氨法碳捕集中氨逃逸抑制机制研究进展

王甫，赵军，邓帅，赵加佩，袁金良，杨国华，严晋跃



氨法碳捕集中氨逃逸抑制机制研究进展

王甫1，赵军2，邓帅2，赵加佩1，袁金良1，杨国华1，严晋跃3

（1宁波大学海运学院，浙江宁波 315211；2天津大学中低温热能高效利用教育部重点实验室，天津 300350；3瑞典皇家理工学院化学工程系，斯德哥尔摩 10044）

氨法碳捕集技术具有低成本、高脱除效率等特点，在电厂烟气CO2脱除领域具有很大的应用前景，但氨逃逸是制约该技术推广应用的主要障碍。基于此，本文综述了近年来氨逃逸抑制技术及其应用方面的进展。首先阐述了吸收-解吸过程氨逃逸传递过程理论，分析了氨逃逸影响因素；其后，重点回顾了代表性氨逃逸抑制技术，包括水(酸)洗、添加剂、参数优化以及流程改进等，并且分析了各技术之间的优缺点。最后，就氨逃逸抑制技术的发展趋势进行了展望，指出氨逃逸抑制技术的系统集成是发展趋势，同时，低成本、低能耗、高效率抑制剂是未来应用研究的重点之一。

二氧化碳捕集；氨逃逸抑制技术；反应器；吸收剂；添加剂；优化

近年来，温室气体的过量排放加速了全球气候变暖的趋势。为控制全球平均气温上升幅度在2℃以内，对碳排放进行主动干预是可行的举措之一，而碳捕集与封存作为一种能快速实现碳排放“存量”的技术成为近年来研究的热点。

在各种碳捕集技术中，燃烧后化学吸收法是一种相对效率高、技术成熟的选择，在捕集电厂烟道气CO2方面，有着广阔的市场前景。其中氨法表现出相对于传统有机醇胺法的显著优势。与乙醇胺法相比，以氨水为吸收剂的氨法碳捕集具有吸收效率高、成本低及不存在降解、腐蚀等优点[1]，且能实现CO2和SO、NO的协同脱除。众多研究表明，氨法碳捕集具有更低的再生能耗，被认为是一种具有广阔前景的碳减排技术[2-4]。近年来，该技术获得了较大进展，形成了不同的技术集成方式与工艺 流程[5-8]。

然而，由于氨具有高挥发性的固有缺陷，氨法碳捕集应用过程中氨的逃逸严重地限制了其推广应用[9-10]，吸收与解吸过程氨的逸出将导致吸收剂浓度下降，影响后续吸收效果与操作的持续性，而逃逸出的氨泄露到大气中，也会造成严重的环境污染。根据GB4915—2013以及HJ2001—2010中的相关规定[11-12]，火电厂以及水泥等行业脱硫脱硝过程氨排放质量浓度限值为10mg/m3。图1总结了既有国内外研究中CO2吸收过程氨逃逸量的覆盖工况，可以看出，吸收过程氨逃逸浓度远高于国家规定排放标准。与吸收过程相比，氨在热再生过程中损失更明显。RESNIK等[21]在半连续吸收、解吸循环试验中发现，当氨水浓度为14%时，总氨损失可达43.1%，且损失量会随着再生温度的升高而进一步升高。为了抑制氨的逃逸，相关学者从氨逃逸的机理、抑制方式等方面进行了研究，提出了包括增加水(酸)洗装置、加入添加剂以及改变工艺流程和优化参数等在内的多种解决方案，在一定程度上抑制了氨的逃逸。因此，本文综述了抑制氨逃逸的相关措施的机制与技术的研究进展。

图1 CO2吸收过程氨逃逸覆盖工况[13-20]

1 吸收-解吸过程氨逃逸抑制机制

1.1 吸收-解吸过程氨传递过程

CO2吸收-解吸过程氨的吸收与释放过程如图2所示。吸收过程液相中游离氨通过液相的扩散和流动到达液膜表面，在气液两相驱动力作用下通过气液相界面到达气相。解吸过程释放的CO2通过气泡形式进入气相，而NH3则通过浓度差作用扩散进入气相。NH3和CO2在气液界面上的传递可以用如式(1)～式(3)表示。

式中，为气体平衡分压；为气体摩尔浓度；为对应的亨利系数；Δ为相变焓。

图2 CO2吸收与解吸过程氨传递过程

1.2 吸收-解吸过程氨逃逸抑制机制

如图3所示，吸收-解吸过程氨的抑制方向可从两相传递特性和NH3-CO2-H2O体系的化学交互作用入手。根据扩散、传质理论可知，传质过程的推动力及传质阻力决定了氨的扩散、逃逸速率。其中，液相传质推动力取决于氨的浓度差，在恒定某种环境条件（温度、压力等）下，改变液相氨浓度即可改变氨的挥发、传质速率。但由于氨形成的水合物为弱电解质，溶液中游离氨浓度与其自身的水解程度有关，而决定其水解程度的因素又包括温度（影响水解平衡常数）、溶液pH（影响OH–离子浓度）等。气相传质推动力则取决于气相中氨的分压差，即气相中NH3的浓度，因此，改变气相中NH3浓度即可改变挥发、传质速率。同时，温度等因素也同时会影响氨的扩散、流动速率，降低温度会相应减缓分子间的扩散速率。

而化学交互作用机制则从NH3-CO2-H2O体系性质入手，通过加入相关添加剂，与NH3-CO2-H2O体系中的氨进行络合、形成氢键等，从而降低液相中游离氨浓度，或抑制液相中氨的扩散和流动。

图3 氨抑制作用机制简要归纳

2 氨逃逸抑制的研究进展

氨逃逸取决于NH3-CO2-H2O体系的性质、脱碳操作条件以及脱碳设备特性。解决氨逃逸一般的方法是在吸收塔出口安装除雾装置或者优化脱碳过程的运行条件。同时氨逃逸也可以通过改变NH3-CO2-H2O体系的化学和物理特性进行抑制。相关研究主要通过添加化学试剂的方式，如醇类、醇胺类、无机盐类等。

2.1 水(酸)洗

由于氨在水中的溶解度较高（常温下NH3在水中的溶解度体积比为700∶1），因此水洗作为传统的抑制方式仍是目前应用的最重要手段，其中包括Alstom、ECO2、CSIRO、KIER等在内的CO2捕集工艺均涉及水洗[5,22]。其主要是在吸收塔、解吸塔塔顶安装多级水洗装置，或者在烟气出口安装水洗涤塔，利用喷淋的方式使烟气或解吸气与水充分接触，从而将气相中挥发的氨进行吸收。孙龙[23]对水洗法捕集逃逸氨进行了研究，结果表明，水洗捕集装置对逃逸氨的捕集效率可达95%～99.5%。ZHUANG等[24]指出在吸收塔与解吸塔中增加水洗装置，可以显著降低吸收和解吸过程逃逸的氨，但研究也发现，利用水洗方式仍难以完全回收挥发的氨，在一般操作条件下，逃逸的氨浓度仍高于35mg/m3，达不到排放的标准。KHAKHARIA等[25]的实验研究也指出增加水洗装置后氨逃逸量仍在15～20mg/m3。

为了提高氨的吸收效率，相关研究提出了反应速率更快、效率更高的酸洗法来取代水洗，以控制逃逸的氨浓度。BUDZIANOWSKI等[26]通过实验指出，酸洗比水洗效率更高。KHAKHARIA等[25]在水洗实验的基础上，测试了硫酸洗涤塔吸收氨的情况，结果显示，酸洗可以将逃逸到烟气中的氨浓度从超过150mg/m3降低到5mg/m3以下。与此同时，BONALUMI[27]和GAL[28]等均提出了湿法脱硫与氨法脱碳酸洗过程结合的思路，利用脱硫过程形成的硫酸进行酸洗，从而有效减少了酸洗过程酸的消耗。

利用水(酸)洗方式也存在明显缺陷，水洗过程增加的喷淋用水多于系统补充的水量，从而导致系统水失衡，影响系统的循环运行。为了解决系统水失衡，降低水消耗，目前主要的方式是对水洗中生成的氨洗涤液进行循环再生，利用热解吸方式将氨从洗涤液中解吸分离，分离的氨重新返回吸收塔，与贫氨吸收液混合，而水则实现循环利用，这种方式需要额外增加氨汽提塔、再沸器和冷却器（冷却氨汽提过程分离的水），造成系统成本增加，并消耗大量的热量和冷却水[29]。根据JILVERO等[30]的研究，增加氨汽提回收系统会使捕集系统投资成本增加12%，同时运行成本增加10%。HAN等[31]的研究则指出，如果对氨洗涤液进行分离，则需要消耗1.8MJ/kgCO2的能量；MATHIAS等[32]同时也估算得出，氨回收系统的能耗高达2.35MJ/kgCO2，与CO2捕集过程吸收剂的再生消耗的热量相当。

经长期的勘探开发，红柳泉油田已发现许多油气藏。对已发现油气藏进行精细解剖，研究区岩性油气藏主要有3种类型（图4）：砂岩体上倾尖灭油气藏、物性封闭油气藏、断层-岩性油气藏。

FANG等[33]为解决水洗过程产生的氨洗涤水的处理问题，提出了一种真空膜蒸馏（VMD）系统，以从氨洗涤水中再生氨。通过对不同的操作因素，比如进料流速、进料温度、渗透侧压力以及氨溶液浓度等的实验研究，结果表明，渗透侧的温度和压力对氨汽提过程有显著的影响。通过连续循环实验，发现氨去除效率很大程度上取决于去除时间。在120min连续循环时间内，去除效率可高达95.6%，从而证实了该VMD系统具有回收氨和解决溶剂损失问题的潜力。

2.2 添加剂

2.2.1 无机添加剂

无机添加剂的抑制机理是金属离子与吸收剂中的游离氨形成铬合物[M(NH3)]2+（M代表金属元素），即中心离子M2+和配体NH3之间通过配位键结合而成一个稳定的整体，以降低吸收剂中游离氨浓度来减少氨逃逸，见式(4)。研究发现，氨可以与铜、镍、锌、钴等大部分过渡区金属离子形成络合物。因此目前相关研究主要是考察此类金属离子添加剂对吸收和解吸过程氨逃逸的抑制效果。

MANI等[34]最初研究了锌盐（氯化物、硝酸盐或硫酸盐）添加剂对氨水吸收和解吸的影响，结果发现锌盐添加剂可以通过抑制氨逃逸来增强CO2吸收能力，但同时也发现Zn(Ⅱ)会生成ZnCO3，造成反应器填料结垢，在降低了CO2吸收效率的同时造成填料层压降增大。KIM等[35]研究了Cu(Ⅱ)离子添加剂对氨逃逸损失以及CO2吸收的影响，通过填料塔连续性运行实验得出Cu(Ⅱ)离子可以显著降低解吸过程的氨损失，同时Cu(Ⅱ)离子的加入可以保持较高的NH3浓度，从而提升CO2吸收过程的吸收能力。MA等[36]则研究了Ni(Ⅱ)离子对吸收和解吸过程氨逃逸的抑制效果，在Ni(Ⅱ)浓度为0.06mol/L时氨逃逸量降低了30%以上（见表1）。

LI等[19]综合比较了Ni(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)作为添加剂对氨逃逸的影响，建立了M(Ⅱ)-NH3- CO2-H2O系统的热力学平衡模型，并通过实验研究了氨浓度、吸收时间、CO2负载以及再生过程等因素对氨损失/CO2吸收速率的影响。吸收实验结果指出，Cu(Ⅱ)对pH和CO2负载的变化具有最佳适应性，而Ni(Ⅱ)则对氨挥发具有最好的抑制效果，3种金属离子添加剂对氨抑制效率的顺序是Ni(Ⅱ)＞Cu(Ⅱ)＞Zn(Ⅱ)。再生结果表明，金属离子添加剂可以提升CO2的解吸速率。

MA等[17]指出，相对于Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)等金属离子，Co(Ⅱ)具有更高的配位数以及与氨形成的络合物具有更高的电离常数，更加适合于作为添加剂。通过实验研究表明，Co(Ⅱ)的加入可以降低吸收过程60%的氨逃逸，并且能提升解吸过程CO2解吸效率2%～5%。

无机添加剂最大的局限是影响CO2吸收效率，导致设备尺寸增大，增加设备成本。由于Zn2+、Cu2+等与氨的络合稳定系数较高，在CO2吸收过程中，络合物电离常数较低（见表2），氨释放速率较慢，影响了CO2的吸收速率。同时由于氨水吸收剂呈碱性，金属离子易形成氢氧化物或碳酸盐沉淀，导致添加剂的损失，而形成的沉淀会造成填料和管路的堵塞，影响系统运行，见式(5)、式(6)。表3列举了相关金属离子形成的氢氧化物和碳酸盐的溶度积 常数。

2.2.2 有机添加剂

有机添加剂对氨的抑制机理可以从两方面进行解释：一是添加剂的加入使得吸收液的表面张力增加，表面张力变大使得分子间表面位能升高，分子间的吸引力增加，从而减少了氨分子的挥发；二是添加剂中含有能与游离氨结合的官能团，从而抑制了氨的扩散。

表1 无机添加剂抑制氨逃逸研究情况汇总

表2 无机添加剂研究中代表性无机络合物电离常数[39]

表3 无机添加剂研究中代表性无机络合物电离常数[38]

研究发现，部分带有官能团—NH2或—OH的胺类或醇类被证明能够与溶液中游离的NH3通过氢键结合，从而避免NH3逃逸[40-42]。宋卉卉[43]通过对添加丙三醇的氨水吸收剂进行红外光谱分析，证实了氢键的形成。

已有部分学者开展有机添加剂抑制氨逃逸的研究。PELLEGRINI和GAO等[44-45]均提出了乙醇添加剂来降低氨损失的思路，但未对抑制效果开展进一步的研究。MA等[46]分别研究了乙二醇、丙三醇和异戊醇添加剂对氨逃逸的影响，在添加1%的浓度后，氨水挥发量降低了35%～44%。SEO等[13]开展了鼓泡反应器吸收CO2实验，研究了甘氨酸、乙二醇、丙三醇有机添加剂对氨挥发的影响，结果发现，在相同的实验条件下，丙三醇对氨的抑制效果最佳。

在有机胺分子中引入某些具有空间位阻效应的基团可以明显改善吸收剂的选择性，降低溶剂循环量和能耗，减少装置操作费用。因此，空间位阻胺常常作为活化剂被应用到传统吸收剂中，其含有的羟基对氨逃逸有一定的抑制作用。YOU等[42]和吕忠[47]对氨甲基丙醇（AMP）、氨甲基丙二醇（AMPD）、烯丙基乙基丙二醇（AEPD）、氨基丁三醇（THAM）等多种含有氨基和羟基官能团的空间位阻胺添加剂对氨水脱碳的影响进行了研究，结果显示其对氨逃逸具有一定的抑制效果，并且一定程度上促进了CO2吸收。ASIF等[48]通过模拟得出，AMP不仅可以降低氨逃逸，而且可以提升CO2捕集效率、降低氨的再生能耗，但同时也会造成AMP损失。结果显示，AMP损失速率为0.042kg/天。KANG等[41]综合分析了醇类和胺类添加剂对氨逃逸的抑制情况，结果发现，三乙醇胺（TEA）添加剂对氨逃逸抑制效果最佳，同时NH3+AMP+TEA组成的复配溶液对氨逃逸抑制具有增强的效果。

聚乙二醇二甲醚（NHD）作为一种天然气、油田气的高效脱硫脱碳溶剂，与氨水吸收剂的结合可以增强脱碳效果。马双忱等[49]以NHD为添加剂，对其抑制脱碳吸收剂中氨逃逸进行了实验研究。由于游离氨与NHD具有良好的亲和性，其在NHD中的相对溶解度是CO2的4.8倍，因此NHD优先选择吸收游离氨。游离氨同样可以与NHD的羟基以氢键结合（OH…N），使液相中游离氨的平衡浓度降低。另外，NHD为难挥发性物质，表面张力较大，使得溶解了NHD的氨水液滴的表面张力增大，从而氨水溶液中挥发出来的氨气分子减少。同时NHD本身对CO2具有一定的吸收作用，可增加脱碳效率。实验表明，质量分数为1.2%的氨水在添加5%的NHD后氨的逃逸量降低了近25%。

YANG等[50]提出了富里酸（FA）与氨水配比的混合吸收剂。富里酸已知是多相的，含有多个官能团，比如甲氧基、羧基、羟基、羰基等。作为有助于FA的表面电荷和反应性的两个主要官能团，羧基和酚基团可以被质子化或去质子化，这使得FA表现为聚电解质性质。FA中的两个弱酸性基团 （—COOH和—OH）能够与氨水通过氨化作用形成可溶性的富里酸铵。与氨水相比，形成的富里酸铵相对较稳定，从而在一定程度上抑制了氨逃逸。

以上有机添加剂的作用方式仍主要依靠形成的氢键抑制氨逃逸，但该氢键的形成易受外界因素的影响（如温度），导致不同操作条件下氨逃逸抑制量相差较大。同时，有些添加剂自身具有一定吸收CO2的能力，或促进CO2的吸收，其吸收的机理以及效果还有待进一步研究。表4总结了有机添加剂抑制氨逃逸的研究。

2.3 参数优化及工艺流程改进

在参数分析及优化方面，国内外相关研究认为影响氨逃逸量的工艺参数主要有进口烟气温度、吸收液pH、浓度和液气比（L/G）等因素[51]。MA等[52]基于双膜理论分析了吸收过程氨逃逸的传质系数，实验研究认为温度、CO2分压、烟气流速和L/G是影响氨逃逸过程传质系数的重要因素。BUDZIANOWSKI等[22]则指出，烟道气流量是影响吸收过程氨逃逸量的主要因素。MCLARNON等[53]研究发现，氨蒸气分压随溶液pH和温度的升高而升高。ZHANG等[54]通过模拟得出，吸收过程氨逃逸速率随着贫液流量、NH3浓度、贫液温度的升高而升高，随贫液CO2负荷的增加而降低；而解吸过程氨逃逸则随冷凝温度、填料高度与填料塔口径增加而增大。DUAN和QI等[55-56]均通过理论模拟得出提高吸收塔压力可以有效降低氨逃逸速率。MA等[52]推荐采用低温、高CO2分压、低烟气流速以及高L/G（＞0.7）来减小氨逃逸过程的传质系数。

表4 有机添加剂抑制氨逃逸研究总结

注：①氨损失；②出口烟气中氨浓度；③上升。

NIU等[16]利用Aspen Plus软件建立了基于速率模型的氨水吸收式CO2捕集系统，重点考察了填料高度、NH3浓度、吸收温度、烟气流量以及烟气中CO2含量等参数对氨逃逸的影响，并对相关参数进行了优化。模拟得出在设计尺寸和CO2捕集效率下，最佳填料高度为3～4m，NH3浓度为3.5～4mol/L，烟气流量为15～16m3/h，CO2含量为12%～13%。

孙龙[23]针对氨逃逸问题，设计、搭建了氨法捕集CO2实验系统，利用鼓泡反应器，研究了不同吸收液氨浓度、不同吸收温度、不同烟气体积流率及不同烟气成分等条件下氨的逃逸情况。实验得出在优化的工况条件下，氨的逃逸量可相对减少9.5%～30.4%。

BUDZIANOWSKI等[22]为降低NH3逃逸提出了3种类型的反应器，即填料床、降膜反应器以及膜分离器。研究发现填料床反应器在低温、低pH、低烟气流速以及高压、高吸收剂流量下NH3逃逸量最小，而降膜逆流反应器中合理的液膜速度分布有利于降低NH3蒸发。

ZHUANG等[24]研究指出提高解吸压力可以显著降低CO2气流中的NH3浓度。模拟结果显示，当解吸压力从大气压增加到2MPa后，逃逸的NH3从1391mg/m3降低到了695mg/m3，同时提出，富液在解吸过程无需完全再生，考虑到解吸效率以及NH3逃逸速率，最佳的再生条件是释放富液中50%的CO2。

对传统氨法碳捕集工艺进行流程改进与简化可以降低氨逃逸，较为成熟的工艺有Alstom公司开发的冷冻氨法、美国Powerspan公司开发的ECO2等。同时，一些新颖的流程耦合方式在降低氨逃逸方面也表现出较好的潜力。RHEE等[57]在吸收塔中间使用了中间冷却，发现当吸收塔温度降低到大约5℃时，氨逃逸量从695mg/m3降低到了69.5mg/m3。由于氨再生需要消耗一定温度的热能，而烟气在预处理前温度一般在85～95℃[58]，其余热可以作为氨再生的热源。LI等[59]采用QI等[56]开发的CO2吸收模型提出了利用烟气废热驱动氨再生循环的系统。如图4所示，其思路是将脱除烟道气中SO2的预处理塔作为NH3汽提塔，利用烟气余热进行NH3再生，而汽提后的贫NH3溶液则返回到NH3吸收塔中吸收逃逸的氨，吸收后富NH3溶液则泵入预处理塔，直接与高温烟气接触。研究指出，吸收塔出口烟气中NH3浓度可以通过贫液温度进行控制，当贫液温度降低到10℃时，出口NH3浓度仅为10.7mg/m3，基本可以实现逃逸氨脱除的达标，同时仅需要消耗0.059GJ/tCO2的电能进行水洗氨回收。

JILVERO等[60]为降低吸收过程氨逃逸提出了分级吸收系统。如图5所示，分级吸收既可以利用双塔串联实现，也可以利用单塔进行分段实现，中间利用循环泵实现循环。在双塔吸收中，前塔主要吸收CO2，后塔则主要吸收逃逸到烟气中的氨，而单塔分段吸收中，塔下段主要吸收CO2，塔上段则脱除逃逸的氨。

图4 烟气废热驱动氨再生循环系统流程图

图5 分级吸收设计方案

HU等[61]提出了利用气-液-固三相循环流化床取代吸收塔的思路。与常规CO2吸收器相比，三相循环流化床中的固体颗粒可以将吸收中形成的气泡分解成更小的气泡，使气液分布更加均匀，同时可以提供了更大的接触面积、更长的反应时间以及更高的传质效率。研究发现，三相循环流化床吸收CO2过程氨逃逸量显著低于传统氨法工艺。

3 技术比较

目前，在氨逃逸抑制技术中，水(酸)洗以及冷冻氨法是能够实现商业化运行的主流模式，技术成熟度较高。这两种方法在抑制氨逃逸方面也各有侧重，水(酸)洗是直接捕集逃逸的氨，其适合在常温下进行CO2吸收，但对氨水吸收剂浓度有一定的要求，NH3浓度过高，在较高的温度条件下逃逸的氨较严重，会成倍地增加水(酸)洗过程的水(酸)消耗以及热负荷；冷冻氨法则主要是通过低温操作来降低氨的挥发、逃逸速率，虽然可以利用较高浓度的氨水吸收剂，但由于其CO2吸收过程在低温下进行，吸收反应速率较低，同时为了降低吸收剂和烟气的温度，需额外配置制冷系统。需要指出的是，冷冻氨法难以实现氨的达标排放，其仍需与水(酸)洗进行联合使用。而添加剂的研究仍处于理论与实验阶段，其长期和综合效果还有待进一步分析。

经济上，与水洗所涉及的NH3吸收塔、NH3解吸塔、再沸器等设备相比，酸洗由于只需增加NH3吸收塔，其投资成本会大大降低；冷冻氨法由于需增加制冷系统以及水洗，其投资成本远远高于其他方式。运行费用上，酸洗由于同时消耗酸和NH3，其运行成本取决于酸和氨的成本以及产物的资源化利用程度，相对来说运行成本比较高。JILVERO 等[30]研究指出，在烟气CO2体积分数为15%、冷却水温度为25℃条件下，水洗、冷冻氨法以及酸洗的运行成本分别达到10.6€/tCO2、13.6€/tCO2、15.0€/tCO2。添加剂方式与冷冻氨法类似，只能降低氨逃逸浓度，需与其他方式配合才能实现氨的完全脱除，但由于添加剂方式具有用量少、成本低的优势，如果能解决添加剂的脱除效果以及稳定性问题，将更具发展优势。

表5 各种氨抑制技术综合比较

上述各种氨抑制技术综合比较见表5。

4 结语与展望

随着碳减排关注度的不断提高，氨法碳捕集研究逐渐成为热点，其氨逃逸抑制技术的发展将成为决定氨法碳捕集推广应用的关键。氨法碳捕集氨抑制技术的研究虽然已经获得一定成果，但仍需向技术集成和经济可行性方向拓展，而添加剂的分子结构对吸收-解吸反应机理和性质的影响研究，是该方向深入把握氨逃逸传质机理的关键。针对氨逃逸抑制技术的研究，以下几方面的工作值得进一步开展。

（1）水洗仍是目前抑制氨逃逸最有效的方式，但水洗涤液的循环再生利用仍是高耗能过程；而酸洗虽然效率更高，但酸洗成本是主要因素，将酸洗与化肥生产结合将是实现酸洗资源化利用、降低成本的有效方式与途径。

（2）随着对添加剂研究的逐步深入，添加剂类型逐渐丰富起来，在抑制氨逃逸方面表现出良好的效果，但是这些研究中很少涉及添加剂的热化学稳定性问题。由于目前主要采用热再生实现吸收剂的循环利用，因此添加剂在较大的温度范围内具有良好的化学稳定性是确保吸收剂循环利用的前提。

（3）添加剂与吸收剂的结合特性还有待进一步的研究，尤其是系统运行中添加剂对CO2吸收-解吸特性的影响问题，比如操作条件的改变引起的解吸过程再生温度和压力的变化。

（4）单一抑制技术较难以实现氨的完全脱除，多种抑制技术的协同强化是发展的方向，从经济角度优化和评价抑制技术的集成对商业化应用至关 重要。

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Review on development and mechanism of reducing ammonia escape from carbon dioxide capture process using ammonia method

WANG Fu1，ZHAO Jun2，DENG Shuai2，ZHAO Jiapei1，YUAN Jinliang1，YANG Guohua1，YAN Jinyue3

（1Faculty of Maritime and Transportation，Ningbo University，Ningbo 315211，Zhejiang，China；2Key Laboratory of Efficient Utilization of Low and Medium Grade Energy，Tianjin University，Tianjin 300350，China；3Department of Chemical Engineering，Royal Institute of Technology，SE 10044，Stockholm，Sweden）

Ammonia carbon capture technology has the advantages of low cost and high efficiency in removing CO2，which has great potentials in several applications，particularly in stationary power generation systems. However，ammonia escape is one of the main obstacles. This paper presented a review on the development of mechanism and applications of reducing ammonia escaping technology in the recent years. Firstly，the mass transfer phenomenon of ammonia escaping in absorption and desorption process was described，and the factors influencing the ammonia escaping were analyzed and discussed. Then，the typical technologies of ammonia escaping control were outlined and highlighted，including water（acid）washing，additive，parameter optimization，in terms of their advantages and disadvantages. Finally，the outlook of ammonia escape suppression technology was presented. The combination of different options is believed as a significant development trend. At the same time，low cost and energy consumption，as well as high efficiency will be focused in the future research.

CO2capture；ammonia escape reduction；reactor；absorption solvent；additive；optimization

X511

A

1000–6613（2017）12–4641–10

10.16085/j.issn.1000-6613.2017-0653

2017-04-13；

2017-05-09。

国家自然科学基金青年科学基金（517061122，51506149）。

王甫（1987—），男，博士，讲师。E-mail：wangfu@nbu.edu.cn

袁金良，教授，研究方向为新能源利用及储能关键技术。