金属离子促进乙醇胺捕集二氧化碳研究

• 作者: 谭方园 李康康 于海 蒋凯琦 韩月衡 王晓龙 翟融融 李玉龙 陈健
• 来源期刊: 化工学报
• 关键词: 二氧化碳捕集 吸收法 金属离子络合物 反应热
• 年，卷（期）: 2021,（2）
• 所属期刊栏目: 分离工程
• 页码范围: 1026-1035
• 页数: 9页
• 分类号: TQ028.2
• 语种: 中文
• DOI: 10.11949/0438-1157.20201024

摘要

为了解决醇胺法燃烧后捕集二氧化碳再生能耗过高的问题，研究了一种向胺溶液中添加金属离子以降低其CO2解吸能耗的方法，称之为金属离子络合物热缓冲自热利用技术。以广泛商业化应用的单乙醇胺（MEA）溶液为研究载体，并在MEA溶液中分别添加金属离子铜或镍， 通过建立含有金属离子的MEA捕集CO2体系的化学反应模型，解释金属离子热缓冲剂效应的内在机理。机理显示在MEA-金属离子-CO2-H2O体系中，金属-MEA络合物作为一种有效的反应热缓冲剂，将有机胺吸收CO2过程中释放的反应热（放热反应）存储于金属络合物的解离键能中（吸热反应），在CO2高温解吸中通过其络合放热反应将储存的能量释放出来用于CO2解吸，形成自热再生低能耗CO2捕集技术，从而降低了MEA再生的能耗。本文进行了综合的实验测定来评价金属离子对MEA溶液捕集CO2过程的性能提升影响，包括CO2反应热、解吸速率、吸收-解吸循环负载、汽液平衡溶解度等。实验结果表明铜离子或镍离子作为添加剂，能增加MEA的CO2平衡循环负载14%~20%或7%~10%，同时能够降低MEA的CO2反应热值6.6%~24%或6.0%~20%。