Page 87 - 《精细化工》2022年第8期
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第 8 期 温 翯，等: 燃烧后二氧化碳捕集技术与应用进展 ·1587·
利用化学吸收法分离烟气中二氧化碳的示范项 气环境下 长期存在 的多种杂 质成分， 延 长
目，且发展较快。中国也相继开展了燃煤电厂的 使用寿命。
碳捕集工业示范项目，如南化集团研究院在胜利
2 吸附分离法
电厂 4 万 t/a 的碳捕集装置上测试了新型混合胺吸
收剂，再生能耗相比 MEA 法降低了 30%以上， 吸附分离法主要是通过混合气体与固体吸附
并成功应用于多套工业装置；2020 年 9 月由华能清 剂发生相互作用来吸附 CO 2，被吸附的 CO 2 可以
能源自主研发的国内首套 1000 t/a 相变型 CO 2 捕 利用降低压力或升高温度的方式进行解吸，其过
集工业装置在长春热电厂实现了连续稳定运行 [31] ， 程分别称为变压或变温吸附。根据吸附原理的不
再生热耗低于 2.3 GJ/t CO 2，相比 MEA 法降低 同，吸附分离法又可分为物理吸附和化学吸附。
45%以上。 物理吸附是气体通过范德华力作用吸附在吸附剂
化学吸收法由于其二氧化碳处理能力高，可 上，优点是吸附热小（25~50 kJ/mol）、吸附速率
靠性强以及前期在工程应用中积累了大量的经 快，但是选择性低，受吸附反应条件（温度、压
验，被认为是最成熟和最具商业可行性的碳捕集 力等）的影响较大。碳基、分子筛等多孔材料的
技术之一。然而，该技术仍然面临着巨大的挑战， 吸附原理属于物理吸附，常选用变压吸附工艺。
例如：溶剂再生能耗高、热稳定性差、腐蚀性高 化学吸附是通过吸附剂表面的化学基团与气体发
等。目前，还没有任何一种溶剂能够同时兼顾二 生化学反应形成化学键，从而吸附在材料表面，
氧化碳捕集的所有优良特性。因此，开发具有高 该技术的吸附热较大（60~90 kJ/mo1），吸附速率
二氧化碳捕获性能和低操作成本的新型吸收剂是 慢，但选择性较高。碱金属、固体胺等吸附材料
未来研究的重点和热点。此外，现有的研究还主 属化学吸附，通常选用变温吸附工艺。
要集中在提高吸收剂的二氧化碳吸收能力上，但 二氧化碳的吸附分离技术与吸收法相比，再
在实际的工业烟气中还含有烟尘颗粒物、二氧化 生能耗更低、操作工艺更简单，可在各种工业场
硫、氮氧化物、重金属、硫化氢等杂质，这些杂 景中高选择性地分离二氧化碳，具有广阔的应用
质的存在将可能影响溶剂的吸收性能。因此，在 前景。对于吸附分离技术而言，吸附剂的种类繁
后续的研究和工业实践中，除了考虑吸收剂溶解 多，根据吸附温度区间，可将吸附剂的种类大致
度、传质、再生、腐蚀等性能指标外，还应着重 分为高温吸附剂、中温吸附剂和低温吸附剂，如
提高稳定性和抗杂质能力，使其能够承受真实烟 图 2 所示。
图 2 固体吸附剂的吸附温度
Fig. 2 Adsorption temperature of solid adsorbents
2.1 固体吸附剂分类 吸附剂，锂基吸附剂的理论吸附量较小，但再生
2.1.1 高温吸附剂 性能更好。
高温吸附剂的吸附温度一般大于 400 ℃，主 Li 2ZrO 3+CO 2↔Li 2CO 3+ZrO 2 （4）
要是以化学吸附为主的锂基和氧化钙基吸附剂。 Li 4SiO 4+CO 2↔Li 2CO 3+Li 2SiO 3 （5）
锂基吸附剂 [32] 中，Li 4SiO 4 和 Li 2ZrO 3 都具有较高 氧化钙基吸附剂则是利用 CaO 在高温下与
的吸附性能〔反应式如式（4）、（5）所示〕，较快 CO 2 发生化学反应生成 CaCO 3，后经高温分解生
的吸附速率和较好的循环稳定性，相比氧化钙基 成 CaO 与 CO 2，从而实现 CO 2 的回收利用。氧化
