CO2捕集技術之溶劑吸收技術

傳統胺類吸收工藝（CAAP）CAAP使用單乙醇胺（MEA）作為溶劑，用于煙氣（CO2分壓10~ 15kPa），在40~45℃吸收CO2，115~120℃解吸CO2。 MEA水溶液（質量分數20%~30%）具有反應速率較快和反應完全的特性，可捕集90%以上的CO2。

MEA具有良好CO2傳質速率、成本低、可生物降解，但氧化和熱降解性能一般，同時具有中等毒性。在較高CO2濃度下，MEA具有腐蝕性，因此主要應用于低濃度CO2。該工藝能耗高，另外煙氣中存在氧氣將導致高溶劑降解率和腐蝕速率加快，要求吸收塔和解吸塔達到高冶金水平。

受阻胺吸收工藝三菱重工、林德-巴斯夫、碳清潔解決方案公司等技術開發商，依靠大型發電廠潛在CO2減排需求，已開始優化化學吸收工藝，降低CO2捕集整體運營和資本成本。工藝優化重點是CO2捕集系統和發電廠熱集成、改進溶劑配方降低汽提蒸汽需求、比CAAP工藝溶劑循環速率和溶劑降解率更低。與傳統胺工藝相比，這些優化將燃燒后CO2捕集技術成本和能耗降低約30%。目前商業CO2捕集溶劑技術使用受阻胺溶劑或胺類與添加劑的混合物，可減少設備接觸腐蝕、胺降解和降低能耗。受阻胺溶劑多數為叔胺衍生物，比伯胺和仲胺具有更高吸收能力，但CO2傳質速率較低。受阻胺溶劑與添加劑混合有助于解決傳質問題。

三菱重工CO2捕集技術三菱重工基于CAAP技術，開發了KM-CDRTM燃燒后碳捕集工藝。該工藝使用低能耗、溶劑損失小和低腐蝕性的KS-1TM溶劑。KM-CDR工藝能從煙氣流中捕集90%以上的CO2，產生純度高達99.9%的CO2。三菱重工KM-CDR工藝蒸汽使用量（0.98~1.48t/t CO2）遠低于CAAP工藝。截至目前，三菱重工已有13座CO2捕集工廠實現了商業化，生產化肥和甲醇。

OASE Blue CO2捕集技術林德和巴斯夫正聯合開發燃燒后碳捕集技術，使用巴斯夫新型胺混合溶劑叔胺甲基二乙醇胺（MDEA）和10%（w）的添加劑環二胺（哌嗪）水溶液。該技術與CAAP工藝相比，可節省20%的能源消耗，同時具有良好氧化穩定性，可顯著減少溶劑消耗。其中試裝置設計運行容量為1~1.5兆瓦電。再生器絕對壓力0.24 MPa時，與傳統胺工藝相比，該裝置所需再生能源較少 （2.8GJ/t CO2）。該中試工廠能捕集高達30 t/d的CO2，捕集率達到90%以上，CO2純度可達99.9%。

碳清潔解決方案公司（CCSL）CO2捕集技術CCSL開發了碳捕集工藝CDRMaxTM，可在接近大氣壓條件下運行，實現95%的CO2回收率，獲得純度90%以上可用于化學品生產的CO2。該工藝具有能耗降低27%、胺溶劑損失減少88%、設備腐蝕減少87%以及胺排放量減少80%的優勢。

CCSL工藝可實現CO2捕集成本30美元/噸，而其他現行技術成本為45~60美元/噸。CCSL工藝使用胺促進緩沖鹽溶劑（APBS）可減少腐蝕。APBS為受阻胺（2-氨基-2-甲基-1,3-丙二醇）、氨基羧酸或氨基磺酸的鉀鹽和水（質量分數75%）的混合物。與商業化使用的MDEA和聚乙二醇二甲醚（DEPG）相比，CCSL工藝溶劑具有更高CO2負載能力，其反應熱為39.2 kJ/mol CO2，比MDEA（48.9 kJ/mol CO2）低20%。該溶劑可處理比其他胺類溶劑多80倍的CO2。CDRMaxTM工藝吸收溫度在50~70℃，汽提塔溫度在80~120℃。CCSL表示，與傳統CO2捕集技術相比，其工藝運營成本降低了40%，資本支出降低了30%。

溶劑吸收技術處于工藝流程末端，因此具有減少緩解硫氧化物、氮氧化合物和硫化氫排放裝置的優勢，無論是作為發電廠改造還是新建裝置，都不會過度影響原有裝置運營靈活性。然而，溶劑吸收技術也具有明顯缺點，包括設備尺寸大、需要大量溶劑、胺類溶劑具有腐蝕性、易降解、必須洗滌和消除回收塔中的溶劑排放、蒸汽需求大量、過期溶劑處理問題以及能源和資本支出密集。