CO?吸附解析裝置

一、核心原理

1. 吸附階段：含 CO?的混合氣體通過吸附劑床層，CO?被吸附劑（如分子篩、活性炭、MOFs 等）捕獲，其他氣體（如 N?、O?）排出。

2. 解析階段：通過改變溫度、壓力或吹掃氣體，使 CO?從吸附劑上脫附（解析），實現吸附劑再生并回收高純度 CO?。

二、主要組件與功能

1. 吸附塔 / 罐

• 容納吸附劑，提供氣固接觸界面，材質需耐腐蝕性氣體（如含 CO?的潮濕氣體）。

2. 氣體預處理單元

• 去除混合氣體中的粉塵、水汽、硫化物等雜質，避免吸附劑中毒或失效。

3. 控制系統

• 調節溫度、壓力、流量等參數，控制吸附 - 解析循環的時序（如閥門切換、加熱 / 冷卻啟停）。

4. 加熱 / 冷卻系統

• 用于溫度驅動的解析過程（如變溫吸附 TSA），通過電加熱或蒸汽升溫，或冷水 / 液氮降溫。

5. 壓力調節設備

• 用于壓力驅動的解析過程（如變壓吸附 PSA），包括壓縮機、減壓閥、緩沖罐等。

6. 解析氣回收單元

• 收集解析出的高純度 CO?，可進一步壓縮儲存或利用（如注入提高石油采收率、化工合成）。

三、常見類型與技術特點

四、關鍵技術參數

1. 處理氣量：單位時間內可處理的混合氣體體積（如 Nm3/h）。

2. CO?濃度：入口氣體中 CO?的體積分數（如 10%~15% 的電廠煙氣）。

3. 吸附劑容量：單位質量吸附劑可吸附 CO?的量（如分子篩約 2~5 mmol/g）。

4. 解析效率：單次循環中 CO?的脫附比例（目標≥90% 以實現高效再生）。

5. 能耗：每捕集 1 噸 CO?的電耗或熱耗（PSA 約 0.3~0.8 kWh/kg CO?）。

五、應用場景

1. 碳捕集與封存（CCS）

• 從電廠、鋼鐵廠等工業廢氣中捕集 CO?，用于地質封存或提高油氣采收率。

2. 化工生產

• 分離合成氣（CO/H?）中的 CO?，或從沼氣、生物燃氣中提純甲烷（CH?）。

3. 食品與醫藥

• 從發酵氣中回收高純度 CO?（如啤酒釀造、醫藥級 CO?制備）。

4. 環境治理

• 控制溫室氣體排放，助力 “碳中和” 目標。

六、發展趨勢

1. 新型吸附劑開發：如金屬有機框架（MOFs）、共價有機框架（COFs），提升吸附容量與選擇性。

2. 耦合技術集成：結合膜分離、生物吸附等技術，提高整體效率并降低能耗。

3. 智能化控制：通過物聯網（IoT）和人工智能（AI）優化循環參數，實現自適應運行。