ISO 27927:2025 — CO2捕集性能评估：吸收液体测试方法

一、适用范围与概述

ISO 27927:2025规定了用于燃烧后CO2捕集系统中吸收液体性能评估的标准化实验室测试方法。该标准针对发电、水泥、钢铁和石化等CO2排放密集型工业领域，建立了统一的测试条件、测量方案和报告要求，用于在不同吸收剂配方之间进行筛选和比较。标准的核心价值在于为工业界提供了一种可靠且可重复的实验室评估手段，从而在进入中试阶段之前就能筛选出最具潜力的吸收剂候选者，大幅减少昂贵的试验投入。

标准适用范围涵盖多种化学吸收体系，包括单乙醇胺（MEA）等伯胺、二乙醇胺（DEA）等仲胺、甲基二乙醇胺（MDEA）等叔胺、空间位阻胺（AMP）以及各类混合胺配方。此外，氨基酸盐溶液和氨水溶液也纳入标准范围，这反映了当前碳捕集技术向多样化吸收剂发展的行业趋势。每种吸收剂都需在规定的标准化条件下进行测试，以确保结果的横向可比性。

二、试验装置与测试条件

标准规定的试验装置由填充吸收塔、加热解吸塔和集成气体分析系统三部分组成。吸收塔内填充规整填料或散装填料，烟气与吸收液在塔内逆流接触以实现CO2的化学吸收。解吸塔通过再沸器加热富液，释放出高纯度CO2并再生吸收剂。装置必须具备完整的温度、压力、流量和浓度测量系统，且质量平衡闭合度需达到98%以上才能认为测试结果有效。

关键测试参数包括：烟气中CO2浓度（典型的测试范围为4%至15%摩尔分数，用氮气作为平衡气），吸收温度（通常控制在40-60摄氏度），溶剂循环流量，以及再沸器热负荷。标准对气体分析仪（推荐使用非色散红外分析仪或气相色谱仪）、液体采样端口布置和温度传感器安装位置都有详细的技术要求，以最大限度减小测量不确定度。标准还要求对每个测试条件进行重复试验，并计算95%置信区间内的不确定度范围。

三、性能指标与数据分析方法

ISO 27927明确规定了多项核心性能指标：CO2循环容量（即富液与贫液之间的CO2负载量差值）、吸收速率（以单位时间和单位面积吸收的CO2摩尔数表示）、再生能耗（每吨CO2所需的吉焦热能值）、溶剂降解速率和胺蒸气夹带损失。每一项指标都有特定的计算方法和环境条件修正系数，确保不同实验室、不同时间得到的测试结果具有可比性。

溶剂降解评估是本次标准修订的重要新增内容。热降解产物（热稳定性盐类）和氧化降解副产物直接影响溶剂的补充速率和整体工艺经济性。标准推荐使用离子色谱法测定热稳定性盐含量，采用总有机碳分析评估总体降解程度。这些降解数据对于预测工业装置中的溶剂消耗成本和废物处理需求至关重要。经验表明，MEA在典型操作条件下的降解速率约为每吨CO2捕集量0.5至2千克胺损耗。

四、工程实践与设计注意要点

从工程实践角度看，ISO 27927的测试数据直接用于支撑商业化装置的工艺模拟建模。由实验室吸收速率推导出的动力学参数用于验证Aspen Plus或ProTreat等流程模拟软件中的传质关联式。值得特别注意的是，由于壁面效应和非理想液体分布的影响，实验室规模的传质系数通常比商业尺寸塔器高出15%至25%，在放大设计中必须考虑这一差异。

溶剂管理策略同样至关重要。标准建议在多个溶剂浓度下进行测试（通常为25%至40%重量百分比的胺浓度），以找出吸收容量与腐蚀风险之间的最佳平衡点。在典型的胺法捕集系统中，胺浓度超过35%后设备腐蚀速率呈指数级上升。此外，标准还要求测试不同贫液负载量下的再生能耗曲线，以确定最优的贫液负载操作点。

五、常见问答