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胺吸收循环法碳捕集

沿烟气通过吸收–再生循环:低温胺液捕获 COX2\ce{CO2},高温胺液将其释放。

目标

理解可逆化学吸收剂如何让单一溶剂循环连续捕集 COX2\ce{CO2}。

仪器与试剂

吸收–再生装置流程图:烟气入口、吸收塔、净气出口、热再生塔及压缩/封存环节。

步骤

  1. 从左到右阅读五个环节:烟气入口、吸收塔、净气出口、再生塔、压缩。
  2. 调节流速滑块,注意哪些环节变快:吸收与再生必须保持平衡。
  3. 找出溶剂循环的位置:富胺液离开吸收塔进入再生塔;贫胺液返回。

观察要点

  • 在低温吸收塔中,COX2\ce{CO2} 与单乙醇胺发生可逆反应:2 RNHX2+COX2⇌RNHCOOX−+RNHX3X+\ce{2RNH2 + CO2 <=> RNHCOO^- + RNH3^+}(生成氨基甲酸盐)。
  • 将富液加热到约 120 °C 使反应逆转,释放浓缩的 COX2\ce{CO2} 并再生贫胺液。

讲解

胺洗利用温度摆动化学:氨基甲酸盐在 40–50 °C 快速生成、在约 120 °C 分解,因此单一溶剂在吸收塔与再生塔之间无限循环。烟气中约 90 % 的 COX2\ce{CO2} 可以被捕集;该过程的能耗主要来自再生塔再沸器(每吨 COX2\ce{CO2} 约 3–4 GJ)。纯 COX2\ce{CO2} 随后被压缩用于封存(CCS)或作为合成燃料与化学品的原料(CCU)。

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