摘要：二乙醇胺（DEA）作為典型的二級烷醇胺，因兼具良好的水溶性、反應(yīng)活性及再生性能，是工業(yè)上捕集 CO?的常用化學(xué)吸收劑，廣泛應(yīng)用于燃煤電廠煙氣處理、天然氣凈化等領(lǐng)域。本文系統(tǒng)闡述 DEA 溶液吸收 CO?的反應(yīng)機理、吸收過程特性，分析關(guān)鍵操作參數(shù)對吸收性能的影響，總結(jié)該吸收過程的優(yōu)勢與現(xiàn)存問題，為工業(yè) CO?捕集工藝的優(yōu)化提供理論與實踐參考。

1 吸收反應(yīng)機理

DEA 溶液吸收 CO?屬于化學(xué)吸收過程，核心是 DEA 分子中的仲氨基與 CO?發(fā)生可逆加成反應(yīng)，反應(yīng)遵循兩性離子機理，分為兩步進(jìn)行：第一步，CO?與 DEA 分子發(fā)生親核加成，生成不穩(wěn)定的兩性離子中間體；第二步，兩性離子在另一分子 DEA 作用下發(fā)生去質(zhì)子化，最終生成氨基甲酸根陰離子與質(zhì)子化二乙醇胺陽離子。

總反應(yīng)方程式：2HN(CH2CH2OH)2+CO2?(HOCH2CH2)2NCOO?+(HOCH2CH2)2NH2+

該反應(yīng)具有顯著可逆性：常溫常壓下正向進(jìn)行，實現(xiàn) CO?高效捕獲；升溫至 110～120℃時反應(yīng)逆向進(jìn)行，富液釋放高純度 CO?，DEA 實現(xiàn)再生循環(huán)。DEA 分子中的羥基可通過氫鍵作用增強分子間相互作用，進(jìn)一步提高反應(yīng)速率與吸收效率。

2 吸收過程特性

DEA 溶液吸收 CO?可分為氣膜傳質(zhì)、氣液界面反應(yīng)、液相傳質(zhì)三個階段，整體過程受液相傳質(zhì)與化學(xué)反應(yīng)共同控制。CO?從氣相主體擴散至氣液界面，進(jìn)入液相后在液膜內(nèi)與 DEA 快速反應(yīng)；生成的離子產(chǎn)物擴散進(jìn)入液相主體，完成吸收。

評價吸收性能的核心指標(biāo)為CO?摩爾負(fù)荷與總傳質(zhì)系數(shù)。總傳質(zhì)系數(shù)越大，吸收速率越快；CO?摩爾負(fù)荷越高，單位體積吸收劑的捕獲容量越大，有利于降低吸收劑循環(huán)量與運行能耗。

3 關(guān)鍵影響因素

DEA 濃度：工業(yè)常用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 10%～30%。濃度過低，活性位點不足，吸收容量與速率偏低；濃度過高會顯著提高溶液黏度，抑制 CO?擴散與傳質(zhì)，同時加劇設(shè)備腐蝕與再生能耗。

操作溫度：吸收為放熱反應(yīng)，低溫有利于提高平衡吸收率，但過低會降低反應(yīng)速率。工業(yè)吸收溫度通常控制在40～60℃，以平衡反應(yīng)推動力與動力學(xué)速率。

液氣比：液氣比增大可提高氣液接觸量與 CO?脫除率，但過高會增加泵能耗與運行成本。適宜液氣比需根據(jù)氣源濃度、塔型與脫除要求確定，無固定通用值。

其他參數(shù)：CO?分壓升高，吸收推動力增大，有利于提高吸收率；液體流速提高可增強湍動、改善傳質(zhì)，但流速過大會產(chǎn)生壁流、降低有效傳質(zhì)面積；惰性氣體組分與流速對吸收過程影響較小。

4 優(yōu)勢與現(xiàn)存問題

DEA 溶液吸收 CO?的優(yōu)勢在于反應(yīng)速率快、脫除效率高（可達(dá) 90% 以上），熱穩(wěn)定性較好，再生能耗低于單乙醇胺（MEA），工藝成熟可靠，適用于低濃度 CO?煙氣與天然氣凈化。

主要不足：吸收容量有限，吸收劑循環(huán)量大；長期運行易發(fā)生氧化與熱降解，生成腐蝕性物質(zhì)；再生仍需消耗一定熱量，運行成本偏高。通過與甲基二乙醇胺（MDEA）等復(fù)配，可提升容量、降低腐蝕與能耗。

5 結(jié)論

二乙醇胺溶液吸收 CO?是基于可逆化學(xué)反應(yīng)的成熟化學(xué)捕集過程，吸收性能受 DEA 濃度、溫度、液氣比等參數(shù)顯著影響。該工藝反應(yīng)速率快、再生性好、適用場景廣，在燃煤電廠、天然氣凈化等 CO?減排工程中應(yīng)用廣泛。通過操作參數(shù)優(yōu)化與復(fù)配改性，可進(jìn)一步提升吸收容量與經(jīng)濟(jì)性，為工業(yè)低碳排放提供穩(wěn)定可靠的技術(shù)支撐。