CN102671510B - 烟道气co2的回收工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及到一种烟道气CO2的回收工艺，其特征在于包括下述步骤：烟道气首先从下部进入洗涤塔进行洗涤，洗涤后的污水进入封闭冷却循环系统，洗涤后的烟道气经压缩机加压后进入吸收塔，烟道气中的CO2溶解在MEA溶液中；得到的CO2富液送去第一换热器与从再生塔来的再生气换热，然后再进入第二换热器与来自再生塔的贫液换热后，进入再生塔喷淋进行CO2解吸；得到的再生气经第一换热器送入第一冷却器进行气液分离器，得到纯净的CO2，送出界区；所述的本工艺增加的封闭冷却循环系统包括冷水池、热水池、凉水塔、热水泵和冷水泵。与现有技术相比较，本发明改善了流程中的换热路线，提高了系统内热量利用率；而独立式封闭循环冷却洗涤系统的应用，即节省了费用，又避免了对公用工程循环水系统的不良影响和污染。

Description

烟道气CO2的回收工艺
技术领域
本发明涉及到一种采用一乙醇胺进行烟道气CO2的回收工艺。
背景技术
CO2的分离与回收技术中，以化学溶剂吸收法研究的最多，也被认为最经济可行。CO2的化学处理技术包含CO2及其它溶剂物质间，如各种醇胺、氨水或氨气、钾、钠碱金属化合物等一种或更多的可逆反应以达成分离效果。一般常用于化学吸收法的溶剂为醇胺及氨气或氨水，其中胺类主要有一乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)及三级醇胺(如MDEA、TEA)。不管运用哪种吸收剂，虽然吸收剂的处理方法不同，但回收CO2流程都比较相近。
烟道气压力低，CO2分压小。现有技术中低分压CO2回收主要采用MEA法(一乙醇胺)法，还没有更好的方法可以取代。MEA法烟道气回收CO2的典型流程为：来自转化单元的烟道气，进入烟气冷却洗涤塔与自塔顶喷淋的冷却水逆流接触，气体被冷却、洗涤。自塔底排出的洗涤污水或进入全厂公用循环水系统或送出界外进行污水处理。自塔顶排出的气体经烟气风机增压后从底部进入CO2吸收塔。在吸收塔内，烟道气中CO2组份被MEA溶液吸收。未被吸收的尾气在吸收塔上部放空。CO2吸收塔塔底的CO2富液由富液泵抽出，加压送入贫富液换热器与再生塔底部出来的贫液进行换热，然后进入再生塔顶部喷淋解吸。解吸的再生气中CO2随同大量的水蒸汽及少量MEA蒸汽从再生塔顶部出来，进入再生气水冷却器用冷却水冷却后再去CO2分离器，在分离器内气体夹带的凝液被分离，分离器顶部出来的较为纯净的气体作为CO2产品出界区。再生塔底部引出的贫液经贫富液换热器换热后由贫液泵加压，再经贫液水冷却器进一步降温后送入吸收塔上部喷淋。
现有的MEA法回收CO2的整个流程中热能利用不够充分，存在蒸汽和冷却水浪费的问题，烟气冷却洗涤塔运行时需不断的加入新鲜的冷却水，排出高温的洗涤水，且洗涤水含有炭黑等杂质，出塔后进入公用循环水系统将会影响到循环水的温度，并且对循环水系统造成污染，送出进行污水处理的话，则引起污水处理的费用；而且流程中吸收塔和解吸塔的填料还存在传质效果不佳的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状提供一种能有效利用流程内热量且换热效果好的烟道气CO2的回收工艺，以达到减少能耗、提高效率的目的。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该烟道气CO2的回收工艺，其特征在于包括下述步骤：
来自上游工序的烟道气首先从下部进入洗涤塔，与从上部进入洗涤塔的冷水逆流接触，在洗涤塔的底部流出的污水进入封闭冷却循环系统，在该封闭冷却循环系统内冷却后返回从洗涤塔的上部返回洗涤塔；
洗涤后的烟道气从洗涤塔的顶部送出，经压缩机加压后从下部进入吸收塔，与从上部喷淋进入吸收塔的一乙醇胺溶液逆流接触；烟道气中的CO2溶解在一乙醇胺溶液中；经吸收后在洗涤塔顶部得到的气相直接放空；
在洗涤塔底部得到的CO2富液送去第一换热器与从再生塔顶部出来的再生气换热，然后再进入第二换热器与来自再生塔底部的贫液换热后，从上部进入再生塔喷淋进行CO2解吸；CO2解吸所需热量由设置在再沸塔底部的再沸器提供；
解吸后在再生塔的顶部得到含有大量水蒸气、CO2和少量一乙醇胺的再生气送入第一换热器与CO2富液换热后，进入第一冷却器冷却后进入气液分离器，分离出水蒸气和少量的一乙醇胺，得到纯净的CO2，送出界区；
在再生塔底部得到的贫液送入第二换热器与富液换热后进入第二冷却器换热后进入吸收塔的上部喷淋；
所述的封闭冷却循环系统包括冷水池、热水池、凉水塔、热水泵和冷水泵；从所述洗涤塔底部流出的污水先进入热水池，污水在热水池内沉淀污垢并初步冷却后经热水泵打入到凉水塔的进入管，进入凉水塔的上部喷淋，污水在凉水塔内降至室温后从凉水塔的底部进入冷水池，然后由冷水泵打入洗涤塔。
所述凉水塔的进水管从所述凉水塔的底部进入到凉水塔内，所述进水管的出口位于所述凉水塔的顶部，所述凉水塔设置在所述冷水池的上方。将凉水塔的进水管设置在凉水塔的塔下部，使得外部配管方便且易操作；而将凉水塔布置于冷水池上部，泵都布置于水池附近，使得结构很紧凑、占地面积小、能量损耗少。
所述洗涤塔的底部设有供所述污水流出的出水管，该出水管的入口位于所述洗涤塔内部的最低液位处，并且所述出水管的上端设有水封罩。
所述的水封罩罩盖在所述出水管的入口，以避免喷淋下来的水直接进入出水管流走，同时与所述出水管的入口之间具有空隙，这样当洗涤塔内液位高于出水管的高度即设计液位时，洗涤塔内的污水可以方便地从间隙内进入出水管。
出水管和水封罩的设计使塔底的液位可以自行调节，当洗涤塔内液位高于该出水口时，由于该出水管口径较大，液体从出水管迅速排出，塔内液位降低，有了这一设置， 不会出现塔底液位超过所允许最高液位的情况，还可以节省一套液位调节系统，同时省去了出口管线上安装液位调节阀将会引起的压力损失。
由于再生气为部分冷凝气体介质，传热系数低，需要较大的换热面积，走壳程可以得到相对较大的传热系数。上述各方案中，较好的，所述的再生气走所述第一环热器的壳程。
但是由于再生气中含有的CO2湿气具腐蚀性，因此，再生气走壳程虽然可提高换热效率，但是对换热器材质的要求比较高，换热器的壳程管板、列管都需要用耐腐蚀的不锈钢材料。设备投资费用较大。
或者，或者，所述的第一环热器还可以为内翅片换热管式换热器，所述的再生气走换热器的管程。采用强化传热的内翅片换热管式换热器，再生气走管程，也能提高传热系数，得到满意的传热效果；而且换热器壳体用碳钢材料即可，该换热器的应用能够减小设备的结构尺寸，降低设备投资费用。
所述吸收塔和所述再生塔内采用矩鞍孔板波纹塔填料。该结构的填料能够提高传质效果，从而达到提高效率和降低能耗的目的。
所述压缩机为低压透平压缩机，这样可以采用低压蒸汽作为压缩机的动力源，而低压蒸汽则可以是其它流程收集过来的废气，可以进一步节约能源。
与现有技术相比较，本发明改善了流程中的换热路线，令再生气先与富液进行换热，使再生气中所含的大部分水在这次换热中冷凝，潜热被回收，然后再去水冷，冷却水用量大大减少；有效利用了流程内的热量，达到了减少能耗、提高效率的目的；而独立式封闭循环冷却洗涤系统的应用，使得冷却洗涤塔排出的污水不外排而独立循环，即节省了费用，又避免了对公用工程循环水系统的不良影响和污染。整个流程比较简单，但具有冷却洗涤效率高、节约循环水和不对外界造成污染、节能环保、投资省等优点。
附图说明
图1为本发明实施例的流程示意图；
图2为本发明实施例中封闭冷却循环系统的流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1和图2所示，该烟道气CO2的回收工艺包括下述步骤：
来自转化单元的温度为142-148℃、压力为0.0002MPaG的烟道气，进入洗涤塔1与自洗涤塔1塔顶喷淋下来的冷却水逆流接触；烟道气被冷却、洗涤。
自洗涤塔1塔底排出的洗涤水进入封闭式循环冷却系统2进行循环利用。
所述的封闭循环冷却洗涤系统2包括三台设备和两个水池：即凉水塔21、热水泵22、冷水泵23、热水池24和冷水池25。本实施例中的凉水塔21采用重庆壁山冷却设备制造有限公司制造的型号为GBNL3－400的工业型圆型逆流式玻璃钢冷却塔。该凉水塔的进水管从凉水塔的底部进入到凉水塔21内，并且进水管的出口位于凉水塔的顶部；凉水塔21设置在冷水池25的上方。
来自洗涤塔1塔底的污水经管道先流入热水池21，热水池21起到收集、沉淀污垢、初步冷却的作用，热水池21里的水由热水泵22打入凉水塔上部，在凉水塔内均匀分散后，经过凉水塔内的填料喷淋而下，同时凉水塔顶部风机带动塔内气流循环，使空气与热水换热，热空气从塔顶排出，从而达到降低水温的目的。冷却后的水直接从凉水塔流入设置在凉水塔下方的冷水池25内，然后由冷水泵23打入洗涤塔1内进行循环。冷水池25的另一个入水接口通过控制阀连接工业水管，以便补充损耗的水。
在洗涤塔1的顶部得到温度为38-42℃的净化烟道气，该烟道气经低压透平压缩机3压缩至0.009MPaG后从吸收塔3的底部进入。本实施例中透平压缩风机的动力用的是在本装置中其它单元回收的0.3MPaG的低压蒸汽，充分回收利用低品位能量，变废为宝，为装置节省了能耗。
在吸收塔4内，烟道气与上部喷淋下来的MEA溶液逆流接触，烟道气中的CO2组份被MEA溶液吸收。控制吸收塔4内的温度为38-48℃，压力为0.005MPaG-常压。
未被吸收的尾气在吸收塔4上部经洗涤冷却，再经塔顶高效除沫器二次分离器除掉夹带的溶液后直接排入大气。
吸收塔塔底得到的CO2富液由富液泵5抽出，加压至0.55MPaG后送入第一换热器6与再生塔7顶部出来的温度为94-105℃、压力为0.03MPaG的再生气进行换热。富液被加热至64-70℃后进入第二换热器8，与来自再生塔底部的温度为105-110℃的贫液进行换热，被加热至89-95℃后从再生塔7的上部进入再生塔顶部喷淋解吸。
控制再生塔7的操作温度为92-110℃，压力为0.03MPaG-0.05MPaG，解吸后的再生气包括CO2、大量的水蒸汽及少量MEA蒸汽从再生塔的顶部出来，进入第一换热器6换热后，再生气中的水蒸气被冷凝，温度为72-80℃的凝液与其它的气体一起进入水冷却器9，进一步被循环水冷却至≤40℃后，送去气液分离器10，在气液分离器内气体夹带的凝液被分离，得到纯净的CO2气体作为产品气送出界区；分离出的液相经过泵11送回吸收塔4上部喷淋循环使用。
再生塔底部引出的贫液经第二换热器换热后，温度降至78-82℃,由泵12加压至0.6MPaG后，再经水冷却器13降温至38-42℃,以0.35MPaG的压力进入吸收塔4上部喷淋。

Claims (2)

1.一种烟道气CO2的回收工艺，其特征在于包括下述步骤：
来自转化单元的温度为142-148℃、压力为0.0002MPaG的烟道气，进入洗涤塔与自洗涤塔塔顶喷淋下来的冷却水逆流接触；烟道气被冷却、洗涤；
自洗涤塔塔底排出的洗涤水进入封闭式循环冷却系统进行循环利用；
所述的封闭循环冷却洗涤系统包括三台设备和两个水池：即凉水塔、热水泵、冷水泵、热水池和冷水池；所述凉水塔为采用重庆壁山冷却设备制造有限公司制造的型号为GBNL3－400的工业型圆型逆流式玻璃钢冷却塔；该凉水塔的进水管从凉水塔的底部进入到凉水塔内，并且进水管的出口位于凉水塔的顶部；凉水塔设置在冷水池的上方；
来自洗涤塔塔底的污水经管道先流入热水池，热水池里的水由热水泵打入凉水塔上部，在凉水塔内均匀分散后，经过凉水塔内的填料喷淋而下，同时凉水塔顶部风机带动塔内气流循环，使空气与热水换热，热空气从塔顶排出；冷却后的水直接从凉水塔流入设置在凉水塔下方的冷水池内，然后由冷水泵打入洗涤塔内进行循环；冷水池的另一个入水接口通过控制阀连接工业水管；
在洗涤塔的顶部得到温度为38-42℃的净化烟道气，该烟道气经低压透平压缩机压缩至0.009MPaG后从吸收塔的底部进入；透平压缩风机的动力用的是在本装置中其它单元回收的0.3MPaG的低压蒸汽；
在吸收塔内，烟道气与上部喷淋下来的一乙醇胺溶液逆流接触，烟道气中的CO2组份被一乙醇胺溶液吸收；控制吸收塔内的温度为38-48℃，压力为0.005MPaG-常压；
未被吸收的尾气在吸收塔上部经洗涤冷却，再经塔顶高效除沫器二次分离器除掉夹带的溶液后直接排入大气；
吸收塔塔底得到的CO2富液由富液泵抽出，加压至0.55MPaG后送入第一换热器与再生塔顶部出来的温度为94-105℃、压力为0.03MPaG的再生气进行换热；富液被加热至64-70℃后进入第二换热器，与来自再生塔底部的温度为105-110℃的贫液进行换热，被加热至89-95℃后从再生塔的上部进入再生塔顶部喷淋解吸；
控制再生塔的操作温度为92-110℃，压力为0.03MPaG-0.05MPaG，解吸后的再生气包括CO2、大量的水蒸汽及少量一乙醇胺蒸汽从再生塔的顶部出来，进入第一换热器换热后，再生气中的水蒸气被冷凝，温度为72-80℃的凝液与其它的气体一起进入水冷却器，进一步被循环水冷却至≤40℃后，送去气液分离器，在气液分离器内气体夹带的凝液被分离，得到纯净的CO2气体作为产品气送出界区；分离出的液相经过泵送回吸收塔上部喷淋循环使用；
再生塔底部引出的贫液经第二换热器换热后，温度降至78-82℃,由泵加压至0.6MPaG后，再经水冷却器降温至38-42℃,以0.35MPaG的压力进入吸收塔上部喷淋。
2.根据权利要求1所述的烟道气CO2的回收工艺，其特征在于所述吸收塔和所述再生塔内采用矩鞍孔板波纹塔填料。
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Address before: 100728 Beijing, Chaoyangmen, North Street, No. 22, No.

Applicant before: Sinopec Corp.

Applicant before: Sinopec Ningbo Engineering Co., Ltd.

Applicant before: Sinopec Ningbo Institute of Technology

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