Page 86 - 《精细化工》2022年第8期
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·1586·                            精细化工   FINE CHEMICALS                                 第 39 卷

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            试装置上比较了 5 kmol/m  MEA 与 5 kmol/m                   FG Plus（EFG+）工艺、日本三菱重工的 Kansai
            MEA/MDEA（甲基二乙醇胺）混合胺的吸收性能。                          Mitsubishi Carbon Dioxide Recovery（KM-CDR）
            结果表明，使用 MEA/MDEA 混合溶剂相比单一                          工艺和荷兰皇家壳牌集团的 Cansolv 工艺。
            MEA 溶剂，可减少 14%以上的蒸汽负荷，再生能                          KMALC 技术采用质量分数为 15%~ 20%的 MEA
            耗显著降低。目前，已有多家企业和研究机构开发                             水溶液吸收二氧化碳，最大吸收能力为 800 t/d                 [15] 。
            了混合胺吸收剂并进行了中试规模以上的验证                      [7-8] 。   EFG+技术采用的是质量分数为 35%的 MEA 水溶
            1.2.2   离子液体                                       液与二氧化碳吸收抑制剂混合，最大吸收能力为
                 离子液体是一类具有较强设计性的有机盐。                           320 t/d [16] 。KM-CDR 技术使用一系列空间位阻胺
            由于离子液体蒸汽压低，热稳定性好，易分离回                              （KS-1、KS-2）来吸收二氧化碳，与 MEA 相比，
            收，不易燃，是一种极具潜力的新型 CO 2 吸收剂。                         空间位阻胺具有较低的腐蚀性和较高的抗氧化降
                                     [9]
            1999 年，BLANCHARD 等 首次报道了咪唑基离                       解能力   [17] 。表 1 总结了部分商业吸收工艺的再生
            子液体在 40 MPa 时对二氧化碳具有优异的吸收效                         能耗，可以看出，KM-CDR 技术的系列胺溶剂，
            果。也有研究通过模拟计算对比，使用[Bmim][Ac]                        再生能耗约为 3.0 GJ/t CO 2。实验证明         [17] ，KS-1 溶
            离子液体捕获 CO 2，相比商用 MEA 工艺可减少                         剂相比 MEA 技术可降低 20%以上的能耗，最大
            16%的能量损失，11%的成本投资和 12%的设备                          吸收能力为 500 t/d。Cansolv 工艺采用的是由质量
            占地面积     [10] 。2021 年，AVILA 等    [11] 基于 ZIF-8     分数为 50%的胺和质量分数为 50%的水组成的
            金属有机框架制备了新型多孔离子液体，该离子                              DC-103 溶剂，已应用于世界第一座可再生胺技术
            液体在 100 kPa、303 K 下，单位质量多孔离子液                      的商业燃烧后碳捕集装置，CO 2 捕集率约为 90%，
            体比纯 ZIF-8 可多吸收 103%的二氧化碳，极大地                       CO 2 平均纯度大于 99.0%，且再生能耗（2.3 GJ/t
            增强了低压下二氧化碳的吸收能力。因此，离子                              CO 2 ）低，具有较大的节能优势           [18] 。
            液体技术为经济高效地捕集二氧化碳提供了很有
            前景的方向。                                                   表 1   部分商业吸收工艺的再生能耗对比
                                                               Table 1    Comparison of regeneration energy consumption
            1.2.3   相变吸收剂
                                                                      of some commercial absorption processes
                 相变吸收剂根据反应产物的相态可分为液-
                                                                   吸收工艺       再生能耗/(GJ/t CO 2)    参考文献
            液相变吸收剂和液-固相变吸收剂。液-液相变吸                                  EFG+             3.1            [19]
            收剂一般由有机胺、醇类和水 3 种物质构成，或                                 KM-CDR           3.0            [20]
            由两种及以上的有机胺混合而成；液-固相变吸收                                  Cansolv          2.3            [21]
            剂主要包括氨基酸盐溶液、碳酸盐溶液和冷冻胺。
            相变吸收剂在吸收 CO 2 前是均相（单相）溶剂，                              表 2 总结了国内外典型的化学吸收法实验装
            然后随着温度或 CO 2 吸收量的变化，会变成非均                          置数据。
            相（两相）溶液。贫 CO 2 相为液相，富 CO 2 相为
                                                                        表 2   国内外典型吸收法实验装置
            液相或固相。将两相分离后，贫 CO 2 相继续吸收                           Table 2    Typical absorption test devices at home and abroad
            二氧化碳，富 CO 2 相进行解吸。由于只需要再生                                                 溶剂或  处理能力/  运行时 参考
            富 CO 2 相，再生能耗与成本将大幅降低。由法国                             试点工厂         地点     工艺    (t CO 2/d)  间/年 文献
            石油研究院研发的 DMX            TM  两相吸收剂再生能耗              边界大坝电站         加拿大    MEA       4    2000  [22]
            仅为 2.1 GJ/t  CO 2，相较常规 MEA 吸收剂下降了                  Targon 发电厂     澳大利亚 MEA         2    2008  [23]
            45% [12] 。此外，多项研究也证实          [13-14] ，相变吸收剂       LoyYang 发电厂    澳大利亚 MEA         1    2008  [24]
            可显著降低热负荷至 1.81~2.50 GJ/t CO 2，远低于基                 华能北京热电厂        中国     MEA       8    2008  [25]
            准质量分数 30%的 MEA 水溶液（3.7 GJ/t CO 2）。                 Aberthaw 煤电站   英国     Cansolv  50    2013  [26]
                                                               三菱广岛研发中心 日本           KS-1      1    2004  [27]
            1.3   吸收分离法应用研究进展
                                                               松岛热电厂          日本     KS-1     10    2006  [27]
                 液胺吸收法作为最成熟的碳捕集工艺，已实
                                                               石洞口电厂          中国     混合胺      300   2011  [28]
            现商业化应用。目前，市面上主要的商用胺吸收                              胜利电厂           中国     混合胺      100   2012  [29]
            工艺有美国 Kerr-McGee 公司和 ABB-Lummus                    Wilhelmshaven 电站 德国   EFG+     70    2012  [30]
            Crest 公司 的 Kerr-McGee/ABB Lummus Crest
            （KMALC）工艺、美国 Fluor 公司的 Econamine                       由表 2 可见，国外已于较早时间投运了一批
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