CO2捕集技术之溶剂吸收技术

传统胺类吸收工艺（CAAP）CAAP使用单乙醇胺（MEA）作为溶剂，用于烟气（CO2分压10~ 15kPa），在40~45℃吸收CO2，115~120℃解吸CO2。 MEA水溶液（质量分数20%~30%）具有反应速率较快和反应完全的特性，可捕集90%以上的CO2。

MEA具有良好CO2传质速率、成本低、可生物降解，但氧化和热降解性能一般，同时具有中等毒性。在较高CO2浓度下，MEA具有腐蚀性，因此主要应用于低浓度CO2。该工艺能耗高，另外烟气中存在氧气将导致高溶剂降解率和腐蚀速率加快，要求吸收塔和解吸塔达到高冶金水平。

受阻胺吸收工艺三菱重工、林德-巴斯夫、碳清洁解决方案公司等技术开发商，依靠大型发电厂潜在CO2减排需求，已开始优化化学吸收工艺，降低CO2捕集整体运营和资本成本。工艺优化重点是CO2捕集系统和发电厂热集成、改进溶剂配方降低汽提蒸汽需求、比CAAP工艺溶剂循环速率和溶剂降解率更低。与传统胺工艺相比，这些优化将燃烧后CO2捕集技术成本和能耗降低约30%。目前商业CO2捕集溶剂技术使用受阻胺溶剂或胺类与添加剂的混合物，可减少设备接触腐蚀、胺降解和降低能耗。受阻胺溶剂多数为叔胺衍生物，比伯胺和仲胺具有更高吸收能力，但CO2传质速率较低。受阻胺溶剂与添加剂混合有助于解决传质问题。

三菱重工CO2捕集技术三菱重工基于CAAP技术，开发了KM-CDRTM燃烧后碳捕集工艺。该工艺使用低能耗、溶剂损失小和低腐蚀性的KS-1TM溶剂。KM-CDR工艺能从烟气流中捕集90%以上的CO2，产生纯度高达99.9%的CO2。三菱重工KM-CDR工艺蒸汽使用量（0.98~1.48t/t CO2）远低于CAAP工艺。截至目前，三菱重工已有13座CO2捕集工厂实现了商业化，生产化肥和甲醇。

OASE Blue CO2捕集技术林德和巴斯夫正联合开发燃烧后碳捕集技术，使用巴斯夫新型胺混合溶剂叔胺甲基二乙醇胺（MDEA）和10%（w）的添加剂环二胺（哌嗪）水溶液。该技术与CAAP工艺相比，可节省20%的能源消耗，同时具有良好氧化稳定性，可显著减少溶剂消耗。其中试装置设计运行容量为1~1.5兆瓦电。再生器绝对压力0.24 MPa时，与传统胺工艺相比，该装置所需再生能源较少 （2.8GJ/t CO2）。该中试工厂能捕集高达30 t/d的CO2，捕集率达到90%以上，CO2纯度可达99.9%。

碳清洁解决方案公司（CCSL）CO2捕集技术CCSL开发了碳捕集工艺CDRMaxTM，可在接近大气压条件下运行，实现95%的CO2回收率，获得纯度90%以上可用于化学品生产的CO2。该工艺具有能耗降低27%、胺溶剂损失减少88%、设备腐蚀减少87%以及胺排放量减少80%的优势。

CCSL工艺可实现CO2捕集成本30美元/吨，而其他现行技术成本为45~60美元/吨。CCSL工艺使用胺促进缓冲盐溶剂（APBS）可减少腐蚀。APBS为受阻胺（2-氨基-2-甲基-1,3-丙二醇）、氨基羧酸或氨基磺酸的钾盐和水（质量分数75%）的混合物。与商业化使用的MDEA和聚乙二醇二甲醚（DEPG）相比，CCSL工艺溶剂具有更高CO2负载能力，其反应热为39.2 kJ/mol CO2，比MDEA（48.9 kJ/mol CO2）低20%。该溶剂可处理比其他胺类溶剂多80倍的CO2。CDRMaxTM工艺吸收温度在50~70℃，汽提塔温度在80~120℃。CCSL表示，与传统CO2捕集技术相比，其工艺运营成本降低了40%，资本支出降低了30%。

溶剂吸收技术处于工艺流程末端，因此具有减少缓解硫氧化物、氮氧化合物和硫化氢排放装置的优势，无论是作为发电厂改造还是新建装置，都不会过度影响原有装置运营灵活性。然而，溶剂吸收技术也具有明显缺点，包括设备尺寸大、需要大量溶剂、胺类溶剂具有腐蚀性、易降解、必须洗涤和消除回收塔中的溶剂排放、蒸汽需求大量、过期溶剂处理问题以及能源和资本支出密集。