[发明专利]一种含Cr的单原子流体增强二氧化碳解吸的方法

说明书

本发明公开了一种含Cr的单原子流体增强二氧化碳解吸的方法，将工业烟气通入到盛有含Cr的单原子流体的吸收室中，烟气中的CO₂被吸收，N₂被释放出去；然后将吸收烟气后的溶液通入到反应器中，在电能、热能以及化学能的作用下，进行CO₂的解吸。最后解吸后的溶液通入吸收室中进行CO₂的吸收，形成一个循环。单原子流体中含Cr原子，强化了单原子流体的热电效应，强热电效应能够增强CO₂解吸，可大幅度降低解吸温度，进而降低能耗。本发明提出的一种含Cr的单原子流体增强CO₂解吸的方法可高效低能耗捕集CO₂，对于工业上大规模捕集CO₂具有重要的应用价值。

技术领域

本发明属于工艺设计领域，具体涉及一种含Cr的单原子流体增强二氧化碳解吸的方法。

背景技术

化石燃料燃烧排放了大量的CO₂，增加了大气中的CO₂浓度水平，导致全球气候变暖。CO₂捕集对控制温室气体排放非常有效。捕集二氧化碳的主要方法有吸收法、吸附法和膜分离法等。其中，吸收法可分为化学吸收和物理吸收。基于化学溶剂的吸收法是实现工业CO₂捕集最有前景的方法。然而，传统的基于胺的CO₂捕获系统存在高温解吸CO₂问题，这导致了高能耗。因此，研究新的CO₂吸收溶剂，降低CO₂捕集的能耗和成本是近年来的研究热点。对于化学吸收法捕集CO₂的最新研究包括以下几种：

(1)烷醇胺水溶液(如MEA)是从点源(如电厂烟气)化学吸附二氧化碳最成熟的技术。这些烷醇胺具有快速的二氧化碳吸收动力学，在低分压下形成氨基甲酸酯。(JINKYUIM,SUNG YUN HONG,YOUNGEUN CHEON,et al.Steric hindrance-induced zwitterioniccarbonates from alkanolamines and CO₂:highly efficient CO₂ absorbents[J].Energyenvironmental science:EES,2011,4(10):4284-4289.)但烷醇胺水溶液再生温度高(120℃)、溶剂蒸发损失大，难以在工业中大规模推广使用。

(2)硅氧基乙胺是一种氨基硅溶剂，通过标准的氨基甲酸酯机制，可逆地结合二氧化碳形成离子液体。硅氧基乙醇胺具有良好的二氧化碳捕获能力和较低的再生温度。(Blasucci Vittoria,Dilek Cerag,Huttenhower Hillary,John Ejae,Llopis-MestreVeronica,Pollet Pamela,Eckert Charles A,Liotta Charles L.One-component,switchable ionic liquids derived from siloxylated amines.[J].Chemicalcommunications(Cambridge,England),2009(1).)但硅氧基乙醇胺的Si-O键不稳定，易发生水解，缺乏化学耐久性。

(3)多孔离子液体可用于低压下可逆捕获大量二氧化碳，这种离子液体通过利用羧酸膦盐进行化学吸收二氧化碳。多孔离子液体具有不挥发、热稳定好、无腐蚀性等优点。(Costa Gomes Margarida,Avila Jocasta,Lepre Luiz Fernando,Santini Catherine,Tiano Martin,DenisQuanquin Sandrine,Chung Szeto Kai,Padua Agilio.New high-performance porous ionic liquids for low pressure CO₂ capture.[J].AngewandteChemie(International ed.in English),2021.)但多孔离子液体价格昂贵，对于工程应用来说成本过高。