低溫冷凝式CO?捕集是利用CO?在-5~-45℃溫區(qū)飽和蒸氣壓下降而凝結(jié)的物理分離方法。本文介紹其工藝原理、系統(tǒng)流程、關(guān)鍵參數(shù)、與化學(xué)吸收法的分類對(duì)比，以及工業(yè)煙氣碳捕集的選型要點(diǎn)與運(yùn)行維護(hù)。

一、什么是低溫冷凝式CO?捕集

低溫冷凝式CO?捕集是指利用二氧化碳在不同溫度、壓力條件下飽和蒸氣壓的差異，通過(guò)壓縮與降溫使煙氣或工藝尾氣中的CO?達(dá)到過(guò)飽和狀態(tài)并凝結(jié)為液相，從而實(shí)現(xiàn)二氧化碳與氮?dú)狻⒀鯕獾炔荒龤怏w的物理分離。該方法屬于物理分離路線，不依賴化學(xué)吸收劑，因此系統(tǒng)組成中不含生產(chǎn)塔與溶劑循環(huán)單元。

二、低溫冷凝式CO?捕集的工藝原理與流程

在-5~-45℃的溫區(qū)內(nèi)，CO?的飽和蒸氣壓隨溫度降低而顯著下降。當(dāng)混合氣體在加壓狀態(tài)下被冷卻至該溫區(qū)時(shí)，CO?分壓超過(guò)其對(duì)應(yīng)的飽和蒸氣壓，發(fā)生相變由氣相轉(zhuǎn)為液相，而不凝氣體仍維持氣態(tài)，由此在分離器內(nèi)形成氣液兩相。溫度越低、壓力越高，CO?的凝結(jié)份額越大，捕集回收率相應(yīng)提高。

典型流程包括：原料氣預(yù)處理（除塵、脫水、除硫）→壓縮增壓→級(jí)間冷卻→深冷冷凝器（在-5~-45℃區(qū)間換熱）→氣液分離器→液相CO?節(jié)流或儲(chǔ)運(yùn)→不凝氣排放或回用。預(yù)處理環(huán)節(jié)尤為關(guān)鍵，若游離水未被充分脫除，低溫下結(jié)冰會(huì)堵塞換熱通道與節(jié)流部件，破壞連續(xù)運(yùn)行。

三、關(guān)鍵工藝參數(shù)

關(guān)鍵參數(shù)包括：操作壓力（需將CO?分壓提升至足以在目標(biāo)溫度下凝結(jié)的水平）、冷凝溫度區(qū)間（-5~-45℃，依氣源組成與回收率目標(biāo)選取）、氣體預(yù)處理后的露點(diǎn)（一般要求低于冷凝下限對(duì)應(yīng)安全值以避免結(jié)冰）、換熱器傳熱溫差，以及節(jié)流后的儲(chǔ)運(yùn)壓力。參數(shù)選取需在回收率與制冷能耗之間取得平衡，避免過(guò)度降溫導(dǎo)致單位電耗上升。

四、運(yùn)行維護(hù)要點(diǎn)

日常維護(hù)在于低溫冷源的連續(xù)穩(wěn)定與換熱面的防堵防垢。應(yīng)定期檢測(cè)-5~-45℃制冷機(jī)組的蒸發(fā)溫度與制冷劑循環(huán)狀態(tài)，監(jiān)控預(yù)處理系統(tǒng)的脫水效果，防止冰堵。對(duì)氣液分離器液位與節(jié)流閥開度實(shí)施周期性校準(zhǔn)，并記錄不凝氣排放組成，以評(píng)估捕集效率與系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。

無(wú)錫冠亞恒溫制冷技術(shù)有限公司長(zhǎng)期從事工業(yè)溫控與低溫制冷設(shè)備的研發(fā)制造，可根據(jù)用戶的氣源組成、目標(biāo)回收率及現(xiàn)場(chǎng)工況，提供適配-5~-45℃溫區(qū)的CO?冷凝捕集冷源設(shè)備及配套低溫制冷機(jī)組，支撐碳捕集系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。