胺类溶剂在燃烧后CO2 捕集中的能效比较分析与工业应用潜力

针对工业燃烧后CO2 捕集能耗高的问题，研究人员通过Aspen-Hysys模拟对比MEA、DEA、TEA、MDEA和DGA五种胺溶剂的性能。结果表明，MEA以70,466.83 kJ/kgCO2 的最低能耗和合理补充速率成为最优选，为工业碳捕集系统能效优化提供关键数据支撑。

　　

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论文解读

全球变暖背景下，燃烧后CO₂
捕集技术成为重工业减排的关键手段。尽管可再生能源发展迅速，水泥、钢铁等行业仍依赖化石燃料，导致CO₂
排放居高不下。传统胺溶剂如单乙醇胺(MEA)虽广泛应用，但存在再生能耗高、设备腐蚀和溶剂降解等问题。如何平衡能效、成本与环境影响，成为碳捕集技术推广的瓶颈。

为破解这一难题，研究人员开展了一项针对五种胺溶剂（MEA、二乙醇胺(DEA)、三乙醇胺(TEA)、甲基二乙醇胺(MDEA)和二甘醇胺(DGA)）的系统性比较研究。通过Aspen-Hysys软件模拟工业条件，固定吸收塔温度、汽提塔压力等参数，量化评估各溶剂的CO₂
去除效率、再生能耗及溶剂补充需求。研究特别关注70°C脱附温度下的性能差异，并对比了新型二维单原子材料的潜在优势。

关键技术方法
研究采用流程模拟技术，基于前期优化的操作条件（吸收塔温度40°C、汽提塔压力1.8 bar）建立模型。通过能量平衡计算和溶剂负载分析，对比不同胺溶剂的kJ/kgCO₂
能耗指标，同时监测溶剂降解率与腐蚀风险。模拟数据与实际工业参数对标，确保结果的可转化性。

研究结果

1. 能效对比：MEA以70,466.83 kJ/kgCO₂
   的再生能耗显著优于其他溶剂，TEA虽补充量最低但能耗高达94,396.55 kJ/kgCO₂
   。
2. 溶剂稳定性：MDEA与DEA在高温下降解率较低，而MEA需频繁补充，但综合成本仍具优势。
3. 工业适配性：DGA在中等能耗下展现高吸收速率，适合处理高流量烟气；TEA因能耗过高被排除于大规模应用。

结论与意义
该研究证实MEA仍是当前燃烧后捕集的最优解，其低能耗特性可直接降低电厂碳捕集系统的运营成本。值得注意的是，溶剂选择需结合具体工业场景——如MDEA-PZ混合溶剂在天然气处理中表现优异，而新型单原子材料虽具理论潜力，尚未达到工业化要求。研究为碳捕集工艺的溶剂筛选提供了量化框架，同时指出未来需协同优化溶剂化学性质与工艺流程设计。论文发表于《Fuel》，为全球工业减排实践提供了关键决策依据。