燃煤烟气碳捕集混合胺吸收剂降解性能研究

doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.260202

发电技术 ›› 2026, Vol. 47 ›› Issue (2): 248-256.DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.260202

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燃煤烟气碳捕集混合胺吸收剂降解性能研究

姚晨翔¹, 王争荣², 夏芝香¹, 李超¹, 孙路长², 王凯亮², 胡昔鸣³, 方梦祥¹

^1.能源高效清洁利用全国重点实验室(浙江大学)，浙江省杭州市 310027
^2.中国华电科工集团有限公司，北京市丰台区 100160
^3.浙江大学青山湖能源研究基地，浙江省杭州市 311300

收稿日期:2025-02-24 修回日期:2025-05-10 出版日期:2026-04-30 发布日期:2026-04-21
作者简介:姚晨翔(2001)，男，硕士研究生，主要研究方向为碳捕集化学吸收剂配方及降解性能，22360078@zju.edu.cn；
王争荣(1984)，男，硕士，高级工程师，主要从事燃煤电厂节能减排、碳捕集与利用技术等方面研究，wangzr@chec.com.cn；
方梦祥(1965)，男，博士，教授，主要从事煤和生物质流化床热解、气化和燃烧，CO2化学吸收技术等方面研究，本文通信作者，mxfang@zju.edu.cn。
基金资助:
国家重点研发计划国际合作项目(2023YFE0199300);中国华电集团公司揭榜挂帅项目(CHDKJ21-01-109)

Study on Degradation Performance of Mixed Amine Absorbent for Carbon Capture From Coal-Fired Flue Gas

Chenxiang YAO¹, Zhengrong WANG², Zhixiang XIA¹, Chao LI¹, Luchang SUN², Kailiang WANG², Ximing HU³, Mengxiang FANG¹

^1.National Key Laboratory of Energy Efficiency and Clean Utilization (Zhejiang University), Hangzhou 310027, Zhejiang Province, China
^2.China Huadian Engineering Co. , Ltd. , Fengtai District, Beijing 100160, China
^3.Qingshan Lake Energy Research Base, Zhejiang University, Hangzhou 311300, Zhejiang Province, China

Received:2025-02-24 Revised:2025-05-10 Published:2026-04-30 Online:2026-04-21
Supported by:
National Key R&D Program International Cooperation Project(2023YFE0199300);Enlisting and Leading Project of China Huadian Coroperation Ltd(CHDKJ21-01-109)

摘要/Abstract

摘要：

目的化学吸收剂稳定性是化学吸收碳捕集系统稳定运行的关键，为此，研究新型混合胺吸收剂BA-1氧化降解和热降解问题，并进行抗降解剂研究。方法通过热降解实验装置，在不同温度(100、120、140 ℃）和CO₂负载浓度(0~1.5 mol/L)条件下，对BA-1吸收剂的热降解行为进行了研究。同时，利用氧化降解实验装置，在65 ℃、纯氧氛围下考察了BA-1吸收剂的氧化降解性能。通过阳离子色谱和阴离子色谱技术，分析了BA-1吸收剂的降解率及降解产物。并对2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑(DMTD)、螯合剂E-1、Na₂SO₃和乙醛肟(AAO)的抗氧化作用进行了测试。结果 BA-1吸收剂的降解主要由氧化降解引起。在添加E-1、Na₂SO₃和AAO后，BA-1吸收剂的降解速率得到有效抑制。其中，添加质量分数0.3%的E-1时，BA-1在24天内的降解率仅为22.5%，降解抑制率高达53.8%。降解产物主要包括甲酸根、醋酸根、草酸根和硝酸根等物质，其中氧化降解产物的生成量是热降解的10倍以上，进一步证实了氧化降解是BA-1吸收剂降解的主要机制。结论混合胺吸收剂的降解主要是由氧化降解导致，添加螯合剂能较好地解决吸收剂在工业应用时的降解问题。

关键词: 碳捕集, 温室气体, 混合胺吸收剂, 热降解, 氧化降解, 抗氧化, 碳捕集、利用与封存(CCUS)

Abstract:

Objectives The stability of chemical absorbents is key to the stable operation of chemical absorption carbon capture systems. Therefore, the oxidative and thermal degradation of a novel mixed amine absorbent BA-1 is investigated, along with the evaluation of anti-degradation agents. Methods The thermal degradation behavior of BA-1 is investigated using a thermal degradation experimental device under different temperatures (100, 120, and 140 ℃) and CO₂ loading concentrations (0-1.5 mol/L). Meanwhile, the oxidative degradation performance of BA-1 is assessed at 65 ℃ under a pure oxygen atmosphere using an oxidative degradation experimental device. The degradation rate and degradation products of BA-1 are analyzed using cation and anion chromatography techniques. The antioxidant effects of 2,5-dimercapto-1,3,4-thiadiazole (DMTD), chelating agent E-1, sodium sulfite (Na₂SO₃), and acetaldehyde oxime (AAO) are tested. Results The degradation of BA-1 is mainly caused by oxidative degradation. After the addition of E-1, Na₂SO₃, and AAO, the degradation rate of BA-1 is effectively suppressed. When 0.3% of E-1 is added, the degradation rate of BA-1 over 24 days is only 22.5%, with the degradation inhibition rate reaching 53.8%. The primary degradation products include formate, acetate, oxalate, and nitrate ions. The yield of oxidative degradation products is more than ten times that of thermal degradation products, further confirming that oxidative degradation is the main degradation mechanism of the BA-1 absorbent. Conclusions The degradation of mixed amine absorbents is mainly caused by oxidative degradation, and the addition of chelating agents can effectively mitigate absorbent degradation during industrial applications.

Key words: carbon capture, greenhouse gas, mixed amine absorbent, thermal degradation, oxidative degradation, antioxidant, carbon capture, utilization and storage (CCUS)

中图分类号:

TK 09

姚晨翔, 王争荣, 夏芝香, 李超, 孙路长, 王凯亮, 胡昔鸣, 方梦祥. 燃煤烟气碳捕集混合胺吸收剂降解性能研究[J]. 发电技术, 2026, 47(2): 248-256.

Chenxiang YAO, Zhengrong WANG, Zhixiang XIA, Chao LI, Luchang SUN, Kailiang WANG, Ximing HU, Mengxiang FANG. Study on Degradation Performance of Mixed Amine Absorbent for Carbon Capture From Coal-Fired Flue Gas[J]. Power Generation Technology, 2026, 47(2): 248-256.

图/表 12

表1 实验用化学试剂

Tab. 1 Chemical reagents used in experiment

化学试剂	分子结构
乙醇胺(MEA)
羟乙基乙二胺(AEEA)
2，5-二巯基-1，3，4-噻二唑 (DMDT)
亚硫酸钠(Na₂SO₃)
乙醛肟(AAO)
四水合氯化亚铁(FeCl₂·4H₂O)

图1 热降解实验装置图

Fig. 1 Schematic diagram of thermal degradation experimental device

图2 氧化降解实验装置示意图

Fig. 2 Schematic diagram of oxidative degradation experimental device

图3 在100、120、140 ℃下不同CO2负载的BA-1降解率随时间变化趋势

Fig. 3 Variation trends of BA-1 degradation rate with time under different CO2 loadings at 100 ℃, 120 ℃, and 140 ℃

图4 不同温度下BA-1吸收剂降解率随负载变化(14天)

Fig. 4 The degradation rate of the BA-1 absorbent at different temperatures with varying loadings (14 days)

图5 BA-1吸收剂降解率随时间变化

Fig. 5 Variation of BA-1 absorbent degradation rate with time

图6 BA-1吸收剂在第24天降解率

Fig. 6 Day-24 degradation rate of BA-1 absorbent

图7 添加不同抗氧化剂后BA-1吸收剂降解率随时间变化

Fig. 7 Variation of BA-1 absorbent degradation rate with time after adding different antioxidants

图8 添加不同抗氧化剂后BA-1吸收剂的第24天降解率

Fig. 8 Day-24 degradation rate of BA-1 absorbent after adding different antioxidants

图9 阴离子产物分析

Fig. 9 Anion product analysis

图10 热降解甲酸盐和硝酸盐形成机理

Fig. 10 Formation mechanism of formate and nitrate during thermal degradation

图11 氧化降解羧酸盐降解产物形成机理

Fig. 11 Formation mechanism of carboxylate degradation products during oxidative degradation

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燃煤烟气碳捕集混合胺吸收剂降解性能研究

Study on Degradation Performance of Mixed Amine Absorbent for Carbon Capture From Coal-Fired Flue Gas

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