新日铁住金ESCAP®低能耗CO2分离工

近年来，许多国家开展钢铁工业CO2捕捉与封存（CCS）技术研究。在CCS成本中，CO2捕捉成本约占70%，因此，降低CO2捕捉成本是CCS首先要解决的问题。目前钢厂开发的CO2捕捉工艺主要以化学吸收法和物理吸附法为主，并在试验规模取得成本降低的效果。
化学吸收法是利用CO2气体呈酸性的特点，用弱碱性物质进行吸收，然后加热使其解吸，从而达到分离CO2的目的。目前典型的化学吸收剂有烷基醇胺、氨水、热钾碱溶液等，CO2回收率能达到90%，纯度能达到99%以上，但吸收剂解吸CO2时需加热升温，能耗比其他CO2回收技术要高，例如采用MEA作为吸收剂时，标准CO2分离回收能耗约为4.0GJ/tCO2。因此，开发低成本化学吸收法除了吸收剂外，低能耗也是工艺开发的关键之一。
基于此，新日铁住金开发了ESCAP®（能源节约CO2吸收工艺）低能耗CO2分离工艺，采用的吸收剂是新日铁住金与日本地球环境产业技术研究机构（RITE）、日本东京大学合作COCS项目时联合开发的新型胺液RN，原料气为炼铁厂的高炉煤气，解吸热为炼铁厂内尚未利用的低品位余热。
为了验证此工艺，新日铁住金首先于2005年在君津厂4号高炉建设了CO2回收量为1t/d的CAT1试验装置，用于分离捕捉高炉煤气中的CO2。CAT1试验成功后，于2010年又建设了CO2回收量为30t/d的试验装置CAT30（1年可回收1万tCO2），试验时根据设定的工艺条件对吸收剂性能进行了改良，将CO2吸收能力提高30%，同时降低了CO2再生温度，已将工艺能耗从最初的4.0降到了2.3GJ/tCO2，下降了40%以上，未来目标是降到2.0GJ/tCO2，即CO2单位分离成本降到2000日元/（t1日元≈0.05RMB）。
ESCAP系统主要由吸收塔、再生塔和再沸器构成，其中吸收塔吸收CO2，再沸器加热吸收液，再生塔使CO2再生。作为化学吸收法分离CO2的工艺，ESCAP工艺的优点是再生温度低，当再生温度为95℃时，CO2回收率可达到90%，因此钢厂内110℃以下的低品位蒸汽也可用于CO2再生。另外，新开发的胺液对设备腐蚀较小，当设备采用的钢种为SS400和CORTEN时，在原料气和净化气处没有腐蚀，在再生塔入口和再生塔出口稍有腐蚀。
目前新日铁住金已经接到了一套ESCAP商业化设备订单，订购方为日本AirWaterInc公司，该公司计划在新日铁住金的室兰厂建设液化CO2生产车间，回收炼铁厂热风炉废气中的CO2，预计液化CO2产量为120t/d。
（来源：钢铁产业）