细数主流的烟道气CO2纯化方案

在工业生产领域中，电厂、锅炉厂、石灰窑、水泥厂所排放的尾气中，通常会含有8~35%的CO₂，想要实现资源再利用，可对原料气中的CO₂进行回收纯化。

回收纯化CO₂的意义深远多维，回收纯化工艺也多种多样；在实际应用中，应当综合考量原料气浓度、处理规模及经济性等因素，合理选择适配方案，以便将CO₂从复杂的原料气中高效回收纯化。以下介绍3种常见的CO₂ 纯化工艺；

1、变压吸附纯化工艺

利用吸附剂（分子筛）在不同压力下对CO₂作选择性吸附（加压吸附，降压解吸），实现CO₂的分离与富集。

工艺流程

先将原料气进行脱硫与降温，然后增压，让原料气中的CO₂被分子筛吸附，同时让N₂、H₂、CH₄等通过吸附床层，从而实现CO₂的分离。

特点

该方法对原料气的预处理要求较高，需要去除其中的水分、颗粒物等杂质，以免影响吸附剂的性能；单级PSA可以获取纯度70-90%的 CO₂（纯度可调），也可以多级PSA+膜耦合使用，适应于多种场景需求。

2、化学吸附纯化工艺

采用化学溶剂（胺液）与CO₂反应（R-NH₂ + CO₂ + H₂O ⇌ R-NH₃⁺ + HCO₃⁻），形成不稳定的盐；然后再通过升温，让化学反应逆向进行，释放出CO₂，从而达到对CO₂吸收分离的目的。

工艺流程

将原料气进行降温、除尘、脱硫；然后让“贫液”（已再生，吸收能力强的溶液）与预处理后的气体中的CO₂反应形成不稳定的盐；这时，富含CO₂的溶液（常称为“富液”）会从吸收塔底部流出。随后，“富液”会被加热至100-120°C。让化学反应逆向进行，从而释放出被回收的CO₂，得到高纯的CO₂气体。而CO₂被剥离后的溶液，会恢复再生能力，重新变为 “贫液”，等待进入下一轮的吸收循环。

特点

该方法具备高选择性，能针对性地与CO₂反应，即使是低浓度的CO₂（占比10-15%）的混合气中也能高效捕集CO₂。但再生过程需要大量热能（蒸汽），所以整体能耗偏大，另外烟道气中的氧气等杂质会导致胺液降解，也会增加使用成本与环境负担。

3、低温分馏纯化工艺

利用原料气中不同组分的沸点差异，通过低温冷凝和精馏分离实现CO₂分离的方法。

工艺流程

对原料气（如燃煤电厂烟气、化工厂尾气等）压缩并预处理，去除原料气中的水分、硫化物、氮氧化物等杂质；然后再降温，让压缩预处理后的气体中沸点较高的组份（主要是CO₂）先冷凝成液体，而沸点较低的组份（如N2、O2）则仍保持气态。部分冷凝形成的气液混合物被引入到一个叫“精馏塔”的设备。经过在塔内多级、反复的冷凝与蒸发，最终在塔底得到高纯度的液态CO₂。

特点

该方式能耗高，但产出的CO₂纯度也极高，适合处理大规模的原料气，对于需要同时回收氮气（N₂）等资源的场合也很适合。