高效烟气CO2捕获新突破：基于2-甲基咪唑水溶液的工艺优化与能耗分析

本文推荐一种基于2-甲基咪唑（2-mIm）水溶液的高效烟气CO2捕获技术。研究通过气液平衡实验、中试测试及流程模拟，证实该工艺在处理低浓度CO2的流化催化裂化（FCC）烟气时，捕获率高达97.64%，再生能耗低至1.34?GJ/tCO2，较传统醇胺（MEA）工艺能耗显著降低，为工业碳捕集提供了节能高效的新方案。

　　

章节亮点

相互作用参数与溶解度

NRTL活度系数模型的参数如表3所示。利用第2.5节的闪蒸模型计算了CO₂、O₂和N₂在2-mIm溶液中的溶解度，并将结果与实验值进行了比较。共有82个有效的CO₂实验数据点，其中303.15?K至323.15?K的数据参考了我们之前的工作[32]。本次实验研究了333.15?K至353.15?K的CO₂以及O₂、N₂的溶解度数据，包括13个数据点。

结论

本文基于相平衡实验和吸收-解吸中试试验，建立了CO₂、N₂、O₂与2-mIm水溶液的相平衡模型，以及处理100,000?Nm³/h FCC烟气的完整CO₂捕获流程。通过使用遗传算法的多目标优化框架，确定了2-mIm溶液用于烟气CO₂捕获的适宜操作条件，即吸收压力0.38?MPa，吸收温度303.15?K，气液比160，解吸压力0.1?MPa，解吸温度356.53?K。在此条件下，CO₂捕获率高达97.64%，再生能耗低至1.34?GJ/tCO₂，综合能耗为3.79?GJ/tCO₂。与传统的醇胺（30?wt% MEA）溶液工艺相比，再生能耗和综合能耗分别降低了61.38%和8.23%，表明2-mIm溶液工艺是一种节能高效的烟气CO₂捕获技术。