸d剂方面研究得较多，如碳酸钾或碳酸钠水溶液、乙醇胺水溶液、环丁砜-乙醇胺 溶液和氨水等。

a.乙醇胺法。用乙醇胺法吸收C0₂等酸性气体，在1930年就已获得应用。美国采用此 法吸收eo₂,以有机胺（如一乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺等）作溶剂，分离浓缩co₂, 每年可降低约10%的co₂排放量。乙醇胺类化合物中所含的羟基能降低化合物蒸汽压，并 增加其在水中的溶解度，而胺基在水溶液中又可以提供碱基，以促进对co₂的吸收。胺在 水溶液中与co₂反应的主要化学方程式为

2 RN H₂ + C0₂ + H-2 O ( RN H₂) 2 H₂ C0₃

解析

吸收

(RNH₃)₂C0₃ +C0₂ + H₂0fe 2RNH₃HC0₃

解析

这些反应都是可逆的，co₂酸性气体在低温时被吸收，高温时被解吸。乙醇胺法分离 回收C0₂的工艺流程见图5-2。

冷碰/

_?r< co₂e缩脱水

回

污泥

冷却器

储罐

升压泵

图5-2乙醇胺法分离回收二氧化碳

新鲜的或再生后的胺进人吸收塔顶部（在塔顶部用水淋洗吸收蒸发胺），与从塔底上升 的经压缩混合气逆流相遇，吸收了 co₂的溶液由塔底部排出，然后通过热交辨器与再生后 的溶剂热交换后，进入再生塔上部，经过间接加热解析方式使吸收液再生，再生温度为 100〜1201。再生塔底部出来的吸收剂与吸收塔底出来的吸收液热交换，再经过冷凝器冷却 后返回吸收塔循环使用。在净化气排入大气前，为了提高净化气的抬升高度，以利于其扩 散、稀释，聲对净化气重新加温。

在乙醇胺法吸收CCb再生过程中，必须防止设备的腐蚀、吸收剤的损耗和泡沫的产生。 烟道气中的S0₂、Na与胺形成热稳定盐，并且在吸收塔内不能再生，因而造成了吸收剂 的损耗。所以烟道气在进人吸收塔之前应去除大部分S0₂，一般用pH值为7. 5〜8.0的 Na₂C0₃溶液洗涤，使烟气中S0₂的剩余浓度低于10mg/m³。烟道气中氧的含量也不易过 高，否则也会促进降解物和热稳盐的生成。

乙醇胺法吸收co₂的缺点是能耗大、成本高、腐蚀严重且溶剂易氧化降解等。为了解 决这些问题，人们在乙醇胺溶液中掺人部分丁砜（1，1_二氧化硫环戊烷），这种方法被称为 “环丁砜-乙醇胺法”，此法即可以在常压下吸收，也可在加压下进行，加人的环丁砜可以溶 解气体中的C0₂、H₂S等酸性组分，降低了吸收剂对设备的腐蚀能力。而且环丁砜比热容 低，将环丁砜与乙醇胺的混合液作为吸收剂，与乙醇胺法相比，蒸汽的消耗量减少了 2/3， 而吸收C0₂的能力却增大了 1倍，常压下净化后气体C0₂的含量一般小于0.4%。

b.碳酸钠水溶液吸收法。以Na₂C0₃作溶剂时，Na₂C0₃与C〇₂吸收和解析过程的可 逆反应为

吸收

Na₂C03 + H₂0+C0₂ ^2NaHC0₃

■ 解析..

随着温度降低，压力升高，Na₂C0₃水溶液对C0₂的吸收量随之加大，因此在吸收塔 内该反应在低温的条进行。含C0₂的气体与碳酸钠溶液在吸收塔内逆向接触，发生反 应生成NaHC0₃,吸收C0₂的吸收液进人再生塔，在减压条件下用蒸汽加热，使Na₂C0₃ 得以再生并流回吸收塔循环使用。而释放出的co₂和水蒸气经冷凝器、冷却器分离，就会 得到纯度很高的co₂气体。此法的优点是设备简单、投资和运行费用低。缺点就是回收率 低，且吸收过程中形成的NaHC0₃溶解度小，易结晶。

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