杨正大, 贤振楠, 邵凌宇, 郑成航

(1.中国石油大学(华东) 新能源学院, 山东 青岛 266580; 2. 浙江大学 能源高效清洁利用全国重点实验室, 浙江 杭州 310058)

0 引 言

化石能源利用产生的CO2约占碳排放总量的90%,“先立后破”地推进化石能源减污降碳和新能源开发利用,已成为我国实现双碳目标的重要共识。胺法吸收CO2具有吸收效率高、适应性好、工艺成熟等特点,是现阶段最具工业应用潜力的CO2捕集技术,近年来在基础理论与技术研究等方面均取得了长足发展,正逐渐发展成未来化石能源在火电、钢铁、水泥等行业低碳清洁利用的托底技术之一。

能耗高是胺法碳捕集技术面临的重要挑战之一,已有研究致力于通过开发高效吸收剂或优化吸收工艺降低系统运行成本,目前最先进的胺法碳捕集系统运行成本已降低到200元/t CO2以内。除了能耗高之外,最新应用发现,胺法碳捕集过程有机胺吸收剂及其降解产物会随烟气排入大气(如图1所示),浓度最高可达3 500 mg/m3[1],不仅直接造成吸收剂的运行损耗,还带来环境二次污染问题[2]。因此,胺法碳捕集系统的有机胺排放问题正成为其规模化推广面临的新挑战。

图1 胺法碳捕集吸收工艺及胺排放[3]Fig. 1 Amine carbon capture process and amine emission[3]

胺法碳捕集系统排放的有机胺包括气体、夹带液滴和气溶胶等三种形式,传统的水洗塔和除雾器仅对气相胺或夹带液滴有较好的控制效果,而对二次形成的小粒径胺气溶胶脱除效率较低。最新研究发现,当烟气中存在一定的硫酸雾、碳烟等异质核时,胺气溶胶排放浓度会急剧增长并且成为有机胺排放的主要排放形式。……