烟气二氧化碳化学吸收技术 方梦祥 碳中和技术碳减排 二氧化碳减排二氧化碳吸收 能源工程环境工程化工工艺等专业技术人员参考

1.技术实用——在我国碳中和目标的指引下，速效而实用的碳中和技术之一，采用化学吸收剂吸收二氧化碳进行减排。
2.作者专业——本书内容是作者长期工作的总结，并基于国家重点研发计划的研究成果。在长期研究化学吸收剂和化学吸收工艺、吸收设备开发和应用的过程中，对过程的技术要领把握到位，实用性很强。
3.内容全面——全流程解读二氧化碳化学吸收中的关键技术，包括二氧化碳化学吸收剂、吸收工艺、吸收设备、节能技术、模拟优化、工业应用与运行管理等，以及化学吸收工业面临的各种挑战。对能源应用、环境治理、化工工艺与设备等专业技术人员和相关高校师生有较好的参考作用。

《烟气二氧化碳化学吸收技术》对碳捕集技术中最有大规模工业应用前景的CO2 化学吸收技术进行了全面介绍。在介绍全球气候变暖与CO2 排放控制现状，以及各种CO2 捕集和利用技术的基础上，依次介绍了CO2 化学吸收机理和吸收剂的发展，化学吸收工艺和关键部件设计，化学吸收工艺节能技术和模拟优化，化学吸收技术的工业应用，膜吸收工艺和关键技术，化学吸收系统启动、运行、控制和事故处理，最后分析了化学吸收工业化面临的各种挑战，包括水平衡和胺排放、污染物排放和控制、吸收剂降解和抗降解措施及溶剂回收。
本书可供能源工程、环境工程、化工工艺等专业的技术人员、管理人员以及相关专业高等院校师生参考使用。

方梦祥，浙江大学，教授，博导，主要从煤和生物质热解燃烧技术、CO2化学吸收技术研究，化学吸收技术研究方面承担了国家自然科学基金、863、国际合作项目和重点研发计划等30多个项目，对新型混合胺吸收剂、两相吸收剂和少水吸收剂等低能耗吸收剂进行研发，提出了膜减压再生工艺和可凝气体吹扫再生工艺，开发了廉价塑料填料和高效板式换热器，并进行中试装置运行和大规模工业装置设计。获得发明专利20多项，发给高水平论文200多篇。
目前本人是中国CCUS联盟理事，International Journal of Greenhouse Gas Control 副主编。

第1章 温室效应和CO2 排放控制概述001
1.1 全球气候变化和温室效应002
1.1.1 全球气候变化现状002
1.1.2 温室效应与温室气体003
1.1.3 温室效应对气候变化的影响005
1.1.4 温室效应和CO2 排放临界值007
1.2 CO2 排放状况008
1.2.1 全球CO2 排放总量持续增长008
1.2.2 电力、工业和交通运输部门的CO2排放情况009
1.2.3 各国CO2 排放情况009
1.2.4 国际应对措施010
1.3 CO2 排放控制技术012
1.3.1 可再生能源技术012
1.3.2 先进发电技术015
1.3.3 节能技术018
1.4 CO2 捕集、利用与封存技术020
1.4.1 CO2 捕集技术020
1.4.2 CO2 封存与利用技术032
1.5 CO2 减排潜力分析039
思考题041
参考文献041

第2章 化学吸收机理和化学吸收剂043
2.1 化学吸收工艺044
2.1.1 工艺流程044
2.1.2 工艺特点045
2.2 化学吸收机理046
2.2.1 化学反应原理046
2.2.2 溶解度053
2.2.3 传质机理056
2.3 吸收剂性能和选择059
2.3.1 吸收剂性能059
2.3.2 吸收剂选择063
2.4 常规氨基吸收剂067
2.4.1 醇胺吸收剂067
2.4.2 氨水吸收剂068
2.4.3 哌嗪吸收剂069
2.4.4 氨基酸盐吸收剂070
2.4.5 碳酸盐吸收剂071
2.4.6 混合胺吸收剂071
2.5 两相吸收剂072
2.5.1 两相吸收剂工艺和分类072
2.5.2 混合胺两相吸收剂074
2.5.3 非水基胺两相吸收剂077
2.5.4 热致相变吸收剂078
2.6 其他新型吸收剂080
2.6.1 少水吸收剂080
2.6.2 离子液体吸收剂083
2.6.3 纳米流体吸收剂086
2.6.4 胶囊吸收剂089
2.6.5 催化吸收剂092
2.6.6 酶吸收剂093
2.6.7 吸收剂的发展095
思考题096
参考文献096

第3章 CO2 化学吸收关键设备099
3.1 CO2 吸收塔100
3.1.1 吸收塔种类100
3.1.2 填料塔的设计101
3.1.3 板式塔的设计115
3.1.4 填料吸收塔设计案例118
3.2 CO2 再生塔119
3.2.1 塔体设计119
3.2.2 塔内件设计120
3.2.3 填料解吸塔设计案例120
3.3 其他设备和系统121
3.3.1 CO2 烟气预处理塔121
3.3.2 换热器122
3.3.3 CO2 压缩机129
3.3.4 CO2 脱水干燥132
3.3.5 CO2 液化制冷136
思考题139
参考文献139

第4章 CO2 化学吸收热整合和工艺优化141
4.1 化学吸收系统热整合142
4.1.1 节能工艺介绍143
4.1.2 化学吸收系统工艺优化模拟150
4.2 化学吸收系统和电厂热整合161
4.2.1 化学吸收系统与电站锅炉尾部受热面的热集成162
4.2.2 化学吸收系统与电站汽轮机热力系统的热集成179
思考题189
参考文献189

第5章 烟气CO2 化学吸收工程介绍193
5.1 锦界电厂15 万吨/年燃煤烟气CO2 捕集示范工程194
5.1.1 项目概况194
5.1.2 工艺流程197
5.1.3 化学吸收剂特性199
5.1.4 碳捕集系统介绍200
5.1.5 控制和测量分析系统208
5.1.6 环境保护211
5.1.7 捕集系统运行情况212
5.2 其他示范工程介绍213
5.2.1 边界坝电厂100 万吨/年CO2 化学吸收工程213
5.2.2 佩特拉140 万吨/年CO2 化学吸收工程216
5.2.3 华能石洞口第二电厂12 万吨/年碳捕集工程217
5.2.4 海螺水泥5 万吨/年碳捕集工程219
5.2.5 其他示范工程221
思考题224
参考文献224

第6章 膜吸收技术226
6.1 膜CO2 吸收技术与工艺227
6.1.1 膜CO2 吸收原理227
6.1.2 膜吸收过程中的质量传递229
6.1.3 膜吸收技术基本工艺流程232
6.1.4 膜吸收工艺设计与工程应用232
6.1.5 膜吸收技术的潜在风险245
6.2 膜减压再生技术与工艺246
6.2.1 膜减压再生技术产生背景246
6.2.2 膜减压再生工艺流程及操作参数控制247
6.3 膜吸收与膜减压再生技术经济性分析和敏感性分析256
6.3.1 方法论258
6.3.2 经济性分析260
6.3.3 敏感性分析262
6.4 膜浸润问题265
6.4.1 膜浸润的危害266
6.4.2 膜浸润的预防271
思考题272
参考文献273

第7章 CO2 化学吸收系统运行277
7.1 启动前准备278
7.1.1 吹扫278
7.1.2 系统清洗278
7.1.3 系统试压查漏280
7.1.4 循环水洗280
7.1.5 碱洗281
7.1.6 除盐水冲洗282
7.1.7 系统钝化282
7.1.8 启动前检查283
7.2 CO2 捕集系统启动和停运283
7.2.1 CO2 捕集纯化单元启动283
7.2.2 压缩、干燥、液化单元启动284
7.2.3 系统保运285
7.2.4 CO2 捕集系统停运285
7.2.5 数据的测量286
7.2.6 投产资料的整理及保存287
7.3 溶剂管理和回收287
7.3.1 溶液现场配制287
7.3.2 溶液检测与补充287
7.3.3 溶剂净化288
7.4 水平衡控制288
7.4.1 水平衡主要控制点288
7.4.2 水平衡控制方法288
7.5 故障处理289
7.5.1 设备、仪表事故处理289
7.5.2 工艺运行问题处理291
7.5.3 紧急事故处理296
思考题297
参考文献298

第8章 化学吸收碳捕集系统的挑战299
8.1 化学吸收工艺系统水平衡和胺排放300
8.1.1 化学吸收工艺系统的水平衡分析300
8.1.2 吸收塔内水平衡与胺排放304
8.1.3 水洗塔内水平衡与胺排放305
8.1.4 再生塔内水平衡与胺排放307
8.2 吸收塔污染物排放和控制309
8.2.1 污染物排放类型及现状309
8.2.2 污染物排放影响因素312
8.2.3 污染物排放研究314
8.2.4 污染物排放控制手段318
8.3 吸收剂降解和抗降解322
8.3.1 氧化降解322
8.3.2 热降解323
8.3.3 其他影响因素324
8.3.4 两相吸收剂降解研究325
8.3.5 抗降解技术研究328
8.4 吸收剂的管理和回收问题330
8.4.1 热回收332
8.4.2 离子交换333
8.4.3 电渗析334
思考题336
参考文献336

丛书序
能源是人类社会生存发展的重要物质基础，攸关国计民生和国家战略竞争力。当前，世界能源格局深刻调整，应对气候变化进入新阶段，新一轮能源革命蓬勃兴起。我国经济发展步入新常态，能源消费增速趋缓，发展质量和效率问题突出，供给侧结构性改革刻不容缓，能源转型变革任重道远。
我国能源结构具有“贫油、富煤、少气”的基本特征，煤炭是我国基础能源和重要原料，为我国能源安全提供了重要保障。随着国际社会对保障能源安全、保护生态环境、应对气候变化等问题的日益重视，发展可再生能源已经成为全球能源转型的重大战略举措。到2020年，我国煤炭消费占能源消费总量的56.8%，天然气、水电、核电、风电等清洁能源消费比重达到了20%以上。高效、清洁、低碳开发利用煤炭和大力发展光电、风电等可再生能源发电技术已经成为能源领域的重要课题。
党的十八大以来，以习近平同志为核心的党中央提出“四个革命、一个合作”能源安全新战略，即“推动能源消费革命、能源供给革命、能源技术革命和能源体制革命，全方位加强国际合作”，着力构建清洁低碳、安全高效的能源体系，开辟了中国特色能源发展新道路，推动中国能源生产和利用方式迈上新台阶、取得新突破。气候变化是当今人类面临的重大全球性挑战。2020年9月22日，中国政府在第七十五届联合国大会上提出：“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。”构建资源、能源、环境一体化的可持续发展能源系统是我国能源的战略方向。
当今世界，百年未有之大变局正加速演进，世界正在经历一场更大范围、更深层次的科技革命和产业变革，能源发展呈现低碳化、电力化、智能化趋势。浙江大学能源学科团队长期面向国家发展的重大需求，在燃煤烟气超低排放、固废能源化利用、生物质利用、太阳能热发电、烟气CO2 捕集封存及利用、大规模低温分离、旋转机械和过程装备节能、智慧能源系统及智慧供热等方向已经取得了突破性创新成果。先进热能工程丛书是对团队十多年来在国家自然科学基金、国家重点研发计划、国家“973”计划、国家“863”计划等支持下取得的系列原创研究成果的系统总结，涵盖面广，系统性、创新性强，契合我国十四五规划中智能化、数字化、绿色环保、低碳的发展需求。
我们希望丛书的出版，可为能源、环境等领域的科研人员和工程技术人员提供有意义的参考，同时通过系统化的知识促进我国能源利用技术的新发展、新突破，技术支撑助力我国建成清洁低碳、安全高效的能源体系，实现“碳达峰、碳中和”国家战略目标。

岑可法