钢铁工业是我国CO2排放的重点行业，但对CO2回收利用鲜有研究和工程应用，本文将通过山东某钢厂石灰窑烟气CO2回收利用项目，介绍钢铁工业烟气CO2的回收利用情况。

工艺方案

山东某钢厂对其周边CO2产品市场调研后，决定回收利用尾气中CO2，建设一条3万t/a的食品级CO2生产线，钢铁工业生产工艺中，烟气中CO2质量分数约为15%，其中石灰窑烟气中CO2质量分数约18%～25%，故选择在600t/d回转窑石灰窑上，抽取部分烟气，建设CO2回收利用生产线。本生产线主要工艺流程包括三大部分:预处理系统、CO2回收系统、精馏深度提纯系统。

为了合理有效地对石灰窑烟气CO2进行回收利用，该钢厂采取的工艺方案是:首先对回转窑尾气净化去除粉尘等杂质，之后选择复合MEDA醇胺溶液作为吸收剂回收提纯CO2气体;为了满足食品级CO2的高要求，采用干法吸附脱除微量的硫化物等杂质，再采用变温吸附法(TSA)去除微水分;经过上述装置的提纯，CO2质量分数≥99%，对于高浓度的CO2气体进一步采用低温分离法，以精馏的形式深度提纯CO2。为满足精馏的条件要求，由外界提供冷原始高浓度CO2气体首先液化，通过精馏获得的液态CO2产品，低温球罐的方式存储。本项目产品为液态CO2，可采用槽车运输。工艺路线如图1。

工艺流程

原料气预处理

由于原料气来自石灰窑，已经过袋式除尘器净化，可实现袋式除尘器排放质量浓度小于10mg/m3。为达到食品级要求，需要深度除尘。选择湿式旋流板塔式除尘器进行除尘，一方面除去灰尘，另一方面可以降低烟气温度，以利后续CO2的吸收。

其一次气体压缩增压

由于原料气压力略高于大气压，不能满足系统动力要求，在此工段需要对原料气压缩增压。

有机硫水解

由于后续的脱硫工艺对原料气中的有机硫脱除能力有限，所以首先需要将烟气中的有机硫物质转化成无机硫物质，以便于脱除。根据原料气气量、有机硫含量、温度等，选择干法有机硫水解工艺。

CO2胺法回收

有机硫水解后的原料气进入CO2胺法吸收塔塔底，塔顶是来自胺液再生塔的贫胺液，贫胺液与原料气逆向接触，吸收原料气中的CO2，还有硫化物、氢气、甲烷、氮气等微量成分。得到解吸后的胺液称之为贫胺液，经过泵加压送至吸收塔作为吸收液，如此进行循环工作。

第二次压缩增压

为了满足下游深度净化装置和液体CO2产品储存的要求，根据CO2液化条件，按需要将经过提纯后的CO2气体升压到2．5MPa以上。

CO2深度净化

经过胺法提纯的CO2气体，其中还含有微量的硫化物、甲烷等杂质，为了满足食品级CO2的要求，需要进一步脱除上述物质。采用干法精脱硫，再采用变温吸附法(TSA)脱除甲烷等微量组分。经过上述提纯的CO2气体需要进一步采用低温分离法，以精馏的形式深度提纯CO2。提纯后的液体CO2再经氨液冷至－20℃后进入存储单元。

该工艺产量为3万t/a，投资2800万，赢利水平为400元/t，投资回收期为2．5a。

该项目回收钢厂石灰窑烟气中的CO2，变废为宝，实现资源化利用，项目经济指标较好，投资回报期短，具有循环经济示范工程意义，也体现了企业承担碳减排义务的社会责任感。项目符合国家减排政策，项目技术在电力、建材等行业具有适用性。