CN100491245C - 利用水泥窑尾气制备食品级液体二氧化碳的方法 - Google Patents

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Abstract

一种利用水泥窑尾气制备食品级液体二氧化碳的方法，以炉窑尾气为气源，生产过程为：除尘、升压、一次脱硫、溶液吸收CO2、升温解吸、分离CO2、二次脱硫、干燥、液化，上述溶液吸收CO2的吸收液是钾碱复合活化溶液，吸收CO2至达到气液平衡，上述炉窑尾气为水泥窑尾气。本发明利用水泥炉窑尾气，变废为宝，有利于水泥行业环境污染治理和循环经济的发展。

Description

利用水泥窑尾气制备食品级液体二氧化碳的方法
技术领域
本发明属于化工产品的制备技术，特别是一种利用水泥窑尾气制备食品级液体二氧化碳的方法。
背景技术
提纯制备CO2的方法有多种，大致可以分物理法和化学法两类。物理方法包括物理溶剂吸收法，吸附分离法，薄膜渗透法和低温蒸馏法。物理溶剂吸收法具有与化学吸收法相似的特点，利用液体吸收剂对CO2的溶解度与其它气体组分不同而进行分离.常用的溶剂有水、甲醇、碳酸丙烯酯等。膜分离法是以各种气体在薄膜材料中的渗透率不同来实现分离的方法，用于CO2分离的膜分离器有中空纤维管束和螺旋卷式两种，目前该法必须与其它分离工艺结合使用。吸附分离法则是利用吸附剂的平衡吸附量随组分分压或体系温度变化而不同的特性行分离操作的，纯属一简单的吸附—解吸物理过程，具有工艺简单、无毒、无污染(不污染环境和气源本身)的特点，同时也不存在吸收法所要求的溶剂配制和溶剂损耗等问题。但这种方法受原料气中CO2组分制约，CO2含量低时，能耗非常大。低温蒸馏法利用甲烷和CO2组份间沸点的差异，以蒸馏方法将CO2分离出来，主要应用于一些富含CO2的气田回收CO2，供二次采油用。
本发明涉及的化学方法则利用CO2为酸性气体，可以与碱性物质反应的原理进行吸收分离。常用的碱性吸收剂有：碱金属碳酸盐水溶液，一乙醇胺(MEA)水溶液等。其中碳酸钠溶液吸收法具有工艺技术成熟、设备简单和投资少的特点，国内大多数生产企业是以石灰窑气为气源的工厂采用此法生产商品CO2，但该法的主要缺点是生产率低。
水泥窑尾气与普通窑炉尾气从气源成份上看有其相似性，又有其特殊性。水泥窑尾气以其成份复杂而且CO2含量偏低为特点，水泥窑尾废气中，CO2为10.0～15.0％，其它组份有N2、O2、SO2、H2S、COS、CS2、NOx、粉尘等，其中COS、CS2与MEA发生不可逆反应、同时气体中O2含量高，若采用常规碱液吸收法，会发生MEA降解严重，溶液活性组分消耗量大的特点。
中国专利“一种食品及液体二氧化碳的生产方法”(CN1147428C)和“食品级二氧化碳生产方法”(CN1171783C)公布了两件专利，两项专利涉及的技术内容主要是利用较洁净气源用物理方法除杂，与本发明方法有本质区别。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种利用水泥窑尾气制备食品级液体二氧化碳的方法。
本发明的目的按下述方案实现：一种利用水泥窑尾气制备产食品级液体二氧化碳的方法，以炉窑尾气为气源，生产过程为：除尘、升压、洗涤、一次脱硫、溶液吸收CO2、升温解吸、分离CO2、二次脱硫、干燥、液化，上述溶液吸收CO2的吸收液是钾碱复合活化溶液，吸收CO2至达到气液平衡，上述炉窑尾气为水泥窑尾气；
所述钾碱复合活化溶液含有重量百分比为10—30％碳酸钾、0.5—5％的二乙醇胺、0.5—5％的2-氨基—2-甲基—1-丙醇，其余为水。
本发明与现有技术相比具有以下突出效果：第一：产品纯度高，产品纯度可达99.9％以上，达到国际食品级的标准；第二：工艺简单：原料气的几种杂质组份，可以一步除去；第三：操作简便、能耗低；一般都在常温和常压下操作，设备简单；第四：吸附剂寿命长：吸附剂装填完毕后，一般使用十年以上；第五：利用水泥炉窑尾气，变废为宝，有利于水泥行业环境污染治理和循环经济的发展。
具体实施方式
本发明所包括下述生产工艺步骤：步骤一：水泥窑尾原料气预处理工序：水泥窑气经袋收尘器除尘、引风机升压至3000Pa进入洗涤塔底部，出塔气体经水分离除掉机械水后去鼓风机升压；经冷却后的窑尾气去洗涤塔底部，出塔气体SO2脱除率大于95％，H2S脱除率达到40～50％，CO2损失率控制5％以下；经水分离器除掉机械水后的窑尾气进入三台并联的一次脱硫罐，出脱硫罐气体温度30℃、压力10-15Kpa，气体中SO2含量小于5mg/M3、H2S含量小于20mg/M3，再进入反冲T型过滤器，出过滤器窑尾气进入CO2提浓工序吸收塔底部。步骤二：二氧化碳提浓工序：进入CO2吸收塔底部的混合气体中CO2组分，在吸收塔内被钾碱复合溶液吸收，未被吸收的尾气经尾气洗涤塔冷却至低于42℃，再经塔顶高效除沫器及分离器除掉夹带的洗涤液后直接排入大气。洗涤液经冷却后返回洗涤液槽，再经洗涤液泵升压、经冷却后入尾气洗涤塔。吸收CO2达到平衡的溶液称为富液。富液自塔底由富液泵抽出，加压后先进入再生气冷凝器，然后进入贫富液换热器，最终加热至85～90℃，最后经再生塔顶部喷头喷淋入塔。在再生塔内，富液释放出CO2，CO2随同大量的水蒸汽及少量活性组份蒸汽由塔顶流出，温度控制在90℃，压力约0.020MPa进入再生气冷凝器与富液泵送来的溶液换热。出再生气冷凝器的气体温度控制在70℃，大量水蒸汽被冷凝，凝液与气体一同进入CO2水冷却器，与循环水上水总管来的冷却水换热，物流被进一步冷却至30℃，然后去CO2分离器。在分离器内，气体夹带的凝液被分开，一次产品CO2气(纯度高达99.8％)由压缩机加压至0.1MPa后送下道工序。贫液自再生塔底引出，经贫-富液换热器换热后由贫液泵升压去吸收塔塔。凝液流入地下槽，再经回流液泵重新送入CO2回收系统。步骤三：二氧化碳精制液化工序。来自产品缓冲罐的二氧化碳气体由压缩机升压至1.0Mpa去两级二次脱硫塔，一级脱除SO2及H2S，二级脱除COS及CS2。出脱硫塔气体(脱硫后二氧化碳气体中∑S≤0.1ppm)由压缩机三级入口，最终升压至2.0Mpa，经除油塔除油后入等压干燥系统。经干燥后的产品二氧化碳气体经三级压缩，入蒸发冷凝器、产品储槽。最终制成纯度高于99.9％的食品级液态CO2成品。

Claims (1)

1、一种利用水泥窑尾气制备食品级液体二氧化碳的方法，以炉窑尾气为气源，生产过程为：除尘、升压、洗涤、一次脱硫、溶液吸收CO2、升温解吸、分离CO2、二次脱硫、干燥、液化，其特征在于上述溶液吸收CO2的吸收液是钾碱复合活化溶液，吸收CO2至达到气液平衡，上述炉窑尾气为水泥窑尾气，上述钾碱复合活化溶液含有重量百分比为10—30％碳酸钾、0.5—5％的二乙醇胺、0.5—5％的2-氨基—2-甲基—1-丙醇，其余为水。
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新型高效脱碳活化剂-空间位阻胺. 王群等.辽宁化工，第27卷第1期. 1998
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