基于功能离子液体捕捉分离高炉净煤气中CO2的实验研究

我国的钢铁工业是能源消耗大、温室气体排放量居前的行业。高炉冶炼产生的高炉煤气具有CO2含量高、可燃成分少、热值低的缺点。且其中的CO2在后续高炉煤气燃烧中，吸热、耗能、无功循环。本项目以高炉净煤气为对象，以绿色冶金和温室气体减排为目的，基于功能化离子液体对高炉煤气中的CO2进行捕集分离。高炉净煤气经捕集分离CO2后，热值将提高，同时，还可减轻CO2在后续工艺中的耗能循环。将CO2捕集与新型CO2离子液体吸收剂的选择吸收及循环使用相结合，在实验室内，通过CO2液体捕捉剂合成装置及检测装置开展对几种功能CO2液体捕捉剂的研究和配置及特性表征；通过适合高炉煤气特点的CO2吸收装置和役后捕捉剂CO2解吸提气等实验装置，用研（配）制的CO2液体捕捉剂，开展对类高炉煤气和真实高炉煤气中CO2的吸收实验、役后捕捉剂CO2解吸提气和再生实验，开展各过程的动力学研究，为高炉净煤气CO2捕集工艺开发奠定基础。

钢铁工业是能源消耗量大、温室气体排放量高的行业。高炉过程产生的高炉煤气中CO2含量占比约20%，且具有可燃成分少、热值低的缺点。若以高炉煤气为背景开展CO2捕捉实验研究，达到提高高炉煤气的热值，减少温室气体排放量，降低CO2气体在后续工艺中耗能循环的目的，意义重大。. 基于功能化离子液体吸收CO2特点，设计制备多胺基功能化离子液体，并应用产品对CO2气体进行捕集和分离实验。 首先，根据酸碱中和原理，设计合成一系列多胺类离子液体。并应用红外光谱和氢核磁光谱对合成物进行结构验证和表征；应用热重分析和量子计算，推断出多胺类离子液体吸收CO2气体的热力学可行性。在此基础上，建立CO2气体吸收和解吸体系，对可循环使用的多胺类离子液体进行CO2吸收实验，并模拟高炉煤气，制备混气，实验确定多胺类离子液体对CO2气体具有选择吸收的性能；由于离子液体粘度较大，为提高脱碳率，采用复配二乙醇胺和水溶液稀释方法，在一定程度上，提高了某些多胺类离子液体的脱碳效率；实验检测离子液体吸收、解吸CO2气体的循环效率，在一定条件下，经过4次循环，脱碳率仍可达到80%；针对本实验的实施系统，应用电化学工作站，测定多胺类离子液体对45#钢的腐蚀极化曲线、阻抗曲线，得出结构复杂，粘度大的离子液体对45#钢的腐蚀性能差，随着温度升高，离子液体腐蚀性增强。