工业烟气CO2高效低能耗胺法脱除技术

本世纪中叶之前煤炭等化石能源将一直是中国乃至世界最主要、最可靠的能源，对此产生的环境容量的制约和过量排放CO2带来的全球气候变暖等问题，中国提出了“碳中和、碳达峰”的双碳目标战略，以及教育部提出加强碳达峰碳中和高等教育人才培养体系。

针对目前石油化工、钢铁水泥等行业的CO2排放量大，实际处理量小，缺乏CO2捕集技术与装备等问题，提出研发智能化CO2捕集技术与装备。该项目一方面以有机胺为溶剂，通过系统集成优化与调控，能够有效实现CO2的捕集利用以及胺溶液的解吸再生，同时产品能耗相较于传统设备降低20%，运行成本大幅降低，从而实现高效低的能耗碳捕集技术。另一方面，该项目通过将捕集设备与人工智能相耦合形成全流程智能化操控技术，实现人机交互，能够智能化调控运行参数，为智能化CO2捕获技术的工业应用提供技术支撑与理论指导，实现全流程的智能化操控技术。

创新性：从碳捕获技术的关键基础理论的研究入手，通过创制高效吸收剂和低耗解吸催化剂，开发了吸收-催化解吸的高效低能耗的CO2捕集工艺。实现现有CO2技术的成本的大幅度降低。

先进性：①高效溶剂技术比同类技术能耗降低了40%；②固体酸催化剂技术比同类能耗降低了35%。

本项目实现了吸收工艺与催化工艺的系统耦合，同时建造了一套全流程的样机。随着“双碳”目标的确立，我国对CO2的排放限制愈加严格。因此，针对大规模工业烟气低浓度CO2捕集技术开发对于电力、钢铁、水泥、石油化工的产业发展极具前瞻性和重大的现实意义。

该技术可大幅度降低现有CO2捕集过程的能耗与成本，有望突破CCUS工程化和规模化关键技术瓶颈。相关技术还可以用于火电、钢铁、水泥等企业产生的CO2捕集过程，对于促进能源和化工企业的快速发展，建设可持续发展的能源化工产业链，加速实现能源清洁利用和低碳生活具有重要意义。

图1.本项目应用现场

图2.本团队技术服务现场图

本技术面向电力、钢铁、水泥、石油化工等大规模工业烟气中低浓度的CO2的分离与纯化，能够实现的烟气中CO2高效低能耗脱除，达到减碳的目标。

1.高CO2排放行业碳减排

高效低能耗的CO2捕集技术可以用于石油化工、电力、钢铁水泥等高碳排放行业，实现工业领域的低成本的减碳需求，本项目智能化CO2捕集装备，通过系统集成优化与调控，能够降低捕集过程的溶剂损耗，减少有机胺溶液的用量，降低原料成本，满足各行业对于碳捕集和封存的成本需求，以及政府实现双碳目标的技术需求，助力其完成相应的CO2排放指标。

2.碳中和领域人才培养及科学研究

为贯彻《中共中央国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》，推进高等教育高质量体系建设，提高碳达峰碳中和相关专业人才培养质量。提出实现碳达峰碳中和，是对加强新时代各类人才培养提出了新要求。本项目生产的设备实现了吸收-解吸一体化运行，一个设备即可完成全流程的循环实验；同时实现了测量仪器的一体化和智能化，可直接简单地通过人机交互进行数据读取、实验操作等，有着高精度和易操作的优点；还安装了声光报警系统，保障实验安全，满足高校及科研机构对于CCUS设备的教学需求和科研需求，目前已用于北京理工大学的本科实验教学，助力碳中和领域的人才培养。

3.碳中和领域专业技术人员培训

目前，碳中和领域专业人才不足，本项目将在设备销售的基础上增加科研测试服务与人才技能培训，提供工业园区、能源消耗型工厂长期优质的设备维护与检修等售后技术服务，助力完成政府的“双碳目标”规划和社会的碳捕集普及推广，并对相关行业人员进行专业技术培训服务。

1.潜在市场规模

中国2022年碳排放总量为114亿吨CO2，其中工业领域CO2排放量占比达到50%以上，到2060年这些领域都需要达成相对为零的减排目标。而目前我国碳捕集的容量不到100万吨/年，因此我国需大力发展节能减排技术，升级减排技术与装置，其中工业减排所需市场规模巨大。在人才培养领域，目前全国高校的碳中和人才培养刚处于起步阶段，从事CO2捕集研究的高校与研究员，均需要相关技术与装备进行教学和科研研究。目前高碳排放领域的从业人员的碳捕集专业知识匮乏，需要大量专业技术理论的学习与相关设备技术的培训。由上面可以得出，我国碳排放方面对于工业技术和人才培养的需求缺口庞大，具有巨大的发展潜力。

2.核心竞争力

与传统有机胺捕集技术与装备的高成本和复杂性等特点相比，本项目产品具有高捕集率、低解吸能耗、小型化、吸收-解吸一体化、智能化等特点，具有更高的安全性、更低的操作难度以及更低的场地和维护需求。本产品性能优良，在智能化上实现突破，具备良好的CO2捕集性能。与传统有机胺捕集技术与装备相比较，可节省溶剂成本以及降低能耗成本，从而提高产品收益。

3.成本及收益分析

与传统有机胺捕集技术与装备相比较，与传统有机胺CO2捕集技术与设备比较，捕集效率提高了5％，捕集能耗降低了超过20％，可为客户节省15%的人力成本及溶剂成本。盈利方式主要来自设备销售、技术支持与服务、人才与技能培训、设备升级费用四个方面。