Page 14 - 《精细化工》2023年第1期
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·6·                               精细化工   FINE CHEMICALS                                 第 40 卷

                                                               实际生产。
            5   相变吸收剂                                              液-液相变吸收剂在 CO 2 捕集过程中，与普通醇

                                                               胺吸收剂在解吸 CO 2 时汽化消耗大量的相变潜热不
                 相变吸收剂是由于在吸收 CO 2 过程中出现吸收
            剂-吸收产物分相现象而得名             [68] ，从产物形态上可以           同，相变吸收剂只是液-液分相，不会汽化消耗相变
                                                               潜能，从而能够节约一部分能量；但也存在相变过
            分为液-固相变吸收剂和液-液相变吸收剂。
                                                               程中吸收剂降解、挥发等问题，为此部分专家学者
                 液-固相变吸收剂，即反应产物在吸收 CO 2 后以
                                                               开展了大量的理论和实验研究工作。
            固态的形式析出，再生时需要加热固相来分离 CO 2 ，
                                                                   为解决相变吸收剂在捕集 CO 2 过程中降解的问题，
            该固相产物基本不含水，能避免消耗传统解吸过程
                                                                        [74]
                                                               ZHANG 等 提出 N,N-二甲基环己胺（DMCA）+N-甲
            中水分加热所需的大量汽化潜热，使再生能耗大幅
            度降低，但也存在固体产物不方便运输的问题                      [69] 。   基环己胺（MCA）+2-氨基-2-甲基-1-丙醇（AMP）体
                                                               系，该体系的相变吸收剂具有良好的抗氧化降解和
            PERRY 等   [70] 研发了一种 1,3-二(3-氨基丙基)四甲基
                                                               热降解能力且再生能耗较低；WANG 等                    [75] 提出
            二硅氧烷硅液-固相变吸收剂，该吸收剂具有热稳定
                                                               MEA+环丁砜体系，用物理添加剂环丁砜来提高热
            性良好、能耗低和 CO 2 循环处理能力高的特点，与                         降解能力，Aspen Plus 过程模拟表明，该体系吸收
            MEA 吸收剂相比能耗下降了 12%。ZHENG 等                [71] 提
                                                               剂热降解能力显著提高。为解决相变吸收剂挥发性
            出三乙烯四胺（TETA）+乙醇液-固相变吸收剂，该                          问题，KIERZKOWSKA-PAWLAK 等          [76] 提出甲胺丙
            吸收剂不仅提高了 CO 2 在液相的溶解度还促进了                          胺（MAPA）+二乙胺乙醇（DEEA）体系，该体系
            TETA 与 CO 2 的反应，CO 2 脱除率为 81.8%，最佳分                吸收剂具有低挥发性、低能耗的特点。同时，为了
            解温度为 90  ℃。WANG 等        [72] 开发了一种独特的相            降低捕集 CO 2 时的能耗，ZHANG 等         [77] 提出 MEA+1-
            变氨基酸盐吸收剂，该吸收剂具有较高的 CO 2 负载                         丙醇+水体系，结果表明，循环负载（即再生后吸收
            能力，在吸收 CO 2 后形成液固两相，由碳酸氢盐组                         剂的 CO 2 负载量与其再次吸收后达到的 CO 2 负载量
            成的固相 CO 2 负载占总 CO 2 负载的 90%。                       间的差值）可达到 1.7 mol/kg，有效降低了能耗；涂
                 液-液相变吸收剂，即吸收剂在吸收 CO 2 后反应                     巍巍等   [68] 开发了 MEA+叔丁醇+水体系，使得进入
            产物以液相的形态存在，但是因为 CO 2 负载量不同，                        解吸塔的吸收剂体积降低了 65%，大幅度降低了
            贫 CO 2 液和富 CO 2 液会明显地分为两相。该类吸收                     CO 2 的捕集能耗；ZHANG 等      [78] 研发了 DMCA+TETA
            剂一般由胺、醇和水 3 种物质所构成，其分相原理                           体系，该体系吸收剂具有较高的 CO 2 吸收循环能力，
            主要基于亲脂性胺构建，吸收剂中亲脂性胺分子中                             以及良好的相分离能力和较低的再生能耗，与 MEA
            烷基和氨基具有水溶性差异，并且受温度影响显著。                            相比，其再生能耗可降低约 40%；XU 等                [79] 等制备
            氨基为亲水性基团，在低温时氨基与水分子形成氢                             1,4-丁二胺（BDA）＋DEEA 相变吸收剂，该吸收剂
            键，亲脂性胺则可溶于水中。当温度升高到某一临                             在 40  ℃吸收、90  ℃解吸条件下循环处理量约为 3.2
            界值，氨基与水间的氢键断裂，此时烷基的疏水性                             mol/kg，比 5 mol/L MEA 的处理量提高了 48%；
            使胺分子发生自聚，与水分离，从而发生液-液分相                    [73] 。  ZHANG 等   [80] 开发了一种亲脂性胺构成的相变吸收
                                                               剂，此吸收剂吸收 CO 2 前和后都是均相，只在解吸
            典型的基于 MEA 的相变吸收剂分相示意图如图 5
                                                               过程中由于温度升高形成两相，其最优解吸温度低
            所示。                                                                                            [81]
                                                               于 80  ℃，最大循环负载量达到 3.34 mol/L。KIM 等
                                                               提出了 MEA＋正庚醇/正辛醇/异辛醇体系无水相变
                                                               吸收剂，研究发现，质量分数为 20%的 MEA/正庚
                                                               醇、MEA/正辛醇和 MEA/异辛醇的 CO 2 负载量（单
                                                               位物质的量吸收剂负荷的 CO 2 的物质的量，mol/mol）
                                                               分别为 0.386、0.381 和 0.363。ALEIXO 等         [82] 和
                                                               RAYNAL 等  [83] 对 300 余种胺类吸收剂进行了再生能
                                                               耗实验，结果发现，性能较好的吸收剂为 DMX                   TM -1，
              图 5   典型的基于 MEA 的相变吸收剂分相示意图             [23]
            Fig. 5    Schematic diagram of typical phase change absorbent   在 313.15 K、0.001~0.01 MPa 的条件下再生能耗可
                   based on MEA [23]                           降低至约 2.1 GJ/t，具有很大的发展潜力。

                 液-液相变吸收剂的相变模式主要包括吸收剂                          6   结束语与展望
            吸收 CO 2 后从吸收塔流出时就形成分相和均一相两
            种；其中后者需经贫富液换热器进入解吸塔再生时                                 在当今时代背景下，化石燃料仍是世界上的主
            发生分相，该法复杂且设备成本较高，一般不用于                             要能源，如何寻找更加高效的 CO 2 捕集技术是当前
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