化學吸收法
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
化學吸收法的實例教程
1、化學吸收法
化學吸收法是指化學溶劑通過與CO2發生化學反應，對二氧化碳進行吸收，當外部條件如溫度發生或壓力改變時，使得反應逆向進行，從而達到二氧化碳的解析及吸收劑的循環再生的目的。二氧化碳捕集流程圖如下圖所示：
其基本過程為：煙氣在脫硫、脫硝后，經引風機從底部進入吸收塔，同時吸收液從吸收塔的頂部噴淋而下，煙氣和吸收液在吸收塔內接觸后發生反應。吸收液吸收煙氣中的CO2變成含有大量CO2的富液，富液經過富液泵到達解吸塔，在解吸塔由再沸器加熱到100至120 ℃，使得富液分解而釋放出在煙氣中吸收的CO2，最終達到二氧化碳的分離與回收。在工業上，通常選用呈堿性的化學吸收液來吸收CO2，如：醇胺、鉀堿和氨水等。目前較為成熟的化學吸收法工藝多基于乙醇胺類水溶液，如單乙醇胺法 (MEA法)和二乙醇胺法(DEA法)和甲基二乙醇胺法(MDEA法)等。
各吸收劑的典型能力
近幾年新發展的化學吸收法工藝包括：混合胺法、空間位阻胺法、以及冷氨法等。化學吸收法適用于氣體中CO2濃度較低時的CO2分離。
我國CO2排放的50%來自燃煤電廠，這意味著電力行業二氧化碳的減排對抵制溫室效應有著非常顯著的作用。而化學吸收法是目前電廠捕集煙氣中二氧化碳應用最廣泛的方法。雖然化學吸收法是目前工業上捕集CO2使用最為廣泛的方法，但仍存在以下問題：
(1) 捕集工藝能耗大。在捕集系統中，高溫的煙氣必須通過降溫后才能進入吸收塔，浪費了煙氣初始的余熱回收利用，增大了操作工藝的能耗；
(2) 吸收劑循環效率低。
展開 其中，焦爐煤氣中毒性較大的硫分為有機硫和無機硫，目前焦爐煤氣硫處理工藝主要分為干法脫硫，和濕法脫硫。濕法脫硫最大的優點是脫硫效率高，比較經濟適用。下面，小七來為大家介紹一下工廠應用最多的濕法脫硫工藝。
濕法脫硫
濕法脫硫工藝按照脫硫機理可以分為化學吸收法，物理吸收法，物理化學吸收法和濕法氧化法。該方法最大的優點是能脫出廢氣中絕大部分的硫化物，經濟適用。缺點是有些方法脫硫效率不穩定，脫硫精度不高。
1化學吸收法
化學吸收法亦稱為化學溶劑法，它以堿性溶液為吸收劑，與氣體中的酸性氣體反應來達到脫硫的目的。化學吸收法主要有醇胺法和熱鉀堿法。
（1）醇胺法
醇胺法包括一乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、二甘醇胺(DGA)、二異丙醇胺(DIPA)、甲基二乙醇胺(MDEA)法等。醇胺法是常用的天然氣脫硫方法，在脫硫的同時，也可根據需要脫除部分CO2。醇胺法在山東，四川等工廠有廣泛的應用。2007年，永坪煉油廠改用醇胺法脫硫，脫硫效果及產品質量均得到提高。
（2）熱鉀堿法
催化熱鉀堿法工藝圖
熱堿鉀法采用的是較高濃度的碳酸鉀水溶液做吸收劑，可以直接吸收煤氣中的硫化氫和氰化氫。該方法吸收酸氣速率慢，效率低，已逐漸被催化熱鉀堿法取代。催化熱鉀堿法就是在碳酸鉀溶液里加入一定量的催化劑，加快反應速率。
真空碳酸鉀法工藝流程
真空碳酸鉀法是利用碳酸鉀溶液直接吸收酸性氣體，脫硫裝置在粗苯回收后面，位于焦爐煤氣工藝流程末端。
展開 在CO2回收相關技術中，也有化學吸收法和物理吸附法等已經在技術上確立的方法。而且，以更便宜的回收為目標，推進固體吸附法、膜分離法等技術的開發。此外，為了有效進行CO2分離和回收，需要根據排放源排出CO2的壓力和濃度等條件選擇最合適方法。
CO2排放量多的產業部門也在推進CO2分離和回收技術的開發，在環境和諧型煉鐵工藝技術開發/氫還原等工藝技術開發“COURSE50”中，正在進行著化學吸收法和物理吸附法的開發。
化學吸收法是將氣體中的CO2化學性吸收到胺水溶液等吸收液中，通過溫度操作或壓力操作，從吸收液中分離并回收CO2的技術（圖3）。
雖然化學吸收法被認為是成熟的技術，但COURSE50通過將消耗能量最小化的新吸收液工藝和裝置小型化的技術等，開發出了世界領先的化學吸收技術。在COURSE50的第一階段中開發的一種化學吸收液已經投入使用，開始了商業運營。
與化學吸收技術相對，物理吸附技術是使吸附劑選擇性地吸附CO2，通過減壓操作來回收CO2的技術（圖4）。物理吸附技術能夠以高純度、高回收率進行分離和回收，因此可以降低能耗和成本。
除了化學吸收法和物理吸附法以外，也在進行分離和回收大氣中CO2的DAC（Direct Air Capture）等的研究。
展開 碳捕集技術，也稱為二氧化碳捕獲技術，是指應用各種化學、物理和生物技術來從工業、能源等生產過程中分離出二氧化碳等溫室氣體，以減少其對大氣層的排放。其原理是在產生二氧化碳的過程中，將氣體從煙氣或氣流中抽出，用特定的化學方法將其與吸附材料接觸，通過化學反應的方式吸附二氧化碳，從而使其被從環境中移除。
碳捕集技術分為多種類型，如化學吸收法、物理吸附法、膜分離法、新型吸附劑法等。其中，化學吸收法是最常見的一種，該方法可以通過投加具有選擇性的溶液，將二氧化碳分離出去，這些溶劑通常是胺類化合物，例如蒸汽生長的三乙醇胺（MEA）。
碳捕集的物理吸附法是指利用物理吸附原理，采用特定材料將二氧化碳等溫室氣體從大氣中或工業、能源等生產過程中分離出來的一種技術。與化學吸收法不同，物理吸附法是通過碳分子與特定吸附材料的相互作用力（如全息鍵、相互作用力等）來實現分離，不涉及化學反應，因此更適合對二氧化碳濃度較低的氣流進行處理。
常用的物理吸附材料包括活性炭、硅膠、分子篩等，這些材料通常具有多孔結構和大的表面積，使得其能夠更充分地與空氣中的二氧化碳發生相互作用，從而實現有效的分離。一般情況下，物理吸附法還需要借助其他技術手段，如壓縮、脫附等，對吸附后的二氧化碳進行處理，以實現回收和再利用。
相比于化學吸收法，物理吸附法在操作過程中更為簡單，不需要使用任何化學溶劑，且對能耗的要求較低，因此在某些場合下更具有優勢。不過同時也存在一些問題，如吸附材料的壽命較短、處理規模較小等，這些問題需要進一步加以解決。
碳捕集中的膜分離法是指利用特定的半透膜來實現分離，從而將二氧化碳等溫室氣體從大氣或生產過程中分離出來的一種技術。
展開 1 工藝路線
1.1 碳捕集技術分類
碳捕集技術可分為以整體煤氣化聯合循環（IGCC）為代表的燃燒前捕集、以富氧燃燒為代表的燃燒中捕集和以化學吸收法為代表的燃燒后捕集3種[10]。燃燒前捕集主要運用于IGCC系統中,該技術捕集系統小、能耗低,然而其投資成本太高且可靠性還有待提高,富氧燃燒面臨的最大難題是制氧技術投資大、整體能耗高[11],這2種技術均僅適用于新建鍋爐,而我國燃煤發電機組已基本飽和,此2種技術實施機會較小。
燃燒后捕集即在燃燒排放的煙氣中捕集CO2,該技術對鍋爐燃燒及發電主系統沒有影響,既適用于新建機組也適用于老機組改造,應用范圍廣闊。燃燒后捕集也有多種,主要為溶劑吸收法、吸附法、膜分離法、生物法等[12,13,14,15,16,17]。其中,吸附法適用于原料氣中CO2分壓較高或溫度較高且宜于進行壓力或溫度變換的場合,膜分離法和生物法目前處于試驗階段,技術尚不成熟。相較而言,化學溶劑吸收法已在化工行業應用幾十年,技術最為成熟,應用也最為廣泛。在化學吸收法中,有機胺由于具有較高的二氧化碳分離能力和較低的蒸發壓,且成本低廉,可以循環利用等優勢,已成為當前最常用的碳捕集吸收劑,目前已在大型煤電機組碳捕集工業裝置中得到應用。
1.2 碳捕集技術路線選擇
本工程依托的2臺1 000 MW機組采用超超臨界燃煤鍋爐,故IGCC和富氧燃燒技術均不適合,只能采用后捕集技術。考慮到燃煤機組排煙中CO2體積分數低（8%~15%）,故選擇性低的物理吸收法選不適用。由于燃煤鍋爐煙氣流量大且近乎常壓（0~200 Pa）,若對煙氣進行壓力變換需要耗費巨大的能量,故不宜選用變壓吸附法。
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化學吸收法的最新內容
常用的方法如化學吸收法、膜分離法、物理吸附法等。化學吸附法被認為是當前最有市場前景的吸附方法，在化學吸附中，胺類溶液以其吸收效果好的特點被廣泛應用，但是目前核心技術被國外壟斷。以當前的技術，燃燒后捕集CO2的成本大約是40美元/t CO2。
1、化學吸收法
化學吸收法是指化學溶劑通過與CO2發生化學反應，對二氧化碳進行吸收，當外部條件如溫度發生或壓力改變時，使得反應逆向進行，從而達到二氧化碳的解析及吸收劑的循環再生的目的。
應用較為廣泛的化學吸收法雖然吸收效率和吸收純度等方面有優勢，但其吸收劑的能耗以及對環境的影響越來越難以忽視。而物理吸附法工藝流程簡單，清潔無污染，吸附技術的核心在于吸附劑的研發與使用上，隨著吸附新材料的研發和改進，物理吸附法有著廣闊的發展前景。
在我國運輸環節各技術中，罐車和船舶運輸較為成熟，管道運輸進展相對慢一些。
項目采用燃燒后化學吸收法捕集工藝路線，二氧化碳捕集率不低于90%，成品純度不低于99.5%，捕集到的二氧化碳將全部用于驅油與封存。
除了化學吸收法和物理吸附法以外，也在進行分離和回收大氣中CO2的DAC（Direct Air Capture）等的研究。
碳捕集技術分為多種類型，如化學吸收法、物理吸附法、膜分離法、新型吸附劑法等。其中，化學吸收法是最常見的一種，該方法可以通過投加具有選擇性的溶液，將二氧化碳分離出去，這些溶劑通常是胺類化合物，例如蒸汽生長的三乙醇胺（MEA）。
碳捕集的物理吸附法是指利用物理吸附原理，采用特定材料將二氧化碳等溫室氣體從大氣中或工業、能源等生產過程中分離出來的一種技術。
我國燃燒前捕集技術發展比較成熟，整體上處于工業示范階段，與國際先進水平同步；燃燒后捕集技術處于中試或工業示范階段，相比國際先進水平發展有所滯后，特別是對于目前 CO2 捕集潛力最大的燃燒后化學吸收法，國際上已經處于商業化應用階段，我國仍停留在工業示范階段。富氧燃燒技術方面國內外均處于中試階段，整體發展較為緩慢，尤其是增壓富氧燃燒技術仍處于基礎研究階段。
常用的方法如化學吸收法、膜分離法、物理吸附法等。化學吸附法被認為是當前最有市場前景的吸附方法，在化學吸附中，胺類溶液以其吸收效果好的特點被廣泛應用。
我國燃燒前捕集技術發展比較成熟，整體上處于工業示范階段，與國際先進水平同步；燃燒后捕集技術處于中試或工業示范階段，相比國際先進水平發展有所滯后，特別是對于目前 CO2 捕集潛力最大的燃燒后化學吸收法，國際上已經處于商業化應用階段，我國仍停留在工業示范階段。富氧燃燒技術方面國內外均處于中試階段，整體發展較為緩慢，尤其是增壓富氧燃燒技術仍處于基礎研究階段。
其中溶劑吸收技術是當前國際上采用的主要CO2分離捕集方法之一，是指采用液相溶液通過化學反應選擇性地從自氣相中脫除易溶于吸收液成分的方法，化學吸收法（碳酸堿法、醇胺法、相變吸收法等）、物理吸收法（碳酸丙烯酯法、Selexol 法、低溫甲醇法等）、物理化學吸收法和離子液體吸收法等均屬于其技術范疇，其中相變吸收法CO2捕集分離技術是目前研究的熱點方向。
