新型高負(fù)載CO2 吸收劑開(kāi)發(fā)與中試研究

葉 艤，張 歡，汪 麗，趙興雷

（1.北京低碳清潔能源研究院，北京 102211；2.北京化工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，北京 100029）

根據(jù)國(guó)際能源署的預(yù)測(cè)：在全球平均氣溫上升不超過(guò)2 ℃情景下，2050 年碳捕集、利用與封存（CCUS）[1]技術(shù)的貢獻(xiàn)度將達(dá)14%。CCUS 技術(shù)將成為我國(guó)實(shí)現(xiàn)碳中和的關(guān)鍵技術(shù)，其應(yīng)用前景非常廣闊。在眾多的CO2捕集技術(shù)中，化學(xué)吸收法因其煙氣適應(yīng)性好、捕集效率高、技術(shù)相對(duì)成熟，是最具大規(guī)模CO2捕集潛力的技術(shù)路線之一[2-5]。目前，世界上大部分碳捕集裝置都采用化學(xué)吸收技術(shù)。

有機(jī)胺類吸收劑，如單乙醇胺（MEA）是最為常用的CO2吸收劑之一。由于其吸收率高、CO2容量大、黏度低、化學(xué)/熱穩(wěn)定性高，MEA 是研究最為成熟的吸收劑，但其再生能耗（以CO2計(jì)，下同）高達(dá)4.0 GJ/t[6]，占總能耗的60%～80%[7-8]，且其對(duì)設(shè)備的腐蝕嚴(yán)重。因此，開(kāi)發(fā)低再生能耗的有機(jī)胺吸收劑已成為當(dāng)前研究的重點(diǎn)。在實(shí)驗(yàn)室研究中，混合胺吸收劑[9-10]、無(wú)水吸收劑[11-12]、離子液體吸收劑[13-14]、氨基酸鹽吸收劑[15]和兩相吸收劑[16-18]都被用于降低CO2捕獲的再生能源消耗。目前，已經(jīng)取得了很多成果。結(jié)果表明：AMP-AEEA-NMP 無(wú)水吸收劑的再生能耗達(dá)到2.1 GJ/t[19]；DEA-MEA和DEA-AEEA兩相吸收劑的再生能耗可降至2.6 GJ/t[20]；MEA-環(huán)丁砜?jī)上辔談┑脑偕芎目山抵?.8 GJ/t[21]。然而，這種兩相吸收劑在吸收CO2時(shí)黏度迅速增加，不利于傳質(zhì)和液體輸送。另一方面，高額的資金和運(yùn)營(yíng)費(fèi)用也限制了其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

在工業(yè)示范方面，CO2吸收劑的相關(guān)報(bào)告比實(shí)驗(yàn)室研究更少，并且大多數(shù)中試研究集中在有機(jī)胺吸收劑上。美國(guó)阿拉巴馬州碳捕集中心進(jìn)行的10 萬(wàn)t/a PZ 吸收劑示范再生能耗低至2.6 GJ/t[22-23]。我國(guó)錦界電廠15 萬(wàn)t/a 混合胺吸收劑示范再生能耗2.8 GJ/t[24]。文獻(xiàn)[25]在Kentucky Utilities 的0.7 MW CO2捕獲設(shè)施測(cè)試了胺溶液，其再生能耗為2.9～3.3 GJ/t。這些在實(shí)際條件下評(píng)估吸收劑的中試研究彌補(bǔ)了現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室研究和商業(yè)化應(yīng)用之間的知識(shí)空缺。這些吸收劑均以降低吸收-解吸過(guò)程中的反應(yīng)熱為基礎(chǔ)，具有較低的再生能耗，但是其液氣比較高，為2.55～4.80 L/m3。通過(guò)提高吸收劑的CO2吸收能力，可降低其液氣比（<1.9 L/m3）；在循環(huán)系統(tǒng)中需要較少的溶劑量，同樣可降低再生能源和運(yùn)行成本。此外，這些吸收劑在國(guó)內(nèi)的價(jià)格仍然很貴，超過(guò)6 萬(wàn)元/t。開(kāi)發(fā)資本和運(yùn)營(yíng)費(fèi)用更低的新型吸收劑仍然是一個(gè)重大挑戰(zhàn)。

本文針對(duì)北京清潔低碳能源研究院開(kāi)發(fā)的NICE 吸收劑進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室以及中試評(píng)估。在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試中，研究了NICE 吸收劑的吸收-解吸性能、反應(yīng)熱、黏度以及腐蝕性能。中試測(cè)試考察了NICE吸收的再生能耗及其最佳運(yùn)行參數(shù)，并與以往試驗(yàn)的MEA 進(jìn)行了對(duì)比。本文測(cè)試結(jié)果可為相應(yīng)的新型碳捕集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)原料和儀器

1.1.1 實(shí)驗(yàn)原料

本文所用吸收劑為北京清潔低碳能源研究院開(kāi)發(fā)的NICE 系列吸收劑（包括組分a—高負(fù)載量有機(jī)元胺，組分b—快速再生有機(jī)胺，組分c—再生促進(jìn)劑；具體配方受專利CN111185071A 保護(hù)）、上海麥克林試劑有限公司的MEA（質(zhì)量分?jǐn)?shù)>99%）、進(jìn)口CCSL 吸收劑、北京氦普北分氣體工業(yè)有限公司的CO2（質(zhì)量分?jǐn)?shù)>99.99%）和N2（質(zhì)量分?jǐn)?shù)>99.99%）。

1.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

本實(shí)驗(yàn)吸收-解吸裝置搭建如圖1 所示。

圖1 實(shí)驗(yàn)裝置示意Fig.1 Schematic diagram the experimental setup

黏度測(cè)試采用Anton Paar 的SVM 3000 型全自動(dòng)黏度密度測(cè)量?jī)x測(cè)試。反應(yīng)熱采用Setaram 公司生產(chǎn)的C80 微量熱儀測(cè)定。

1.1.3 中試裝置

中試測(cè)試平臺(tái)搭建于浙江大學(xué)熱能所，工藝流程如圖2 所示。

圖2 試驗(yàn)平臺(tái)工藝流程Fig.2 Process flow chart of the test platform

試驗(yàn)平臺(tái)分為6 層，總高度為16.2 m。由圖2可見(jiàn)，整個(gè)系統(tǒng)包括吸收塔Ⅰ、吸收塔Ⅱ、解析塔、堿洗塔、水洗塔5 個(gè)塔器。系統(tǒng)煙氣處理量為200～300 m3/h（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)），煙氣采用CO2干基質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%～12%的燃油鍋爐煙氣，再生所需的熱量也來(lái)自燃油鍋爐蒸汽。

1.2 實(shí)驗(yàn)流程

1.2.1 吸收解吸實(shí)驗(yàn)流程

本文使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)14.25%的CO2作為模擬煙道氣；在吸收與解吸過(guò)程中，保持通入一定流速的N2作為背景氣。

吸收劑吸收實(shí)驗(yàn)條件如下：取150 mL 吸收劑放入常壓反應(yīng)釜，放置于40 ℃恒溫油浴中；N2的流速為3 L/min，CO2流速約為0.50 L/min，攪拌轉(zhuǎn)速為300 r/min。過(guò)程中儀器實(shí)時(shí)記錄吸收后氣體中的CO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)與吸收劑溫度，當(dāng)吸收后氣體中CO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到13.5%（進(jìn)氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)95%）時(shí)，認(rèn)為達(dá)到吸收終點(diǎn)，結(jié)束實(shí)驗(yàn)。

吸收劑解吸實(shí)驗(yàn)條件如下：取150 mL 吸收劑放入常壓反應(yīng)釜，放置于油浴中，40 min 恒溫升溫至100 ℃，并恒溫至CO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)降至0.5%，N2的流速為1.5 L/min，攪拌轉(zhuǎn)速為300 r/min。過(guò)程中儀器實(shí)時(shí)記錄吸收后氣體中的CO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)與反應(yīng)釜中吸收劑的溫度。

1.2.2 黏度測(cè)試

每次取2 mL 測(cè)試樣注入進(jìn)樣口，初始溫度設(shè)置為30 ℃，最高溫度為80 ℃，每5 ℃測(cè)量記錄數(shù)據(jù)。每個(gè)測(cè)試樣測(cè)試完成后使用去離子水清洗黏度儀腔室，N2吹干后進(jìn)行下一組測(cè)試。每個(gè)樣品測(cè)試5 次，取平均值作為最終結(jié)果。

1.2.3 反應(yīng)熱測(cè)試

每次取10 mL 測(cè)試樣加入反應(yīng)器。溫度設(shè)置為40 ℃，當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定溫度后保溫5 min。系統(tǒng)穩(wěn)定后，分批加入定量CO2氣體，每次加入量為飽和負(fù)載量的20%，每次需要系統(tǒng)恢復(fù)穩(wěn)定后通入CO2。

1.2.4 腐蝕測(cè)試

采用304 不銹鋼試片對(duì)MEA 和NICE-2 吸收劑的腐蝕行為進(jìn)行定量分析。步驟為：1）將試片用去離子水和乙醇進(jìn)行清洗，烘干后稱重m1；2）取20 mL 飽和CO2負(fù)載的吸收劑放置于25 mL 水熱反應(yīng)釜中，放入試片后保持密閉；3）將反應(yīng)釜放置在烘箱150 ℃內(nèi)3 周，每周取出1 組平行樣品進(jìn)行分析；4）取出試片烘干后進(jìn)行掃描電鏡分析表面形貌，隨后使用去離子水、乙醇和除銹劑清洗干凈，烘干后稱重m2。根據(jù)式(1)計(jì)算得到腐蝕速率。

式中：F為腐蝕速率，mm/a；S為試片的表面積；ρs為不銹鋼的密度；t為測(cè)試時(shí)間。

1.2.5 中試流程

燃油鍋爐出口的煙氣經(jīng)堿洗塔預(yù)處理后，進(jìn)入吸收塔脫碳處理。煙道氣由塔底進(jìn)入吸收塔，與吸收液逆向接觸，吸收劑吸收煙氣中的CO2，利用級(jí)間冷卻工藝降低反應(yīng)溫度、提高吸收效率。脫碳后的煙氣經(jīng)水洗塔降溫，同時(shí)洗脫煙氣中夾帶的吸收劑成分，最終排向大氣。

吸收CO2后的富液由塔底經(jīng)泵一部分送入貧富液換熱器，吸收貧液熱量后送入再生塔；另一部分富液直接送入再生塔頂部，冷凝再生氣中水分、回收再生氣熱量。再生塔中解吸完成的吸收劑貧液經(jīng)貧富液換熱器和貧液冷卻器冷卻后重新送回吸收塔，構(gòu)成吸收劑循環(huán)。

再生塔頂解吸出的再生氣經(jīng)冷卻器冷卻后得到產(chǎn)品氣CO2，再生氣冷凝水送回再生塔。

1.2.6 再生能耗計(jì)算

再生能耗是評(píng)價(jià)吸收劑循環(huán)特性以及工業(yè)運(yùn)用中運(yùn)行成本的重要指標(biāo)，主要依據(jù)產(chǎn)出CO2量與蒸汽消耗量計(jì)算。其計(jì)算公式為：

式中：W為再生能耗，MJ/t；QSTEAM為再沸器蒸汽質(zhì)量流量為再生氣中CO2質(zhì)量流量，t/h；H為蒸汽焓值，kJ/kg；H'為蒸汽冷凝水焓值，kJ/kg。

蒸汽質(zhì)量流量可以直接由蒸汽流量計(jì)計(jì)量，蒸汽-冷凝水焓值通過(guò)溫壓數(shù)據(jù)查詢焓值表獲得。再生氣的質(zhì)量流量計(jì)算流程為：使用江蘇杰創(chuàng)科技有限公司的轉(zhuǎn)子流量計(jì)直接測(cè)量產(chǎn)品氣出口流量，通過(guò)CO2濃度分析儀測(cè)試其中CO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)，進(jìn)一步溫壓校核計(jì)算得到。其計(jì)算公式為：

2 結(jié)果與討論

2.1 吸收-解吸性能

在40 ℃下，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%的MEA 作為參考標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)試了組分a、組分b 質(zhì)量比分別為4:1、3:1、2:1、1:1 的NICE 吸收劑（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%）的吸收性能，結(jié)果如圖3 所示。由圖3 可見(jiàn)，3 種NICE 吸收劑比傳統(tǒng)的MEA 溶劑有更高的CO2負(fù)載。在吸收40 min 時(shí)，MEA 溶劑的CO2負(fù)載量達(dá)到2.74 mol/L，相當(dāng)于摩爾分?jǐn)?shù)0.5，這是MEA 的理論飽和吸收量。此時(shí)，NICE-1 與NICE-2 吸收劑的負(fù)載比質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%的MEA 高約14.6%～18.2%，NICE-3 吸收劑的負(fù)載與MEA 差距較小，NICE-4 吸收劑的負(fù)載量比MEA 低約8.1%。NICE-1 和NICE-2吸收劑的飽和CO2負(fù)載量分別為4.25、3.76 mol/L，較質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%的MEA 分別提高了54.5%、36.4%?？傮w而言，NICE 溶劑表現(xiàn)出較好的吸收動(dòng)力學(xué)。

圖3 40 ℃下MEA 與NICE 系列吸收劑對(duì)模擬煙道氣的吸收性能對(duì)比Fig.3 The absorption performance of the MEA and NICE series absorbent to simulated flue gas at 40 ℃

吸收飽和后，使用N2對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行吹掃，尾氣CO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)歸零后，開(kāi)始解吸過(guò)程。溫度由40 ℃勻速升溫至100 ℃（對(duì)應(yīng)時(shí)間為0～40 min），隨后保持100 ℃解吸溫度至解吸完成。MEA 以及NICE系列吸收劑的CO2解吸速率變化曲線如圖4 所示。由圖4 可見(jiàn)，所有的吸收劑的解吸速率均是先增加后減小。在解吸初期階段（升溫5 min），MEA 的解吸速率大于NICE 系列吸收劑，說(shuō)明NICE 系列吸收在解吸升溫階段依然保持著較穩(wěn)定的CO2負(fù)載。隨著溫度的升高，NICE 系列吸收劑的解吸速率快速增加，在20 min 附近達(dá)到最大值，為0.13～0.15 mol/(L·min)；而MEA 吸收劑的解吸速率上升較慢，在20 min 時(shí)達(dá)到最大值，為0.04 mol/(L·min)。NICE 系列吸收劑的最大解吸速率為MEA 吸收劑的3～4 倍，而解吸完成時(shí)間為MEA 吸收劑的65.4%～ 76.9%。由于NICE 吸收劑與MEA 吸收劑的貧液與富液的CO2負(fù)載量差異較大，因此采用循環(huán)負(fù)載量來(lái)評(píng)價(jià)其吸收-解吸性能。

圖4 100 ℃下MEA 與NICE 系列吸收劑的解吸性能對(duì)比Fig.4 Comparison of desorption performance between the MEA and the NICE series absorbent at 100 ℃

循環(huán)負(fù)載量為飽和富液CO2負(fù)載量和再生貧液CO2負(fù)載量之差，不同吸收劑的值如圖5 所示。由圖5 可以看出，在相同條件下，NICE 系列的循環(huán)負(fù)載量均高于MEA。其中：NICE-2 負(fù)載量最高，為3.95 mol/L，比MEA 高出61.2%；最低的為NICE-4，為2.61 mol/L，比MEA 高出6.5%。NICE 系列吸收劑在負(fù)載量指標(biāo)上均優(yōu)于MEA，需要進(jìn)一步測(cè)量吸收劑黏度來(lái)優(yōu)選組分。

圖5 MEA 與NICE 系列吸收劑CO2 負(fù)載量對(duì)比Fig.5 Comparison of CO2loading between the MEA and NICE series absorbent

2.2 黏度測(cè)試

由于目前吸收劑黏度沒(méi)有文獻(xiàn)給出量化的標(biāo)準(zhǔn)，本文采用已經(jīng)商業(yè)應(yīng)用的MEA 吸收劑和進(jìn)口CCSL 吸收劑作為參考。負(fù)載CO2的吸收劑在測(cè)量其黏度時(shí)，隨著溫度的升高會(huì)解吸出氣體CO2，測(cè)試溫度較高時(shí)會(huì)出現(xiàn)水蒸氣，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生嚴(yán)重誤差，因此本文測(cè)試未負(fù)載CO2的CCSL、NICE系列吸收劑在30～80 ℃的黏度，其結(jié)果如圖6 所示。由圖6 可見(jiàn)，在測(cè)定的溫度區(qū)間內(nèi)，NICE 系列吸收劑的黏度均高于CCSL、MEA 吸收劑，而其差異隨著溫度的升高逐漸減小。MEA 吸收劑黏度與其他吸收劑差距較大；CCSL 吸收劑已商業(yè)化使用，因此主要以CCSL 吸收劑作為黏度參考標(biāo)準(zhǔn)。在實(shí)驗(yàn)室吸收溫度40 ℃時(shí)，CCSL 吸收劑的黏度為9.31 mPa·s；NICE吸收劑的黏度為9.92～12.55 mPa·s，相對(duì)于CCSL 黏度增加了6.55%～34.80%。在80 ℃時(shí)，CCSL 吸收劑的黏度與NICE 系列吸收劑接近。在實(shí)際中試運(yùn)行工況中，吸收塔溫度為60～70 ℃，貧液溫度為50～60 ℃，解吸塔溫度為100～110 ℃，富液溫度為110～120 ℃。在中試運(yùn)行工況下，預(yù)計(jì)CCSL吸收劑的黏度與NICE吸收劑黏度接近。因而選取NICE-2 作為優(yōu)選組分，開(kāi)展后續(xù)試驗(yàn)測(cè)試以及放大試驗(yàn)驗(yàn)證。

圖6 MEA 與NICE 系列吸收劑在不同溫度下的黏度變化Fig.6 Changes of viscosity of the MEA and NICE series absorbents at different temperatures

2.3 反應(yīng)熱測(cè)試

反應(yīng)熱為CO2與吸收劑反應(yīng)放出熱量與參與反應(yīng)的CO2的物質(zhì)量之比，單位為kJ/mol。MEA 與NICE-2 的反應(yīng)熱如圖7 所示。其中標(biāo)準(zhǔn)MEA 吸收劑的反應(yīng)熱在飽和負(fù)載時(shí)為90 kJ/mol，與文獻(xiàn)[26]報(bào)道值一致。

圖7 MEA 與NICE-2 吸收劑在不同CO2 負(fù)載量下的反應(yīng)熱Fig.7 The reaction heat of the MEA and NICE-2 absorbents at different CO2 loads

由圖7 可以看出，吸收劑與CO2的反應(yīng)熱與吸收劑的負(fù)載量有直接聯(lián)系。在實(shí)際中試放大設(shè)備使用過(guò)程中，NICE-2吸收劑貧液的負(fù)載量為1.5 mol/L，富液的負(fù)載量在3.8 mol/L 附近；MEA 吸收劑貧液負(fù)載量為1.35 mol/L，富液負(fù)載量為2.74 mol/L。在該區(qū)間內(nèi)，MEA 吸收劑的反應(yīng)熱隨CO2負(fù)載量變化的范圍為90～100 kJ/mol，NICE-2 吸收劑的反應(yīng)熱隨CO2負(fù)載量變化的范圍為65～85 kJ/mol，NICE-2 吸收劑相對(duì)于MEA 吸收劑降低了15.0%～27.8%。

2.4 腐蝕性測(cè)試

據(jù)報(bào)道，未負(fù)載CO2的MEA 溶液本質(zhì)上不具有腐蝕性，而負(fù)載飽和CO2的MEA 溶液具有腐蝕性[27]。在本文中，通過(guò)測(cè)試304 不銹鋼試片在MEA和NICE-2 吸收劑中的腐蝕行為，定量分析NICE-2對(duì)裝置的腐蝕性。將試片與飽和吸收劑放置于水熱反應(yīng)釜中，保持密閉，將反應(yīng)釜放置在烘箱內(nèi)3 周，每周取出1 組平行樣品進(jìn)行分析。為了加速腐蝕反應(yīng)速率，減少實(shí)驗(yàn)時(shí)間，烘箱溫度設(shè)置為150 ℃。得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖8 所示。

圖8 150 ℃下304 不銹鋼在MEA 與NICE-2 吸收劑中不同時(shí)間的腐蝕速率Fig.8 The corrosion rates of 304 stainless steel in the MEA and NICE-2 absorbents at 150 ℃ and different times

由圖8 可以看出，304 不銹鋼在飽和MEA 吸收劑中的平均腐蝕速率為0.080 mm/a，在NICE-2吸收劑中的平均腐蝕速率為0.015 mm/a。此外，304不銹鋼在MEA 吸收劑中的腐蝕速率隨著時(shí)間的增加有所增加，而在NICE-2 吸收劑中的腐蝕速率隨著時(shí)間的增加表現(xiàn)出下降趨勢(shì)。

圖9 為實(shí)驗(yàn)測(cè)試中取出的鋼片的掃描電鏡照片和能譜分析結(jié)果，分辨度為10 μm。由圖9 可以明顯看到，MEA 吸收劑中取出的試片表面呈現(xiàn)多孔海綿狀結(jié)構(gòu)，腐蝕情況嚴(yán)重；而NICE-2 吸收劑中取出的試片表面出現(xiàn)晶間腐蝕，腐蝕情況較輕。通過(guò)能譜分析可以看出，MEA 吸收劑腐蝕表面的氧元素含量大于NICE-2 吸收劑腐蝕表面，表明MEA 吸收劑對(duì)304 鋼表面造成了嚴(yán)重的電化學(xué)腐蝕。該結(jié)果與腐蝕速率結(jié)果相一致。

圖9 150 ℃下304 不銹鋼在MEA 與NICE-2 吸收劑浸泡3 周的表面形貌與能譜圖Fig.9 The surface morphology and energy spectrum of 304 stainless steel soaked in the MEA and NICE-2 absorbent for 3 weeks at 150 ℃

2.5 中試測(cè)試

中試測(cè)試運(yùn)行時(shí)間為2 周，每次調(diào)整參數(shù)后運(yùn)行2～3 h 使系統(tǒng)穩(wěn)定，隨后每0.5 h 進(jìn)行取樣，5 次取樣后取平均值得到運(yùn)行能耗數(shù)據(jù)。最低能耗工藝參數(shù)條件下進(jìn)行48 h 的連續(xù)運(yùn)行，確保結(jié)果的準(zhǔn)確性。經(jīng)運(yùn)行優(yōu)化后，在保持煙氣最大流量以及脫除率大于80%的前提下，得到了最低再生能耗2.85 GJ/t。對(duì)應(yīng)工藝參數(shù)為：蒸汽用量60 kg/h，貧液流量0.5 m3/h，液氣比1.82 L/m3，再生壓力191 kPa，貧富液換熱器端差3.5 K，40 ℃級(jí)間冷卻，富液分級(jí)流比0.18。

該裝置對(duì)MEA 吸收劑的基準(zhǔn)性能測(cè)試中，運(yùn)行優(yōu)化后，吸收塔MEA 貧液與煙氣的液氣比為3.70時(shí)，再生能耗最低，為4.00 GJ/t。MEA 與NICE-2 中試運(yùn)行對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表1。NICE-2 吸收劑的循環(huán)體積為基礎(chǔ)吸收劑的一半，運(yùn)行成本可降低約10 元/t。相對(duì)較低的吸收劑循環(huán)量意味著設(shè)施相對(duì)較小，設(shè)備資本可以減少約10 元/t。NICE-2 吸收劑的能耗約為MEA 吸收劑的70%，可降低30%的蒸汽成本，約合45 元/t。總計(jì)可以降低大約65 元/t 的CO2捕集成本。此外NICE-2 吸收劑的成本也遠(yuǎn)低于進(jìn)口吸收劑的價(jià)格，僅約為3 萬(wàn)元/t，具有較強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

表1 MEA 與NICE-2 中試運(yùn)行對(duì)比Tab.1 Comparison of pilot operation parameters between the MEA and NICE-2 absorbents

3 結(jié)論

1）本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，對(duì)不同配方的NICE吸收劑進(jìn)行分析，通過(guò)對(duì)吸收劑吸收-解吸性能、黏度參數(shù)、反應(yīng)熱和腐蝕性進(jìn)行測(cè)試，優(yōu)選了NICE-2吸收劑用于中試放大測(cè)試。

2）與MEA 吸收劑相比，NICE-2 吸收劑的最大負(fù)載量提高了54.5%，循環(huán)負(fù)載量提高了61.2%，反應(yīng)熱降低了6%～20%，對(duì)304 不銹鋼的腐蝕速率下降了81.3%。

3）將NICE-2 吸收劑應(yīng)用于浙江大學(xué)中試平臺(tái)500 t/a 的CO2捕集裝置上，針對(duì)MEA 和NICE-2吸收劑的捕集能耗和運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行了運(yùn)行測(cè)試和比較。相對(duì)于MEA 吸收劑，NICE-2 吸收劑再生熱耗為2.85 GJ/t，相較于MEA 降低了28.8%；液氣比為1.82 L/m3，相對(duì)于MEA 降低了50%；總體CO2捕集成本可以降低大約65 元/t。