Étude de la performance de capture de carbone du système amino-méthylcarbonique/éthylène glycol à effet stérique et mécanisme

FAN Yongsheng ,  

GONG Haiting ,  

LI Cai ,  

CHEN Zhen ,  

GAO Xiaoyi ,  

LI Muyi ,  

LI Xiaoshan ,  

ZHANG Liqi ,  

摘要

La technologie de capture, d'utilisation et de stockage du carbone est un moyen important pour atteindre l'objectif de double carbone en Chine. Les absorbants non aqueux présentent un énorme potentiel d'économie d'énergie, sont compatibles avec les réacteurs d'absorption aminique existants et ont un grand potentiel d'application, mais ils sont confrontés à des problèmes tels que la viscosité élevée d'une solution saturée de dioxyde de carbone et la faible charge cyclique. Dans ce travail, un système d'absorption à faible viscosité et de régénération à basse température a été construit à partir d'acide amino-méthylcarbonique et d'éthylène glycol, et leurs performances d'absorption et de régénération ont été étudiées. Les résultats ont montré que la charge de solution de 3 mol/L d'acide amino-méthylcarbonique/éthylène glycol peut atteindre 2,14 mol/L, et la viscosité n'est que de 44,19 mPa·s; sous des conditions d'absorption à 40 °C pendant 30 minutes et de régénération à 80 °C pendant 25 minutes, la charge cyclique peut atteindre 0,98 mol/L, soit 1,46 fois la charge cyclique pour une solution MEA/H2O à 30% en masse dans des conditions de régénération à 105,5 °C. La chaleur de réaction de l'absorbant a été obtenue à l'aide du calorimètre C80 et s'est élevée à -82,85 kJ/mol, inférieure à celle de la solution MEA/H2O. En utilisant la RMN du 13C et des calculs de chimie quantique, le mécanisme de réaction d'absorption de CO2 de l'absorbant a été exploré et il a été découvert que l'effet stérique de l'acide amino-méthylcarbonique réduit la stabilité des produits de réaction, faisant que l'amino-méthylcarbonate et l'éthylène glycol réagissent davantage pour se convertir en carbonates d'alkyle, réduisant la difficulté de la régénération et permettant une régénération à basse température. Ce système permet un fonctionnement stable de l'absorbant non aqueux et étendre la plage d'utilisation de la chaleur excédentaire lors de la régénération de l'absorbant, avec un avantage marqué de réduction de la consommation d'énergie.

关键词

Capture de CO2; absorbant non aqueux; amino-méthylcarbonique; régénération à basse température

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