有机胺CO_(2)吸收技术研究现状与发展方向

摘要

CO_(2)排放量迅速增加,严重威胁人类生存环境及气候变化,如何减少碳排放量是关注热点。化学吸收法是捕集CO_(2)的主要方法之一,其脱除CO_(2)的实质是利用碱性吸收剂溶液与烟气中CO_(2)逆向接触并发生化学反应,形成不稳定盐类,而盐类在一定条件下会逆向分解释放出CO_(2)而再生,从而实现CO_(2)从烟气中分离脱除。以醇胺溶液为吸收剂的化学吸收法技术开发相对成熟,且分离效果好、操作简单,在电力、钢铁、水泥、化工等行业得到广泛应用。醇胺溶液是化学吸收法的核心,目前应用于工业减排的醇胺溶液包括一级醇胺溶液、二级醇胺溶液、三级醇胺溶液以及空间位阻胺等。综述了4种典型的醇胺溶液和低浓度烟气吸收法胺液的国内外研究现状,介绍了国外三菱重工的KM-CDR工艺、壳牌康索夫脱硫脱碳工艺、陶氏化学Ucarsol溶剂的配套工艺、西门子氨基酸盐溶液的配套工艺、Powerspan的ECO_(2)工艺,同时对阿尔斯通的富氧燃烧技术进行了总结;国内在碳捕集方面研究时间较短,在“双碳”计划推动下,碳减排成为近年来国内研究的重点和热点,论述了浙江大学、华北电力大学、北京化工大学以及中国矿业大学等高校和研究院的研究成果,调研结果表明国外应用规模达到百万吨级,国内技术水平接近,可达10万t级,应用规模尚有较大差距;目前,化学吸收法已有工业应用,国内已建成多个碳捕集示范工程,系统介绍了华电句容电厂1万t/a CO_(2)捕集示范工程、国华锦界电厂15万t/a CO_(2)捕集示范工程以及胜利油田4万t/a燃煤CO_(2)捕集与驱油示范工程等典型案例。当前国内外燃煤电厂CO_(2)捕集示范工程的规模总体较小,仅有3项百万吨级示范工程,其中中石化建成了我国首套百万吨级的碳捕集项目,这对我国碳捕集行业的发展具有里程碑意义。在有机胺捕集CO_(2)领域,应重点在吸收剂再生能耗与降解性降低、捕集系统热能综合利用与回收、高通量CO_(2)捕集吸收反应器研制以及吸收剂逃逸控制等方面开展研究,开发低能耗、低损耗、低成本CO_(2)捕集技术,推进多行业工程示范,为燃煤烟气CO_(2)捕集技术规模化推广奠定基础。