离子液体用于燃烧后二氧化碳捕集的热力学及过程模拟研究

作者：刘茹飞; 刘涛^*; 姚远; 郝江涛; 周灿炜; 于刚强

来源：环境工程, 2023, 41(S2): 451-459.

• 二氧化碳捕集
• 离子液体
• COSMO-RS模型
• 过程模拟

近年来,在CO2碳捕集领域中,离子液体发挥了极大的作用。提出采用离子液体作为吸收剂用于燃烧后同时捕集CO2和水汽。首先,通过COSMO-RS模型筛选了522种离子液体,选择了1-丁基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐([BMIM][Tf2N])和1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([EMIM][BF4])这2种离子液体用于同时捕集CO2和水汽。其次,采用COSMO-RS模型预测了CO2在离子液体中的溶解度,检验了模型预测能力。此外,分析了2种离子液体与CO2分子之间的相互作用,阐明了分离机制。最后,设计并优化了离子液体(纯[BMIM][Tf2N]和[BMIM][Tf2N]与[EMIM][BF4]等摩尔混合物)作为吸收剂同时捕集CO2和水汽的工业流程。结果表明,[BMIM][Tf2N]和混合离子液体均表现出良好的CO2和水的捕集效果,其中混合离子液体的捕集效果优于纯[BMIM][Tf2N]。在混合离子液体(摩尔比[BMIM][Tf2N]∶[EMIM][BF4]=1∶1)流程中,在优化的操作条件下,即质量液气比(4∶1)、吸收塔操作压力(3 MPa)、吸收剂再生温度(160℃)和压力(0.005 MPa)的优化组合,吸收塔产品气中CO2含量可降低至88 ppm(摩尔分数),水汽几乎全部吸收,水含量可降低至1 ppm(摩尔分数)。COSMO-RS

• 单位
  北京工业大学