有机胺吸收法烟气CO₂捕集工艺设计若干问题探讨

叶 凯

(福建龙净环保股份有限公司，福建 龙岩 364000)

摘  要：有机胺化学吸收法烟气CO₂捕集技术作为高效低耗的直接降碳技术，近年来得到了国内外广泛的研究和示范应用。有机胺化学吸收法涉及烟气预处理，有机胺液在吸收和解吸塔的循环，有机胺液对烟气CO₂的化学吸收、解吸等物理化学过程，其工艺设计的合理性直接影响烟气碳捕集的效果和经济性。该文从吸收塔进口烟气预处理、系统水平衡控制、系统液位控制、工艺节能优化措施等方面进行分析，探讨了有机胺吸收法烟气CO₂捕集工艺设计需要注意的问题，为有机胺吸收法碳捕集工程设计和成功应用提供参考。

关键词：CO₂捕集；有机胺；工艺设计

随着全球多个国家提出了“碳中和”目标，依托有机胺吸收法碳捕集技术的工业烟气碳捕集、封存与利用技术(简称CCUS) 是直接降碳技术，受到逐步的推广和示范应用^[1]。美国、欧洲多个国家走在前列，已有百万吨级碳捕集项目成功运行。我国烟气碳捕集技术工程化应用的发展时间较短，目前已投运或建设中的碳捕集示范工程约50个，分布在燃煤发电、石油化工、水  泥、生物质发电等行业。目前在运规模较大的有国家  能源集团江苏泰州电厂二氧化碳捕集利用封存项目  (50万t/a) 、吉林油田二氧化碳驱油(CO₂-EOR) 项目  (60万t/a)、河北建滔能源发展有限公司20万t/a碳捕集与循环利用项目等，由于标准体系建设较迟，经过运行发现部分项目存在一些工艺设计不合理的问题。本文从吸收塔进口烟气预处理、系统水平衡控制、系统液位控制、工艺节能优化措施等方面进行分析，探讨了有机胺吸收法烟气CO₂捕集工艺设计需要重点注意的问题，并在平湖临港能源垃圾焚烧烟气进行了有机胺化学吸收法CO₂ 捕集工艺的示范应用。

1 有机胺吸收法烟气 CO₂ 捕集工艺简介

有机胺吸收法烟气 CO₂捕集技术的基本原理是有机胺组分与CO₂发生化学吸收和化学解吸作用，低温有机胺吸收剂在填料吸收塔内与烟气中的CO₂ 发生气液传质和化学反应进行吸收，并通过约120℃左右的填料解吸塔进行解吸再生释放CO₂^[2]。该工艺主要流程为：经烟气除尘、脱硫、脱硝净化设施处理后的原始烟气先通过预处理系统，然后通入填料吸收塔内与自吸收塔顶部吸收段的有机胺吸收液(“贫液”)逆流接触 发生CO₂吸收反应，反应后烟气由吸收塔顶部排出，有机胺吸收液形成富液从吸收塔底通过富液泵输送至贫富液热交换器，解吸塔贫液泵排出的贫液通过换热给富液升温后，富液进入解吸塔的上部，在解吸塔内发生解吸反应释放出CO₂ 排出解吸塔顶后进入后续CO₂ 处理系统，有机胺吸收液被解吸塔底部的再沸器加热后， 排出贫液经贫富液热交换器降温后输送至吸收塔继续吸收，不断进行CO₂ 吸收和解吸循环过程。图1为有机胺吸收法烟气CO₂ 捕集技术工艺流程示意图。

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