鋼鐵工業是我國CO2排放的重點行業，但對CO2回收利用鮮有研究和工程應用，本文將通過山東某鋼廠石灰窯煙氣CO2回收利用項目，介紹鋼鐵工業煙氣CO2的回收利用情況。

工藝方案

山東某鋼廠對其周邊CO2產品市場調研后，決定回收利用尾氣中CO2，建設一條3萬t/a的食品級CO2生產線，鋼鐵工業生產工藝中，煙氣中CO2質量分數約為15%，其中石灰窯煙氣中CO2質量分數約18%～25%，故選擇在600t/d回轉窯石灰窯上，抽取部分煙氣，建設CO2回收利用生產線。本生產線主要工藝流程包括三大部分:預處理系統、CO2回收系統、精餾深度提純系統。

為了合理有效地對石灰窯煙氣CO2進行回收利用，該鋼廠采取的工藝方案是:首先對回轉窯尾氣凈化去除粉塵等雜質，之后選擇復合MEDA醇胺溶液作為吸收劑回收提純CO2氣體;為了滿足食品級CO2的高要求，采用干法吸附脫除微量的硫化物等雜質，再采用變溫吸附法(TSA)去除微水分;經過上述裝置的提純，CO2質量分數≥99%，對于高濃度的CO2氣體進一步采用低溫分離法，以精餾的形式深度提純CO2。為滿足精餾的條件要求，由外界提供冷原始高濃度CO2氣體首先液化，通過精餾獲得的液態CO2產品，低溫球罐的方式存儲。本項目產品為液態CO2，可采用槽車運輸。工藝路線如圖1。

工藝流程

原料氣預處理

由于原料氣來自石灰窯，已經過袋式除塵器凈化，可實現袋式除塵器排放質量濃度小于10mg/m3。為達到食品級要求，需要深度除塵。選擇濕式旋流板塔式除塵器進行除塵，一方面除去灰塵，另一方面可以降低煙氣溫度，以利后續CO2的吸收。

其一次氣體壓縮增壓

由于原料氣壓力略高于大氣壓，不能滿足系統動力要求，在此工段需要對原料氣壓縮增壓。

有機硫水解

由于后續的脫硫工藝對原料氣中的有機硫脫除能力有限，所以首先需要將煙氣中的有機硫物質轉化成無機硫物質，以便于脫除。根據原料氣氣量、有機硫含量、溫度等，選擇干法有機硫水解工藝。

CO2胺法回收

有機硫水解后的原料氣進入CO2胺法吸收塔塔底，塔頂是來自胺液再生塔的貧胺液，貧胺液與原料氣逆向接觸，吸收原料氣中的CO2，還有硫化物、氫氣、甲烷、氮氣等微量成分。得到解吸后的胺液稱之為貧胺液，經過泵加壓送至吸收塔作為吸收液，如此進行循環工作。

第二次壓縮增壓

為了滿足下游深度凈化裝置和液體CO2產品儲存的要求，根據CO2液化條件，按需要將經過提純后的CO2氣體升壓到2．5MPa以上。

CO2深度凈化

經過胺法提純的CO2氣體，其中還含有微量的硫化物、甲烷等雜質，為了滿足食品級CO2的要求，需要進一步脫除上述物質。采用干法精脫硫，再采用變溫吸附法(TSA)脫除甲烷等微量組分。經過上述提純的CO2氣體需要進一步采用低溫分離法，以精餾的形式深度提純CO2。提純后的液體CO2再經氨液冷至－20℃后進入存儲單元。

該工藝產量為3萬t/a，投資2800萬，贏利水平為400元/t，投資回收期為2．5a。

該項目回收鋼廠石灰窯煙氣中的CO2，變廢為寶，實現資源化利用，項目經濟指標較好，投資回報期短，具有循環經濟示范工程意義，也體現了企業承擔碳減排義務的社會責任感。項目符合國家減排政策，項目技術在電力、建材等行業具有適用性。