2種離子液體對水泥窯窯尾煙氣CO2吸收特性試驗研究

閆全英，呂一帆，潘利生，魏小林，李 冰

(1.北京建筑大學 環境與能源工程學院，北京 100044；2. 中國科學院 力學研究所 高溫氣體動力學國家重點實驗室，北京 100190)

0 引 言

2019年我國能源消耗總量達486 000萬t標準煤，比2018年增長4.7%[1]。工業領域能源消耗巨大，2017年占全國能源消耗總量的66%[2]。工業生產同步排放大量CO2，水泥行業的熟料生產工藝排放的CO2占全年人為CO2排放總量的11.7%[3]。水泥窯窯尾煙氣中，CO2最高占比可達33%左右[4]。因此，水泥窯窯尾煙氣的CO2捕集是工業領域碳減排的重要組成部分。

目前，CCS(Carbon capture and storage)技術在大規模減少CO2排放方面具有較大潛力，CO2捕集是關鍵環節之一[5]。CO2捕集可分為3種：燃燒前捕集、燃燒后捕集和富氧燃燒技術[6-7]。燃燒前捕集主要針對天然氣聯合循環(NGCC)和綜合氣化聯合循環(IGCC)電站，將燃料轉化成H2和CO2再進行分離[8]；燃燒后捕集適用于水泥廠、火電廠等，對已建電站無需大范圍改動，可在短期內有效降低CO2排放[9]；富氧燃燒技術通過使用高濃度氧氣參與燃燒獲得高濃度CO2，但對已建電廠改造困難[10]。水泥窯窯尾煙氣適合使用燃燒后捕集方式。常用的燃燒后捕集CO2方法主要有膜分離法、吸附分離法、低溫分離法和吸收分離法[11]。本文研究的水泥窯窯尾煙氣具有CO2濃度較高、分壓較低的特點。對于吸收分離方法，常用的化學吸收法包括氨水吸收法、有機胺溶液吸收法、離子液體吸收法等，其中胺基吸收法被認為最具商業應用價值[12]。但烷醇胺吸收CO2后會產生較強的腐蝕性，影響設備的安全運行，降低系統的使用壽命[13]。……