CN101274752B - 烟道气中二氧化硫二氧化碳分离利用工艺 - Google Patents

烟道气中二氧化硫二氧化碳分离利用工艺 Download PDF

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Abstract

本发明属于空气分离领域,涉及一种变压吸附装置,适用于烟道气中二氧化硫二氧化碳的分离利用。本工艺主要包括3个部分,脱二氧化硫制硫酸部分、脱碳回收部分、二氧化碳液化部分。本发明能同时捕集二氧化硫、二氧化碳,并将二氧化硫转变为硫酸、二氧化碳变为液态,实现了两种污染物的回收利用。

Description

烟道气中二氧化硫二氧化碳分离利用工艺
技术领域
本发明属于空气分离领域,涉及一种变压吸附装置,适用于烟道气中二氧化硫二氧化碳的分离利用。
背景技术
烟道气燃烧产物见表1。其中的二氧化硫、二氧化碳是严重的空气污染物,现在对烟道气的处理,通常采用吸收法去除尾气中二氧化硫,生成硫酸钙,然后用一乙醇胺吸收法吸收或变压吸附法吸收二氧化碳,或直接排放二氧化碳。
                   表1 燃烧产物成分
Figure GA20186228200810103468801D00011
发明内容
本发明目的是为了适应发展的需要,减少污染物排放,节约能源。
一种烟道气中二氧化碳、二氧化硫吸附利用的工艺。主要包括3个部分,脱二氧化硫制硫酸部分、脱碳回收部分、二氧化碳液化部分。
脱二氧化硫制硫酸部分见图1,由第一控制阀门1-1、第二控制阀门1-2、第三控制阀门1-3、第四控制阀门1-4、第五控制阀门1-5、第六控制阀门1-6、第七控制阀门1-7、第八控制阀门2-1、第九控制阀门2-2、第十控制阀门2-3、第十一控制阀门2-4、第十二控制阀门2-5、第十三控制阀门2-6、第十四控制阀门2-7、第十五控制阀门8、第十六控制阀门9、第十七控制阀门10、第十八控制阀门11、二氧化硫分析仪12、第一吸附塔1、第二吸附塔2、酸泵13、第一酸池14、第二酸池15组成。
脱碳回收部分、二氧化碳液化部分见图2,由进气管路16,第一鼓风机17、第二鼓风机26,第一电磁阀18-1、第二电磁阀18-2、第三电磁阀18-3、第四电磁阀19-1、第五电磁阀19-2、第六电磁阀19-3、第七电磁阀20-1、第八电磁阀20-2、第九电磁阀20-3、第十电磁阀21-1、第十一电磁阀21-2、第十二电磁阀21-3、第十三电磁阀22、第十四电磁阀23-1、第十五电磁阀23-2、第十六电磁阀24、第十七电磁阀28、第十八电磁阀30,A吸附塔、B吸附塔、C吸附塔,真空罐25,储气罐27,压力调节阀29,二氧化碳增压机31,触点开关32,储液瓶33组成。
整个工艺流程为:
脱二氧化硫制硫酸部分:除尘过滤后的烟道气,经控制阀门进入吸附器。第一控制阀门1-1、第六控制阀门1-6开,其余控制阀门关闭。此时第一吸附塔1处于吸附阶段,在此阶段二氧化硫被活性炭吸附,并在碘化钾作用下催化氧化,变成三氧化硫。产品气中二氧化硫浓度达到设定值时,第一吸附塔1停止吸附,第八控制阀门2-1、第十三控制阀门2-6开,第一控制阀门1-1、第六控制阀门关闭,第二吸附塔2开始吸附;同时第三控制阀门1-3、第五控制阀门1-5、第十五控制阀门8打开,酸泵13开始工作,对吸附塔1喷淋清洗,三氧化硫遇水分,生成硫酸,0.5~2小时后第三控制阀门1-3、第十五控制阀门8关闭,第四控制阀门1-4、第十六控制阀门9打开再次对第一吸附塔1喷淋清洗,清洗完成后第四控制阀门1-4、第五控制阀门1-5、第十六控制阀门9关闭,酸泵13停止工作,第二控制阀门1-2、第七控制阀门1-7打开,对吸附塔1干燥,干燥完成后,第二控制阀门1-2、第七控制阀门关闭,第一吸附塔1内的吸附剂完成再生工作。从而完成一个变压吸附循环周期。两个吸附塔交替完成吸附和解吸过程就可以不断提高硫酸的浓度。在酸池内硫酸浓度达到要求时,第十五控制阀门8或第十六控制阀门9、第十八控制阀门11、酸泵打开,酸液可以正常输出。
脱碳回收部分、二氧化碳液化部分:以吸附塔A为例具体说明每个塔在一次循环中所经历的各个步骤,以及参与循环切换的阀门。吸附步骤:吸附塔A在吸附压力下吸附。第一电磁阀18-1、第十电磁阀21-1、第十三电磁阀22开启,流出的废气经第十三电磁阀22排出。吸附步骤中,二氧化碳被选择性吸附,二氧化碳的吸附前沿移动到塔内一位置而停止。压力均衡:原料气停止输入,二氧化碳的吸附前沿还在吸附塔A内,未穿透床层。第一电磁阀18-1、第十电磁阀21-1关闭,同时开启第七电磁阀20-1、第九电磁阀20-3,使吸附塔A和吸附塔C之间进行压力均衡。此时吸附塔A内死空间气体从塔出口段进入抽好真空的吸附塔C,使吸附塔A的压力上升到吸附压力的一半左右,(此时吸附塔A内被吸附的二氧化碳因降压而脱附向塔出口端移动)。顺向减压:当吸附塔A与吸附塔C达到均衡后,关第九电磁阀20-3,开启第十四电磁阀23-1,使吸附塔A内死空间内气体进一步朝出口端释放。置换步骤:在吸附塔A顺向减压结束时,关闭第十四电磁阀23-1,开启第十七电磁阀28、第四电磁阀19-1、第十五电磁阀23-2产品罐内的气体进入吸附塔A将残存的气体置换出来,使二氧化碳气体进一步富集。置换量的大小,可由第十七电磁阀28控制,置换后的气体由于含有一定量的二氧化碳气体,所要返回原料气。抽真空步骤步骤:置换步骤结束后,关闭第七电磁阀20-1、第十五电磁阀23-2、第十七电磁阀28,开启第十六电磁阀24,将吸附塔A内的气体抽到有一定真空度的真空罐25内,在由压缩机将气体抽走,送入二氧化碳增压机31加压。一次充压:在吸附塔A完成了吸附、解吸后。利用吸附塔B的死空间内气体进行充压,关闭第四电磁阀19-1、第十六电磁阀24,开启第八电磁阀20-2、第七电磁阀20-1。二次充压:自吸附塔A一次充压完成后,利用原料气对吸附塔A进行二次充压,将第九电磁阀电磁阀20-1关闭,第一电磁阀18-1打开。二氧化碳增压机31将二氧化碳加压冷却后,二氧化碳液化,在触点开关控制下,液态二氧化碳充入储液瓶33。
本发明能同时捕集二氧化硫、二氧化碳,并将二氧化硫转变为硫酸、二氧化碳变为液态,实现了两种污染物的回收利用。
附图说明
图1为烟道气中二氧化硫分离利用工艺的流程示意图
图2为烟道气中二氧化碳分离利用工艺的流程示意图。
其中:吸附塔1,吸附塔2,第一控制阀门1-1、第二控制阀门1-2、第三控制阀门1-3、第四控制阀门1-4、第五控制阀门1-5、第六控制阀门1-6、第七控制阀门1-7、第八控制阀门2-1、第九控制阀门2-2、第十控制阀门2-3、第十一控制阀门2-4、第十二控制阀门2-5、第十三控制阀门2-6、第十四控制阀门2-7、第十五控制阀门8、第十六控制阀门9、第十七控制阀门10、第十八控制阀门11,二氧化硫分析仪12,酸泵13,第一酸池14、第一酸池15,进气管路16,第一鼓风机17、第二鼓风机26,第一电磁阀18-1、第二电磁阀18-2、第三电磁阀18-3、第四电磁阀19-1、第五电磁阀19-2、第六电磁阀19-3、第七电磁阀20-1、第八电磁阀20-2、第九电磁阀20-3、第十电磁阀21-1、第十一电磁阀21-2、第十二电磁阀21-3、第十三电磁阀22、第十四电磁阀23-1、第十五电磁阀23-2、第十六电磁阀24、第十七电磁阀28、第十八电磁阀30,吸附塔A、吸附塔B、吸附塔C,真空罐25,储气罐27,压力调节阀29,二氧化碳增压机31,触点开关32,储液瓶33。
具体实施方式
实施例1,烟道气经控制阀门进入吸附器。控制阀门1-1、1-6开,其余控制阀门关闭。此时吸附塔1处于吸附阶段,在此阶段二氧化硫被活性炭吸附和催化氧化,变成三氧化硫。产品气中二氧化硫浓度达到设定值时,吸附塔1停止吸附,控制阀门2-1、2-6开,控制阀门1-1、1-6关闭,吸附塔2开始吸附;同时控制阀门1-3、1-5、8打开,酸泵13开始工作,对吸附塔1清洗,三氧化硫遇水分,生成硫酸,1小时后控制阀门1-3、8关闭,控制阀门1-4、9打开再次对吸附塔1清洗,清洗完成后控制阀门1-4、1-5、9关闭、酸泵13停止工作,控制阀门1-2、1-7打开,对吸附塔1干燥,干燥完成后,控制阀门1-2、1-7关闭,吸附塔1内的吸附剂完成再生工作。
二氧化碳吸附步骤:A塔在吸附压力下吸附。阀18-1、21-1、22开启,流出的废气经阀22排出。吸附步骤中,二氧化碳被选择性吸附,二氧化碳的吸附前沿移动到塔内一位置而停止。压力均衡:原料气停止输入,二氧化碳的吸附前沿还在A塔内,未穿透床层。阀18-1、21-1关闭,同时开启阀20-1、20-3,使A塔和C塔之间进行压力均衡。此时A塔内死空间气体从塔出口段进入抽好真空的C塔,使A塔的压力上升到吸附压力的一半左右,(此时A塔内被吸附的二氧化碳因降压而脱附向塔出口端移动)。顺向减压:当A塔与C塔达到均衡后,关20-3,开启阀23-1,使A塔内死空间内气体进一步朝出口端释放。置换步骤:在A塔顺向减压结束时,关闭阀23-1,开启阀28、19-1、23-2产品罐内的气体进入A塔将残存的气体置换出来,使二氧化碳气体进一步富集。置换量的大小,可由阀28控制,置换后的气体由于含有一定量的二氧化碳气体,所要返回原料气。抽真空步骤步骤:置换步骤结束后,关闭阀门20-1、23-2、28,开启阀门24,将A塔内的气体抽到有一定真空度的真空罐25内,在由压缩机将气体抽走,送入二氧化碳增压机31加压。一次充压:在A塔完成了吸附、解吸后。利用B塔的死空间内气体进行充压,关闭阀19-1、24,开启阀20-2、20-1。二次充压:自A塔一次充压完成后,利用原料气对A塔进行二次充压,将阀20-1关闭,18-1打开。二氧化碳增压机31将二氧化碳加压冷却后,二氧化碳液化,在触点开关控制下,液态二氧化碳充入储液瓶33。

Claims (1)

1.一种烟道气中二氧化硫二氧化碳分离利用工艺,其特征包括3个部分,脱二氧化硫制硫酸部分、脱碳回收部分、二氧化碳液化部分;
其中脱二氧化硫制硫酸部分:由第一控制阀门(1-1)、第二控制阀门(1-2)、第三控制阀门(1-3)、第四控制阀门(1-4)、第五控制阀门(1-5)、第六控制阀门(1-6)、第七控制阀门(1-7)、第八控制阀门(2-1)、第九控制阀门(2-2)、第十控制阀门(2-3)、第十一控制阀门(2-4)、第十二控制阀门(2-5)、第十三控制阀门(2-6)、第十四控制阀门(2-7)、第十五控制阀门(8)、第十六控制阀门(9)、第十七控制阀门(10)、第十八控制阀门(11),二氧化硫分析仪(12),第一吸附塔(1),第二吸附塔(2),酸泵(13),第一酸池(14),第二酸池(15)组成;
脱碳回收部分、二氧化碳液化部分:由进气管路(16),第一鼓风机(17)、第二鼓风机(26),第一电磁阀(18-1)、第二电磁阀(18-2)、第三电磁阀(18-3)、第四电磁阀(19-1)、第五电磁阀(19-2)、第六电磁阀(19-3)、第七电磁阀(20-1)、第八电磁阀(20-2)、第九电磁阀(20-3)、第十电磁阀(21-1)、第十一电磁阀(21-2)、第十二电磁阀(21-3)、第十三电磁阀(22)、第十四电磁阀(23-1)、第十五电磁阀(23-2)、第十六电磁阀(24)、第十七电磁阀(28)、第十八电磁阀(30),吸附塔A、吸附塔B、吸附塔C,真空罐(25),储气罐(27),压力调节阀(29),二氧化碳增压机(31),触点开关(32),储液瓶(33)组成;
整个工艺流程为:
1)脱二氧化硫制硫酸部分:除尘过滤后的烟道气,经控制阀门进入吸附器;第一控制阀门(1-1)、第六控制阀门(1-6)开,其余控制阀门关闭;此时第一吸附塔(1)处于吸附阶段,在此阶段二氧化硫被活性炭吸附,并在碘化钾作用下催化氧化,变成三氧化硫;产品气中二氧化硫浓度达到设定值时,第一吸附塔(1)停止吸附,第八控制阀门(2-1)、第十三控制阀门(2-6)开,第一控制阀门(1-1)、第六控制阀门(1-6)关闭,第二吸附塔(2)开始吸附;同时第三控制阀门(1-3)、第五控制阀门(1-5)、第十五控制阀门(8)打开,酸泵(13)开始工作,对第一吸附塔(1)喷淋清洗,三氧化硫遇水分,生成硫酸,0.5~2小时后第三控制阀门(1-3)、第十五控制阀门(8)关闭,第四控制阀门(1-4)、第十六控制阀门(9)打开再次对第一吸附塔(1)喷淋清洗,清洗完成后第四控制阀门(1-4)、第五控制阀门(1-5)、第十六控制阀门(9)关闭,酸泵(13)停止工作,第二控制阀门(1-2)、第七控制阀门(1-7)打开,对第一吸附塔(1)干燥,干燥完成后,第二控制阀门(1-2)、第七控制阀门关闭,第一吸附塔(1)内的吸附剂完成再生工作,从而完成一个变压吸附循环周期;两个吸附塔交替完成吸附和解吸过程就能不断提高硫酸的浓度;在酸池内硫酸浓度达到要求时,第十五控制阀门(8)或第十六控制阀门(9)、第十八控制阀门(11)、酸泵打开,酸液就能正常输出;
2)脱碳回收部分、二氧化碳液化部分:
a.吸附步骤:吸附塔A在吸附压力下吸附,第一电磁阀(18-1)、第十电磁阀(21-1)、第十三电磁阀(22)开启,流出的废气经第十三电磁阀(22)排出;吸附步骤中,二氧化碳被选择性吸附,二氧化碳的吸附前沿移动到塔内一位置而停止;
b.压力均衡:原料气停止输入,二氧化碳的吸附前沿还在A塔内,未穿透床层;第一电磁阀(18-1)、第十电磁阀(21-1)关闭,同时开启第七电磁阀(20-1)、第九电磁阀(20-3),使吸附塔A和吸附塔C之间进行压力均衡;此时吸附塔A内死空间气体从塔出口段进入抽好真空的吸附塔C,使吸附塔A的压力上升到吸附压力的一半左右,此时吸附塔A内被吸附的二氧化碳因降压而脱附向塔出口端移动;
c.顺向减压:当吸附塔A与吸附塔C达到均衡后,关第九电磁阀(20-3),开启第十四电磁阀(23-1),使吸附塔A内死空间内气体进一步朝出口端释放;
d.置换步骤:在吸附塔A顺向减压结束时,关闭第十四电磁阀(23-1),开启第十七电磁阀(28)、第四电磁阀(19-1)、第十五电磁阀(23-2),产品罐内的气体进入吸附塔A将残存的气体置换出来,使二氧化碳气体进一步富集;置换量的大小,由第十七电磁阀电磁阀(28)控制,置换后的气体由于仍含有二氧化碳气体,所以要返回原料气;
e.抽真空步骤:置换步骤结束后,关闭第七电磁阀(20-1)、第十五电磁阀(23-2)第十七电磁阀(28),开启第十六电磁阀(24),将A塔内的气体抽到真空罐(25)内,再由压缩机将气体抽走,送入二氧化碳增压机(31)加压;
f.一次充压:在吸附塔A完成了吸附、解吸后;利用吸附塔B的死空间内气体进行充压,关闭第四电磁阀(19-1)、第十六电磁阀(24),开启第八电磁阀(20-2)、第七电磁阀(20-1);
g.二次充压:自吸附塔A一次充压完成后,利用原料气对吸附塔A进行二次充压,将第七电磁阀(20-1)关闭,第一电磁阀(18-1)打开;二氧化碳增压机(31)将二氧化碳加压冷却后,二氧化碳液化,在触点开关控制下,液态二氧化碳充入储液瓶(33)。
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