新開發高性能二氧化碳吸附劑,效能與胺類吸收液相當,能源消耗減半

 

刊登日期:2020/12/7
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日本旭化成將跨足二氧化碳分離回收市場,近來開發了具有優異二氧化碳吸附性能的吸附劑,並計畫將結合了吸附劑之二氧化碳分離回收系統在2025~2030年左右達到事業化之目標。若能將火力發電廠或工廠排放的二氧化碳予以有效率回收的話,可轉換為化學原料之「Carbon Recycle」也將可望擴大發展。目前日本、歐洲、中國等國家地區都已表明溫室氣體「實質性零排放」的決心,因此旭化成也將新技術視為實現此目標不可或缺之創新技術,加速進行相關技術與系統的開發。

旭化成開發的二氧化碳吸附劑是讓多孔質無機材料–沸石(Zeolite)含有鉀(K),並予以精密控制,使其具有橢圓形般的八員環(Eight-membered Ring)的細孔構造。此構造可以捕捉形狀恰好適合的二氧化碳分子,比較大的氮或甲烷等分子會被篩除,僅選擇性地吸附二氧化碳。

在以二氧化碳與氮的混合氣體進行吸附性能調查的實驗中,既有碳類或沸石類的吸附劑在氮吸附量為1時,二氧化碳吸附量為5~15,而旭化成的沸石類吸附劑二氧化碳吸附量則是在100以上。

目前利用火力發電廠或工廠排氣的二氧化碳分離回收以採用化學性吸附的胺類(Amine)吸收液為主流,旭化成的沸石類吸附劑則是具有相當於胺類吸收液的高吸附性能,實現了過去物理性吸附手法無法達到的效能。

目前旭化成正在開發結合了沸石類吸附劑的二氧化碳分離回收系統,並計畫開發適用於小規模工廠,採用「真空吸附(Vacuum Swing Adsorption; VSA)」手法的固定床方式,以及適用於大規模工廠,採用「變溫吸附(Temperature Swing Adsorption; TSA)手法的循環流動床方式等2種裝置。

此外,相較於胺類吸收液,旭化成沸石類吸附劑的吸脫附所需之能源消耗約可減少至一半,可望藉此達到分離回收製程的省能源化或降低成本,且由於是以化學品合成、汽車排氣淨化用觸媒所使用的沸石為原料,因此對於硫黃等不純物質的耐久性也較高。


資料來源: 化學工業日報/材料世界網編譯
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