基于氨的新工艺

美国Powerspan公司开发了ECO₂捕集工艺，可使用含水的氨（AA）溶液从电厂烟气（FG）中捕集CO₂。这是该公司与美国能源部国家能源技术实验室（NETL）共同研究的成果。BP替代能源公司与Powerspan公司正在开发和验证Powerspan公司称为ECO₂基于氨的CO₂捕集技术，并将使其用于燃煤电厂推向商业化。这种后燃烧CO₂捕集工艺适用于改造现有的燃煤发电机组和新建的燃煤电厂。ECO₂捕集工艺与Powerspan公司的电催化氧化技术组合在一起，使用氨水吸收大量二氧化硫(SO₂)、氮氧化合物(NO_x)和汞。CO₂加工步骤设置在ECO的SO₂、NO_x和汞脱除步骤的下游。根据美国国家能源技术实验室（NETL）等对使用含水的氨吸收CO₂进行的研究表明，传统的单乙醇胺（MEA）工艺用于CO₂脱除，CO₂负荷能力（吸收每kg CO₂/ks吸收剂）低，有高的设备腐蚀率，胺类会被其他烟气成分降解，同时吸收剂再生时能耗高。比较而言，氨水加工有较高的负荷能力，无腐蚀问题，在烟气环境下不会降解，可使吸收剂补充量减少到最小，再生所需能量很少，而且成本大大低于MEA。尤其是，NETL采用Powerspan公司开发的氨水工艺与常规胺类相比，有4大优点：（1）蒸汽负荷小(500 Btu/磅被捕集的CO₂)；（2）产生较浓缩的CO₂携带物；（3）较低的化学品成本；（4）产生可供销售的副产物实现多污染物控制。

在该ECO₂工艺中，CO₂通过用AA洗涤从烟气中被捕集，AA通过形成二碳酸铵盐吸收CO₂。得到的NH₄HCO₃溶液可被热法再生，释放出CO₂和NH₃。NH₃被分离并返回洗涤器。得到浓缩的CO₂物流尤其适用于回收。脱除CO₂在捕集SO₂和NOx的下游进行。捕集SO₂和NOx也用AA洗涤，采用Powerspan公司的ECO技术。ECO₂工艺的中试于2007年在美国俄亥俄州Shadyside的FirstEnergy公司Burger工厂进行。该中试装置将处理来自电厂排出的1MW当量（约2000立方英尺/分钟）CO₂（20吨/天）。在实验室试验中，ECO₂工艺在工业化吸收剂条件下，可去除90% CO₂。按照能源部的经济性分析，对于新的燃用粉煤电厂（采用超临界蒸汽循环），CO₂捕集率为90%，采用常规污染控制系统和MEA时，脱除每吨CO₂成本为47美元，需电力7.6 kW·h。而采用基于AA的CO₂捕集ECO₂系统成本约为14美元，需电力5.5kW·h。Powerspan公司的ECO₂技术可成为CO₂后燃烧捕集最有前途的解决方案。FirstEnergy公司与当地碳封存合作伴伴合作进行该项目封存试验。ECO₂技术的中型规模试验预期于2008年初在FirstEnergy公司美国俄亥俄州Shadyside的R.E. Burger燃煤电厂中进行。该ECO₂中型装置将从50MW Burger ECO装置中处理1MW的侧线气流（20tCO₂/d）。该工厂在2007年初已在Burger工厂就地钻探了8000英尺试验井，用于就地封存CO₂。该中型设施将是常规燃煤电厂验证CO₂捕集和封存的第一次设施。据测算，与已商业化应用的基于胺类的CO₂捕集技术相比，基于氨的CO₂捕集技术在成本上可望大大节约。

法国Alstom公司推出先进的吸收剂后燃烧CO₂捕集（制冷氨）工艺。制冷氨工艺是用于后燃烧捕集而开发的几种新工艺之一，它使烟气冷却，回收大量水用于循环，然后按照减少二氧化硫排放的系统所用吸收器相似的方法，利用CO₂吸收器。在洁净烟气中剩余的低浓度氨用冷水洗涤加以捕集，并返回吸收器。CO₂然后被压缩用于提高石油采收率或贮存。该技术将在现有燃煤电厂改造和新设计中应用。Alstom公司现已采用制冷氨系统用于5MW的中型项目中。Alstom开发的CO₂捕集技术将为减少使全球变暖的温室气体排放作出贡献，该技术可为电力工业减少碳排放起重要作用。

2007年3月，美国电力公司（AEP）和法国Alstom公司签署的协议，将使Alstom公司先进的吸收剂后燃烧CO₂捕集（制冷氨）工艺于2011年达到全商业化规模应用。2011年实现商业化规模200MW。这将是验证后燃烧碳捕集的重要步骤。

设置在瑞典南部Karlshamn电厂的CO₂捕集装置，采用Alstom公司基于制冷氨的技术，该装置于2008年投运。待完成技术评价后，该公司将计划使该技术应用到瑞典其他的电厂。

2007年6月，Alstom公司为转让其基于制冷的CO₂捕集技术签署了两项合同，一是转让给E.ON公司在瑞典的电厂，另一转让给Statoil公司在挪威的Mongstad炼油厂。

美国电力公司（AEP）和SemGroup 旗下的SemGreen公司于2007年10月中旬签署协议，将通过已计划推向商业规模应用的捕集系统使阿克拉何马州东北燃煤电厂进行CO₂捕集，采用Alstom技术。AEP和SemGreen公司将在阿克拉何马电厂捕集CO₂，通过管道运送给SemGreen公司，由SemGreen公司提供技术，然后对CO₂进行利用，或由SemGreen公司出售用于提高石油采收率。

Alstom技术还将在美国西弗吉尼亚州New Haven的AEP公司1300MW电厂应用，从装置烟气侧线捕集CO₂，烟气侧线相当于发电量20~30MW。Alstom制冷氨系统预计可捕集10万~20万吨/年CO₂，将注入当地盐水深层进行地质贮存。

CO₂吸附技术

近年来工业级和食品级CO₂的标准要求越来越高，而通常采用的溶剂吸收法、变压吸附法、有机膜分离法和催化燃烧法等回收的CO₂产品无法达到食品级标准要求，在工业领域的应用也受到限制。大连理工大学立足于CO₂回收、精制技术，成功开发出吸附精馏法回收CO₂新工艺，并推广应用到生产过程中，用于将化工企业生产过程中排放的二氧化碳气回收提纯。该工艺的关键技术达到国际先进水平，开发的烯烃吸附剂和工艺优化技术为国际首创。该技术采用特殊配方制成的固体复合吸附剂，有针对性地把CO₂中的重组分杂质分步吸附除尽，再利用热泵精馏技术，把轻组分杂质分离除尽，使CO₂纯度达到99.996%以上。目前大连理工大学已研制成功了12种不同类型的吸附剂，可分别脱除CO₂中的硫化物、氮氧化物、烯烃、烷烃、芳烃和有机氧化物，各种吸附剂配方独特，性能优越，杂质净化度高。此外，与以往一套吸附床装一种吸附剂只脱除一种杂质不同，该技术可在一套吸附床中装填几种不同的吸附剂吸附多种杂质，全部工艺过程操作简单，投资少，可将合成氨厂、炼油厂、制氢或乙二醇化工厂、酒精厂以及燃烧气、分解气等各种气源中的二氧化碳气体进行进一步提纯净化，应用领域广泛。随着吸附精馏法回收精制CO₂工业化技术在多套装置的成功应用，一直被视为工业废气的CO₂通过这一新的回收利用技术正在成为碳资源的有力补充。大连理工大学化工学院继在海城镁砂公司、辽阳金兴化工厂等企业建成共计7万吨／年的CO₂回收装置后，目前辽河炼油厂、湖北化肥厂、锦州石化公司、天津吉华化工公司等采用这一技术设计建造的CO₂回收精制装置也己投产，截至2005年底已经累计创造产值11977万元。采用该法所得的液体二氧化碳产品纯度不但达到国家食品级标准，而且超过美国可口可乐和英国BOC公司企业标准。据介绍，该工艺采取了多项创新技术。针对二氧化碳中不同的杂质，开发出不同配方的吸附剂，分别用于脱除二氧化碳气中的各种重组分，该吸附剂吸附量大，选择性强，产品纯度高。该技术工业应用方便，可在一套吸附床中装填几种不同的吸附剂以吸附几种不同的杂质，并直接使用精馏塔顶排出的轻组分气体作吸附剂再生气，免去了使用高温蒸汽或高纯氮气等外加气体的麻烦，大幅降低了生产成本。