【摘 要】
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随着世界工业和经济的迅速发展,导致大气中温室气体一直增加,温室效应导致世界气候频繁变化破坏人类的生存环境。习近平总书记在十九届五中全会明确指出:到2030年前,碳排放要达到峰值,2060年前实现碳中和。我国近70%的CO2排放总量来自工业气体,燃煤发电CO2排放量占工业CO2排放量的93.2%。燃煤电厂烟道气中的CO2气体的捕集、封存和利用技术（简称CCS技术）是目前脱碳研究的重点。目前,工业燃煤
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随着世界工业和经济的迅速发展,导致大气中温室气体一直增加,温室效应导致世界气候频繁变化破坏人类的生存环境。习近平总书记在十九届五中全会明确指出:到2030年前,碳排放要达到峰值,2060年前实现碳中和。我国近70%的CO2排放总量来自工业气体,燃煤发电CO2排放量占工业CO2排放量的93.2%。燃煤电厂烟道气中的CO2气体的捕集、封存和利用技术（简称CCS技术）是目前脱碳研究的重点。目前,工业燃煤电厂上脱碳工艺采用的方法主要是化学吸收法,化学吸收法中的有机胺吸收法相比于其它方法应用较多,但是单组分的有机胺溶液很难同时具有较好的吸收和解吸效果,因此,研究人员研究了不同比例的混合胺溶液来捕获CO2,以利用不同的吸收剂来改善相应的缺点。相比于有机胺法,混合胺法可在一定程度上降低吸收成本,促进对CO2的吸收,但并非所有的混合胺溶液都有利于气液传质过程的进行,提高CO2的脱除率。对二氮己环（PZ）溶液可提高混合胺液的传质系数,超重力可增强气液微观混合。本文以旋转填料床（RPB）为反应器,以2-氨基-2-甲基-1-丙醇（AMP）溶液作为主吸收剂,以PZ溶液作为副吸收剂,通过调控温度、超重力因子、气液比、吸收剂质量浓度、主吸收剂含量等因素,考察AMP-PZ复合水溶液对CO2脱除率的影响,建立了表观动力学模型,并对复合吸收剂的再生进行了研究。（1）提出了超重力强化AMP-PZ共混物吸收CO2的思路,利用单因素实验,考察了超重力环境下,气液比、吸收剂质量浓度、主吸收剂含量和温度等因素对烟气脱碳的影响规律。随着超重力因子不断增大,AMP-PZ共混物对CO2的脱除率先明显增大后趋于平缓;随着气液比不断增大,AMP-PZ共混物对CO2的脱除率减小;随着吸收液质量浓度、温度和主吸收剂含量不断增大,AMP-PZ共混物对CO2的脱除率先增大后有所减小;通过正交实验,考察了各影响因素的显著性,确定了最佳工艺条件。显著性依次为:超重力因子＞气液比＞吸收剂质量浓度,温度和主吸收剂影响不显著。最佳操作条件:超重力因子为30,气液比为15,吸收剂质量浓度为25%,温度为25℃,主吸收剂含量为60%。在最佳操作条件下,脱碳率为97.16%。相对传统的乙醇胺（MEA）吸收液,在超重力环境下的AMP-PZ吸收液的吸收温度降低15℃,吸收液度降低了5%,脱碳率提高了7.16%。该法降低了脱碳能耗和吸收剂用量,从而降低工业脱碳的费用,而且提高了脱碳率。（2）在实验基础上,建立了旋转填料床中AMP-PZ共混物吸收CO2的表观动力学模型:kAMP-PZ=4.03×10~6exp（-（45727）/（RT））β0.631wt-3.926（G/L）-0.756。相对于曝气反应装置（BR）反应器,在RPB中AMP-PZ与CO2的反应速率常数提高了1倍。相对于AMP脱碳,添加PZ后,反应速率常数提高了0.5倍。（3）研究了AMP与PZ复配水溶液在不同再生温度下对CO2再生过程中的再生曲线。结果表明吸收富液中的大部分CO2在吸收剂沸腾之前已经释放,其最佳的再生温度为373.15K。对比了AMP与PZ复配水溶液的再生程度、重复使用性和再生能耗,再生3次后再生程度仍能达到80%以上,再生5次后脱碳率仍能达到80%以上。且AMP-PZ吸收剂再生第5次的能耗为15 k J/mol,相比于其他吸收剂的再生能耗,AMP-PZ吸收剂的再生能耗具有更明显优势。AMP与PZ复配水溶液具有良好的再生性能,是工业脱碳应用的理想选择。
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