低能耗低成本CO2捕集技术

由于我国是能源消耗的大国,尤其以煤为主的一次性能源结构,燃料燃烧就会向大气中释放二氧化碳,而CO2的聚集会导致全球变暖,区域性气候发生变化以及海水的酸化,二氧化碳捕集利用和封存成为温室气体减排的主要方向,是我国生态环境保护和社会经济发展的重大需求。

自2007年起在费维扬院士和骆广生主任的牵头下,陈健和汤志刚老师课题组相继完成了国家863重点项目、国家自然科学基金重点基金、国家支撑计划课题、中国石油低碳关键技术研究重大科技专项等相关科研项目,获得2018年中国煤炭工业协会科学技术一等奖,初步形成了具有自主技术特色的学科方向。实验室现具有完备的燃烧前捕集和燃烧后捕集基础实验、模拟计算软件和全流程试验装置,包括溶解度、反应速度、反应热、溶剂降解、填料传质、燃烧前CO2吸收捕集-膜解吸装置,碳酸钾CO2捕集膜解析装置膜式耦合电场强化从大气捕集分离CO2装置,燃烧后CO2吸收捕集装置,以及相应的基础计算和工艺模拟优化软件。

新型传质小齿顶角填料开发:根据CFD模拟和实验结果,剖析传统波纹结构存在的缺陷,开发了新型小齿顶角波纹填料,旨在克服传统波纹填料气、液两相流动的非理想性,可大幅度提高其性能。这种填料的主要特点是填料的齿顶角从90度左右减小到30度左右。CFD 模拟表明,新型小齿顶角波纹填料既可抑制液相偏流、大幅度增加液相在填料表面的覆盖面积,又可降低交叉气流比η、降低压降,增加通量。


集专用填料CFD模拟


小齿顶角填料φ600


小齿顶角填料φ600实验装置


燃烧后捕集:开发了新型有机胺捕集溶剂、多孔吸附材料、新型燃烧后捕集工艺、捕集压缩集成技术、形成了成套的低能耗低成本燃烧后CO2捕集技术及其应用


燃煤电厂万吨级CO2吸收捕集装置


发明专利


燃烧前捕集:1.燃烧前有机溶剂吸收捕集-膜解吸新工艺;2.低成本碳酸钾CO2捕集工艺;3.基于膜分离技术的大气捕集CO2;燃烧前有机溶剂吸收捕集-膜解吸新工艺


新吸收溶剂分子设计


燃烧前捕集的实验装置与膜解析装置

低成本碳酸钾CO2捕集工艺


碳酸钾CO2捕集工艺流程


膜式耦合电场强化从大气中捕集CO2实验装置


专利证书


文章专利及获奖

论文共计发表八十余篇,其中SCI论文四十余篇。授权专利二十余项。

获得省部级奖励1项:赵兴雷,陈健,汤志刚等. 煤基能源产业规模化碳减排关键技术开发. 2018年中国煤炭工业协会科学技术一等奖.