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淺析低溫甲醇洗尾氣中二氧化碳的回收利用

文檔作者：吳勝軍，楊磊，馮德林，李凱，李瑩		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年05月12日
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上一篇：宏基因組技術(shù)在環(huán)境保護及污染改善中的應(yīng)用

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2013年4 J】笫36卷第2期六怠儆 I,arge Scale Nitrogenous Fertilizer IndustryApr．201 3V01．36 N0．2淺析低溫甲醇洗尾氣中二氧化碳的回收利用吳勝軍，楊磊，馮德林，李凱，李瑩(航天K征化?！跧‘科股份_r限公叫蘭州分公司．f{t肅蘭州730050)摘要：介紹低溫甲醇洗I：藝特點，闡述吸附精餾法二氧化碳回收技術(shù)原理及Ifj醇洗配套該技術(shù)的工藝特點．通過對：氧化碳用途及經(jīng)濟性分析．采用吸附精餾法回收甲醇洗尾氣中二氧化碳．11，實現(xiàn)低碳減排．經(jīng)濟上r叮行．ti日41-效地保護生態(tài)環(huán)境。關(guān)鍵詞：低溫甲醇洗_二氧化碳節(jié)能減排 回收利用近{F來隨著正『j由、煤、天然氣等化【：原料的大量使用，使大氣中CO：的含量逐年增加．／fi儀造成嚴(yán)重的環(huán)境污染．義浪費了窄貴的碳資源。、如何降低CO，的排放量，實現(xiàn)CO，的網(wǎng)收與綜合利，L}j，已成為世界各閆{‘分關(guān)注的問題之一i川。CO，作為一種‘莨貴的碳資源。被廣泛應(yīng)用于如化學(xué)合成、石油開采、機械加I：、嫻絲膨化、農(nóng)、Ik施肥、消防滅火、食品及醫(yī)藥衛(wèi)生等多種領(lǐng)域．隨著新技術(shù)的開發(fā)和J簋用領(lǐng)域的拓寬．CO，的市場需求會逐年增加．閑此．CO，的分離叫收及綜合利用有著廣闊的市場前景：。、f|前，對于大型煤制合成氨、合成甲醇等項目配套低溫【_}】醇洗_T藝中CO，同收率儀達65％左右．放空尾氣中CO，含量仍高達70％以～j：．岡此．低溫甲醇洗尾氣中C0，同收利』+j倍受、【p界的關(guān)注．、l低溫甲醇洗工藝1．1 I：藝流程低溫|}I醇洗凈化裝置丁I藝流程如圖1所示。變換氣經(jīng)換熱器降溫分離出水分后．進入硫化氫吸收塔和二氧化碳吸收塔。在貧甲醇洗滌吸收下除去所有的H：S、CO：等組分后，凈化氣由二氧化碳吸收塔塔頂引出送后續(xù)r段。吸收r H，S和CO，的甲醇富液經(jīng)減壓后在中壓閃蒸塔閃蒸{I{溶解的氫氣及少量CO，等氣體．閃蒸7 e經(jīng)JIi縮后送入原料氣中M收有效成分。從中胝閃蒸塔卜．部f¨米的富甲醇溶液送入二氧化碳汽提塔／解吸塔．富甲醇溶液在■氧化碳汽提塔／解吸塔I段閃蒸ff{大部分溶解的CO，．塔頂?shù)玫降腃O：產(chǎn)品氣送合成T段，塔底得到CO，含量較低而且溫度也較低的富H，S甲醇溶液．富硫化氫甲醇經(jīng)二氧化碳汽提塔／解吸塔循環(huán)泵加壓換熱后送熱再生塔。二氧化碳汽提塔／解吸塔Ⅱ段頂部尾氣經(jīng)換熱同收能量及洗滌后高點放空。熱再生塔頂?shù)玫紿，S濃度較高的酸性氣．送硫回收工段。經(jīng)再生后的貧甲醇經(jīng)貧甲醇泵加壓換熱后送二氧化碳吸收塔循環(huán)使用．塔底含水甲醇廢液經(jīng)處理達標(biāo)f『j排…系統(tǒng)㈦1 低濉I…4j!洗凈化】芝流氍1．2尾氣流量及組成以30萬噸合成氨配套低溫甲醇洗為例．尾氣中CO：的排量為30000m3／h，按年操作7200h計收稿It期：2012—09—29：收到修改稿f1期：2013—01—22。作者簡介：父勝乍，見，1982年…生，rr程師，碩士，2009年畢業(yè)于四川大學(xué)化學(xué)I．藝∞Ik．現(xiàn)相；航天長征化學(xué)丁程股份有限公司蘭州分公司從粵煤化1i領(lǐng)域沒汁T作。聯(lián)系電話：093l一2662129；E—mail：sjw20ll@163．(101i3。，萬方數(shù)據(jù)74 Z冱镅 201 3年第36卷算，每年排放CO：約42萬噸。煤制合成氨配套低溫甲醇洗工藝典型的尾氣組成如表1所示。從表1看出，低溫甲醇洗_r：段排放的尾氣中主要為CO：(73．1622％)襯1 N：(25．247 8％)，還有少量的CO、H：和H：0。根據(jù)低溫甲醇洗理論計算尾氣中甲醇、硫化氫、甲烷等含量為零，但在開車初期、…現(xiàn)故障或裝置運行不穩(wěn)定時尾氣中可能含有少量的甲醇、硫化氫、甲烷等組分。表1低溫甲醇洗工段排放尾氣組成疰：溫J芟12．06 oC，脈力0．1l MPa。低溫甲醇洗排放的尾氣中主要組成為C0，和N，．都為惰性氣體，化學(xué)及物理性質(zhì)相近，可在液化狀態(tài)下．通過沸點的不同將其分離：尾氣中含有少量的甲醇、硫化氫、H，0等組分可通過吸附干燥的方法有效去除。岡此．從尾氣的組成和性質(zhì)分析，采用吸附精餾法CO，回收T豈是合理的。2吸附精餾法二氧化碳回收工藝2．1 工藝流程吸附精餾法利用CO，的沸點與其他氣體不同進行分離．比CO，沸點高的重組分用不同吸附劑脫除．比CO，沸點低的輕組分朋精餾方法分離脫除．得到純度在99．99％以上的CO，產(chǎn)品131。該工藝適用于CO，產(chǎn)品純度要求高、義需要液化儲運的場合，、H 2 吸J圳{污t蹦濁一札1匕f以…q父L藝__：jiL性吸附精餾法二氧化碳回收T藝流程如圖2所示．原料氣(尾氣)經(jīng)緩沖分水后進入壓縮機增壓到2．5MPa．冷卻(溫度小高于25℃)分離水分后進入干燥脫硫床．原料2毛在干燥的同時經(jīng)吸附脫除微量的甲醇、硫化氫等雜質(zhì)，再經(jīng)過冷卻器降溫后進入吸附床．脫出水分等組分．最后原料氣經(jīng)預(yù)冷器、氨冷液化器冷卻至一8℃下液化．液化后的原料氣一部分去閃蒸罐．閃蒸罐頂部分離出未液化的不凝氣高點放空．I、人】蒸罐底部分離_}{j液態(tài)CO，經(jīng)節(jié)流降壓至2．2 MPa后送Tj砂級CO，產(chǎn)品儲罐．-r．、Jk級CO，產(chǎn)品經(jīng)裝車送往用戶：液化后的另一部分原料氣送精餾塔進行精餾分離除去qJ烷、氮氣等輕組分．在精餾塔底部得到純凈的液態(tài)CO，產(chǎn)品．CO，產(chǎn)品經(jīng)節(jié)流降壓至2．2 MPa后送食品級CO，產(chǎn)品儲罐．食品級CO，產(chǎn)品經(jīng)泵裝乍送往用戶。2．2 甲醇洗尾氣同收配套吸附精餾法特點1)低溫甲醇洗尾氣可連續(xù)供應(yīng)，lk,“qk大、CO：濃度高、氣體壓力波動小，氣源穩(wěn)定。2)T藝流程簡單，操作方便．既可生產(chǎn)T、Ik級CO，產(chǎn)品．又可生產(chǎn)食品級CO，產(chǎn)品．市場應(yīng)變能力強。3)尾氣液化所需的液氨可『}={低溫甲醇洗氨冰機提供，既節(jié)省設(shè)備投資，減少r與地面積，義可保證穩(wěn)定的冷量來源：精餾過程采川熱泵技術(shù)，利用塔頂排f}{的熱量來加熱再沸器．減少能繁消耗．4)吸附f燥系統(tǒng)可有效去除尾氣中微量的甲醇、硫化氫、水等組分；通過閃蒸、精餾可除去甲烷、氮氣等組分，CO，產(chǎn)品凈化度高，產(chǎn)品質(zhì)量可滿足國家食品級標(biāo)準(zhǔn)要求。5)吸附精餾可利用全廠公用丁程系統(tǒng)．能耗低，生產(chǎn)成本低，產(chǎn)晶利潤空問大，投資州收期短。6)吸附精餾T藝可采用I)CS自動化控制和調(diào)節(jié)．自動化水平高。7)吸附精餾法CO，生產(chǎn)能力大．“丁實現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)．并且液態(tài)CO，產(chǎn)品方便運輸。2．3 C0，產(chǎn)品的用途1)石油開采，、CO，氣體易溶于油和水中．當(dāng)它大量溶解于原油中時，ir以使原油體積膨脹、黏度下降．還可以降低油水問的界面張力aI。岡此，CO，叮作為助采劑以提高油田采油率．降低油田開采成本．還能解決■氧化碳的封存問題．保護火氣環(huán)境。2)化T。、CO，氣體保護焊接是一種高效率、低成本的焊接方法．與手T電弧焊相比．『：{動CO，氣萬方數(shù)據(jù)第2期 吳勝軍等．淺析低溫甲醇洗尾氣中二氧化碳的回收利用 75體保護焊接的功效可提高2～5倍．半自動可提高1～2倍，能耗下降50％[51；液體C02用于煙絲膨化處理。可使每箱香煙節(jié)約5％～6％的煙絲．并提高煙絲的質(zhì)量；CO：可用于泡沫塑料發(fā)泡劑、堿性污水處理，及生產(chǎn)甲醇、碳酸鈉等無機化工產(chǎn)品，在合成高分子化合物、染色方面都有著重要的應(yīng)用E6]；CO：固化作為干冰可廣泛用于人工降雨、消防、金屬冶煉、鑄造及核工業(yè)等領(lǐng)域。具有廣闊的市場前景。3)農(nóng)業(yè)及食品。溫室里直接施用CO：作肥料，利用植物根部吸收CO：，可以增進植物的光合作用，增加蔬菜的生長速度，提高產(chǎn)量，增加經(jīng)濟效益[引。在食品領(lǐng)域CO：主要用于食品的冷凍、冷藏、滅菌、防霉、保鮮等；CO：用于超臨界萃取，從植物中提取香料、油脂、咖啡等，為保持食品市場競爭和高檔食品的保鮮需要，液體和固體CO：將在食品加工行業(yè)占領(lǐng)巨大的市場[引。2．4經(jīng)濟性分析近年來隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，CO：需求消費量逐年增長．而CO，的生產(chǎn)往往受資源限制，CO：產(chǎn)品一直處于供不應(yīng)求的狀態(tài)。因此．尾氣中二氧化碳回收經(jīng)濟效益非?？捎^。表2工程投資及技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)年建設(shè)規(guī)模／萬噸 2總投資／萬元設(shè)備投資／萬元基建／萬元安裝費／萬元其他／萬元年銷售收入／萬元年制造成本／萬元年銷售稅金／萬元年利潤／萬元利潤率．％投資回收期／a目前。國內(nèi)市場CO：產(chǎn)品需求量增長速度為15％～20％，2007年國內(nèi)的C02市場年需求量約195萬噸．而生產(chǎn)能力近89萬噸，其中食品級26萬噸，市場需求空間較大[引。近年來CO：市場價格逐步升高．生產(chǎn)規(guī)模也不斷擴大。表2為年產(chǎn)2萬噸食品級液體二氧化碳回收工程投資及技術(shù)經(jīng)濟數(shù)據(jù)，其中食品級CO：產(chǎn)品價格以500元／t、CO：產(chǎn)品的生產(chǎn)成本以230元／t計算。年利潤365萬元．投資回收期約2．74a。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，CO：的市場需求越來越大，二氧化碳回收工藝也不斷成熟．生產(chǎn)規(guī)模逐漸擴大．近年來國內(nèi)投產(chǎn)的二氧化碳回收工程如表3所示。表3二氧化碳回收工程實例編號 工程項目1 中國石油錦州石化六陸公司年產(chǎn)3萬噸食品級二氧化碳回收工程2 中國石油遼河油田石化公司年產(chǎn)3萬噸食品級二氧化碳回收工程3 山東飛達化工科技有限公司年產(chǎn)2萬噸食品級二氧化碳回收工程4 河南心連心化肥有限公司年產(chǎn)3萬噸食品級二氧化碳回收工程5 惠州凱美特氣體有限公司年產(chǎn)10萬噸二氧化碳回收工程6 宜城環(huán)能氣體有限公司年產(chǎn)12萬噸二氧化碳回收工程7 江蘇索普天辰有限公司一期年產(chǎn)20萬噸食品級二氧化碳回收工程8 江蘇索普天辰有限公司二期年產(chǎn)30萬噸食品級二氧化碳回收工程9 江蘇恒盛化肥有限公司年產(chǎn)30萬噸二氧化碳回收工程3結(jié)論綜上所述。CO：既是一種來源廣泛、廉價易得的基本化工原料．又是可回收利用的環(huán)保型產(chǎn)品，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛．市場潛力十分巨大。利用吸附精餾法回收低溫甲醇洗工藝放空尾氣中的CO：組分，具有氣量大、CO：濃度高、氣體壓力波動小、工藝成熟可靠、操作簡單、能耗低、占地面積小、自動化程度較高、投資回收期短、經(jīng)濟效益顯著的特點，通過對CO：用途及經(jīng)濟性分析，該CO：回收工藝在資源回收利用．實現(xiàn)低碳減排上具有經(jīng)濟可行性和環(huán)境保護的重大意義。參考文獻[1]張衛(wèi)峰，李振華．大型煤化工項目二氧化碳回收利用的重要性[J]．科技信息，2008，23(1)：673—674．[2]夏明珠，嚴(yán)蓮荷．二氧化碳的分離回收技術(shù)與綜合利用[J]．現(xiàn)代化工，1999，19(5)：2-5．[3] 趙昌富．化肥生產(chǎn)過程C02回收環(huán)保技術(shù)項目開發(fā)分析[C]．全國氮肥與甲醇技術(shù)交流及業(yè)務(wù)洽談年會。2009：304—310．[4]黃黎明，陳賡良．--K49碳的回收利用與捕集儲存[J】．石油(下轉(zhuǎn)第84頁)啪枷ms!m㈣枷m弼；塞抓萬方數(shù)據(jù)支怠儆 2013年第36卷屏堵渣機率。2)擴大原料煤資源。積累混配煤使用經(jīng)驗，完善入爐煤種預(yù)評價和后評估數(shù)據(jù)庫．為優(yōu)化配方和擴大原料煤資源提供技術(shù)支持。3)延長高溫高壓飛灰過濾器濾芯使用壽命。制定濾芯特護指令。確保反吹閥門工作正常；制定濾芯再生程序和質(zhì)量檢驗程序．控制濾芯再生質(zhì)量．只有經(jīng)檢驗合格的濾芯才能再次投入使用。濾芯清洗一般不超過2次；關(guān)注國產(chǎn)陶瓷濾芯、金屬濾芯和保安濾芯的試用情況。4)預(yù)防十字吊架結(jié)垢。優(yōu)化激冷比、水氧比和人爐煤配方，預(yù)防十字吊架結(jié)垢，延長開車周期。5)預(yù)防合成氣管道泄漏。充分利用RBI專家系統(tǒng)的歷史檢測數(shù)據(jù)。完善預(yù)防性管線檢測計劃。做到定點定時檢測。消除隱患。利用大修機會對所有合成氣管線和相關(guān)的管線進行全面的檢測。對腐蝕嚴(yán)重的管道進行更換處理。合成氣激冷氣壓縮機進、出口管線和返回管道材質(zhì)可升級為內(nèi)襯Inconel 825的復(fù)合碳鋼管道。6)提高煤燒嘴使用壽命。改進煤燒嘴頭部設(shè)計。開發(fā)和試用國產(chǎn)新型粉煤燒嘴。7)優(yōu)化氣化操作，提高氣化效率。確保排渣穩(wěn)定的前提下．結(jié)合開發(fā)適宜煤種．優(yōu)化入爐煤配方。提高灰熔點到1 350～1430℃。逐步提高氣化爐操作溫度，降低灰渣中碳含量，提高碳轉(zhuǎn)化率到98％以上．5結(jié)束語中國石化3套殼牌粉煤氣化裝置經(jīng)過6年多的運行，通過開展技術(shù)攻關(guān)、實施技改項目、創(chuàng)新煤質(zhì)管理體系、優(yōu)化工藝控制、推進設(shè)備的預(yù)防性維修管理。裝置運行可靠性正不斷提高。SHELL COAL GASIFICATION RI仆刪G ANALYSIS多緬Changbao(Chemical Dept ofSINOPEC，Beijing 100728)Abstract：This paper presents running performance of 3 Shell coal gasification plants in SINOPEC，summarizing long-time running experience，analysing bottleneck limiting further extension of running time andaddressing next technical breakthrough direction．Key words：Shell coal gasification；bottleneck；technical breakthrough(上接第75頁) [7] 申樹芳，王換榮．二氧化碳的排放與分離控制技術(shù)簡介[J]．與天然氣化工，2006：354—358． 化學(xué)教學(xué)。2008，21(2)：72—73．[5] 李慶釗，趙長遂．燃煤電站二氧化碳控制技術(shù)研究[J]．鍋爐 [8]房昕．溫室氣體二氧化碳的分離回收與綜合利用[J]．青海技術(shù)，2007，38(6)：65-69． 環(huán)境，2009，19(1)：34—38．[6]高潔，郭斌．溫室氣體二氧化碳的回收與資源化[J]．污 [9]張輝，羅 玉．二氧化碳的資源化利用[J]．遼寧化工，染防治技術(shù)，2007，20(1)：56—59． 2011，40(6)：601—607．DISCUSSION ON RECoVER AND UTILIZATIoN OF C02 FROMRECTISoL TAIL GASWu Shengjun，Yang Lei，F(xiàn)eng Delin，Li尉，Li Ying(Lanzhou Branch ofChangzhengEngineering Co．，Ltd．，Lanzhou 730050)Abstract：An introduction is siven to the rectisol process linked up with the pulverized coal-basedsynthetic ammonia．An analysis for flow-rate and composition of tail gas is made．The technical characteristicsof adsorption and rectification of C02 recover technology matching with the rectisol unit is discussed．The re—sult indicates that adsorption and rectification of C02 recover technology has great importance in the compre—hensive utilization of resources，lowering down carbon emission，economic benefits and ecological protection．Key words：rectisol；C02；energy saving and emission reduction；recover and utilization

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