一种季鏻氨基酸酯相变离子液体及AI4AI分层Agent协同碳捕集成套系统的制作方法

本发明属于 ccus（碳捕集、利用与封存，carbon capture, utilization andstorage）工业烟气碳捕集、新型吸收溶剂、人工智能多智能体协同控制交叉，专门适用于钢铁烧结、水泥窑、燃煤电厂 8%~15% 低浓度含尘工业烟气湿法碳捕获；创新融合原创季鏻基相变离子液体材料与ai4ai（智能体互协同框架，artificial intelligence foragent interaction）中心化四层对等无监督协同基座、三级分层agent（人工智能智能体）全局调控架构，属于面向中长期智能化规模化湿法 ccus 成套技术，与膜分离、固态电化学泵技术无任何技术交集。

背景技术：

1、ccus（碳捕集、利用与封存）是钢铁、火电、水泥等高耗能工业实现碳中和目标的关键支撑技术。目前低浓度工业烟气碳捕集产业化主流工艺以有机胺化学吸收工艺为主，该路线溶剂挥发损耗大、设备腐蚀严重、再生能耗居高不下。

2、为克服胺法缺陷，学术界与产业界持续开发离子液体型新型吸收溶剂，现有研究集中于咪唑类、吡啶类阳离子体系；同时已有研究引入浅层机器学习算法，针对碳捕集装置开展单点参数优化。

3、当前公开的各类技术方案大多局限于吸收溶剂分子改性或者单一设备参数独立调节，尚未形成材料体系、成套工艺、全域智能调控一体化解决方案。传统固定参数调控模式存在显著瓶颈：

4、①常规离子液体 25℃粘度高于 80mpa・s（毫帕秒，液体动力粘度单位），结合 co2（二氧化碳）后体系粘度进一步激增，气液两相传质阻力大，系统再生能耗普遍不低于2.0gj/tco2（吉焦每吨二氧化碳，能耗计量单位）；

5、②现有离子液体吸收流程缺少热致分相机制，富 co2吸收液与贫液全部进入再生塔升温解析，大量热量用于加热无负载贫液，无效能耗占比接近 40%；

6、③工业烟气组分具有强时变特征，co2浓度、so2（二氧化硫）杂质、粉尘负荷昼夜持续波动，依靠人工静态参数运行，系统捕集效率波动下滑区间可达 10%~18%；

7、④传统人工智能调控模型需要大规模标注工况数据集完成训练，新建工业化ccus 项目调试部署周期长达 3~6 个月，缺少无需标注样本、上线即可自主迭代的无监督智能控制架构。

8、由此可见，现有技术难以同时实现吸收溶剂老化状态在线预判、全厂低品位余热资源统一调度、碳捕集全流程智能协同优化三者闭环运行，限制离子液体碳捕集技术大规模长期稳定工业化落地。

技术实现思路

1、3.1 发明目的

2、原创低粘度季鏻氨基酸酯双功能相变离子液体，解决传统离子液体粘度高、易中毒、再生能耗高的材料短板；

3、搭建自上而下三级分层 agent（人工智能智能体）全局调控集群，搭配自研 ai4ai（智能体互协同框架）中心化四层对等交互无监督协同基座，实现零样本部署，无需人工标注工况；

4、依托 ai 实时预判烟气波动、在线量化溶剂降解程度，取消停机人工取样检测，降低产能损耗；

5、ai4ai 基座统筹吸收塔、分相罐、再生塔全单元余热调度，系统再生能耗降至1.45~1.60gj/tco2；

6、适配工厂调峰、跨季节温度波动、生产线扩容全周期工况，连续运行调控精度逐年自主提升；

7、整套成套系统可改造存量传统 mea（一乙醇胺，单乙醇胺吸收剂）/mdea（甲基二乙醇胺，醇胺类吸收剂）胺法捕集装置，硬件改造成本降低 35% 以上。

8、3.2 完整一体化技术方案

9、模块 1：原创季鏻氨基酸酯热致相变离子液体材料

10、阳离子：四丁基鏻 [p4444]⁺；阴离子：氨基酸乙酯 [aa-ea]⁻；一步酯化 - 复分解温和合成，产率≥95%，纯度≥99%；

11、核心理化指标（25℃）：粘度≤45mpa・s，co2饱和吸附容量≥1.8mol/mol（摩尔每摩尔，吸附容量单位）；吸收 40~60℃，热致分相温度 42℃，富 co2相体积稳定 28%~32%，仅富液相送入再生塔；耐受≤200ppm（百万分比浓度，气体杂质浓度单位）so2烟气，年溶剂损耗≤0.32%，使用寿命≥5.2 年。

12、模块 2：湿法碳捕集成套硬件工艺单元

13、烟气预处理除尘脱硫塔→逆流填料吸收塔→恒温相变分相罐→负压再生解析塔→贫富液换热器→全厂低品位余热换热管网→溶剂循环泵组；全流程布设 15 类在线传感阵列，每秒上传烟气浓度、溶剂粘度、温度、能耗时序数据至 ai4ai 基座。

14、模块 3：ai4ai 中心化四层对等无监督协同基座 + 三级分层 agent 集群

15、agent 层级（自上而下）：一级全局统筹 agent；中层烟气预判 / 溶剂诊断 / 余热调度三类专项 agent；底层单设备执行 agent；

16、ai4ai 基座内核：四层智能体双向对等交互聚类框架，无人工标注样本即可启动；每 24 小时自动聚类划分高 / 低 / 过渡负荷工况，动态修正各 agent 决策权重；底层嵌入温度、压力、流量安全硬约束，杜绝 ai 超阈值失控；

17、完整闭环运行步骤：

18、s1 传感阵列采集全流程工况实时数据上传 ai4ai 基座；

19、s2 底层 agent 回传设备状态，中层 agent 分别完成烟气趋势预判、溶剂老化量化、余热分配测算；

20、s3 顶层全局 agent 输出全厂能耗最优调控指令；

21、s4 指令下发底层执行单元调节循环流量、再生温度、伴热功率；

22、s5 运行结果回传基座，无监督框架自动迭代模型权重，循环闭环。

23、3.3 核心创新保护点

24、原创四丁基鏻氨基酸酯双功能热致相变离子液体分子结构与一步温和合成工艺；

25、首创相变分相仅富液再生配套成套硬件工艺，大幅削减无效再生热量消耗；

26、适配湿法 ccus 场景的三级分层自上而下 agent 全局调控集群架构；

27、自研 ai4ai 中心化四层智能体对等交互无监督协同基座，实现工业 ccus 零样本部署；

28、烟气组分 15 分钟超前预判算法，抵消昼夜负荷波动带来效率衰减；

29、多参数耦合离子液体老化、杂质中毒实时量化诊断模型；

30、ai4ai 基座 24 小时自动工况聚类、逐月自主提升调控精度迭代机制；

31、分相罐界面高度闭环自适应微调技术，稳定富相体积占比 30%±2%；

32、瞬时 so2杂质冲击缓冲调控逻辑，短时提升溶剂循环量抵御中毒；

33、工厂夜间调峰低负荷 ai 自动休眠节能运行模式；

34、存量传统胺法 ccus 装置软硬件兼容改造适配算法；

35、ai4ai 底层设备运行安全阈值硬约束架构，杜绝超温超压故障；

36、冬夏环境温度自适应管路伴热智能调控策略；

37、月度降碳指标自定义节能 / 高效双模式切换模块；

38、产线扩容历史工况预训练适配框架，扩容无需重新调试系统；

39、离子液体在线精准加注测算模型，消除溶剂过量添加耗材浪费。

40、3.4 有益技术效果

41、能耗：系统再生能耗 1.45~1.60gj/tco2，较传统 mea 降低 48%，静态离子液体系统降低 21%；

42、耗材：溶剂寿命延长 30%，年损耗降至 0.32%，运维耗材成本下降 40%；

43、产能：取消月度停机溶剂抽检，年有效运行时长增加 220h 以上；

44、落地：新建项目无需标注数据，部署周期缩短 60%；老旧装置改造成本下降 36%；

45、长期迭代：连续运行 5 年后调控精度提升 35%，适配产能、烟气组分长期迭代；

46、适用：全覆盖钢铁、水泥、火电低浓度工业烟气；系统连续运行可靠度 99.7%。