5月下旬，馬來西亞齊力鋁業(yè)集團公司總經(jīng)理Ivan Gan等專程來到陜西西安，與西安交通大學化工學院教授張早校等，就萬噸級二氧化碳捕集利用工藝包技術(shù)深入交流。記者上周采訪獲悉，他們青睞的正是西安交通大學碳捕集利用團隊研發(fā)的低濃度二氧化碳低耗、高效捕集利用新技術(shù)。

　　電力、鋼鐵、石化、化工、建材等高耗能行業(yè)燃燒過程產(chǎn)生的煙氣/尾氣中的二氧化碳含量在10%～20%，盡管屬低濃度二氧化碳氣源，但若大量排放無疑加重全球氣候溫室效應。近年來，尤其是“雙碳”目標提出以來，低濃度二氧化碳捕集利用引起業(yè)內(nèi)重視，燃煤和燃氣電廠煙氣二氧化碳捕集利用示范項目在陜西榆林、遼寧大連相繼投運。作為末端減碳的措施，二氧化碳捕集主要采用溶劑吸收法、變壓吸附法等工藝技術(shù)，捕集吸收溶劑采用胺類水溶液，即二氧化碳與胺類混合水溶液反應，被吸收、加熱解吸后提純。

　　“這些傳統(tǒng)方法存在能耗高、解吸溫度高等不足，導致二氧化碳捕集利用成本較高。”西安交通大學化工學院副院長余云松告訴記者。

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　　20多年前，西安交通大學碳捕集利用團隊在國家自然科學基金委等的支持下，開展低濃度二氧化碳捕集利用相關(guān)研究攻關(guān)，包括高效的吸收/吸附材料開發(fā)、捕集二氧化碳新工藝和裝備、過程集成及場協(xié)同優(yōu)化等。

　　據(jù)余云松介紹，他們基于DFT(密度泛函理論)模型、CFD(計算流體動力學)及過程集成理論，構(gòu)建了準確的捕集利用二氧化碳的反應傳熱傳質(zhì)模型等。在傳統(tǒng)二氧化碳吸收解吸的基礎上，他們提出了光—熱—電耦合富液循環(huán)及氣液多股進料新思路，從裝備、工藝等多方面提升二氧化碳捕集效果。通過開展大量實驗，克服溶劑揮發(fā)、篩選材料配方等困難，他們終于研發(fā)成功一種具有自主知識產(chǎn)權(quán)的堿性非水溶劑，以及多級環(huán)套型高效填料塔、噴霧塔、解吸轉(zhuǎn)化一體塔等關(guān)鍵裝備，實現(xiàn)反應器內(nèi)傳熱傳質(zhì)優(yōu)化，提高能量利用效率。

　　二氧化碳這種酸性氣體，其吸收、解吸環(huán)節(jié)分別屬放熱和吸熱反應。西安交通大學碳捕集利用團隊創(chuàng)新將吸收過程的余熱通過熱電轉(zhuǎn)換，電能用于解吸，實現(xiàn)能量循環(huán)利用，并且解吸溫度由120℃降至80℃~90℃，可大幅降低能耗。技術(shù)和裝備的有機結(jié)合，不但將工業(yè)尾氣低濃度二氧化碳提純到90%以上，得到高純度的二氧化碳產(chǎn)品，而且單位產(chǎn)品耗能僅1.8吉焦/噸二氧化碳，遠低于常規(guī)的胺類水溶劑3吉焦/噸二氧化碳，二氧化碳捕集成本從350元/噸降低至150元/噸左右。

　　技術(shù)開發(fā)期間，該團隊發(fā)表二氧化碳捕集利用方面的論文100余篇，其中SCI收錄50余篇；申請國家發(fā)明專利20余件，其中獲發(fā)明專利授權(quán)15件，專利轉(zhuǎn)化3件。

　　產(chǎn)學研緊密結(jié)合才能促進成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)科技進步。2018年，西安交通大學碳捕集利用團隊與我國某大型企業(yè)合作，針對復雜環(huán)境建立首個500噸/年二氧化碳工業(yè)試驗裝置，目前運行效果良好。

　　近年來，這項新技術(shù)引起了業(yè)內(nèi)高度關(guān)注，前來交流技術(shù)、尋求合作的國內(nèi)外企業(yè)絡繹不絕。余云松透露，他們正在為國內(nèi)某大型企業(yè)開發(fā)設計百萬噸級低濃度二氧化碳捕集工藝包。

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　　去年5月，該團隊與馬來西亞齊力鋁業(yè)集團公司首次接觸后，雙方很快達成了合作意向，目前萬噸級二氧化碳捕集利用工藝包設計已完成。

　　科技創(chuàng)新無止境。西安交通大學碳捕集利用團隊進一步瞄準二氧化碳捕集利用方向，正在攻關(guān)探索單原子催化溶劑等一批原創(chuàng)性、顛覆性成果，為實現(xiàn)“雙碳”目標貢獻科技力量。