CN104857816A

CN104857816A - 石灰窑尾气生产食品级二氧化碳的系统及方法

Info

Publication number: CN104857816A
Application number: CN201510211255.7A
Authority: CN
Inventors: 闫吉超; 张士林; 袁鹏程
Original assignee: GULANG XINMIAO FINE CHEMICAL Co Ltd
Current assignee: Shandong Zhongxin Calcium Industry Co Ltd
Priority date: 2015-04-29
Filing date: 2015-04-29
Publication date: 2015-08-26
Anticipated expiration: 2035-04-29
Also published as: CN104857816B

Abstract

本发明公开了一种石灰窑尾气生产食品级二氧化碳的系统及方法,以解决目前石灰窑尾气未经回收利用直接排放，对环境危害大且不能有效合理利用资源的问题。该系统包括吸收塔、贫富液换热器、富液泵、贫富液换热器、再生塔，吸收塔与富液泵相连，富液泵与贫富液换热器相连，贫富液换热器的与再生塔相连，再生塔的底部设置有再沸器，所述再生塔的塔顶连接有再生气冷凝器，再生气冷凝器与气液分离器相连。本发明采取了低压脱碳技术，有效地降低了石灰窑尾气的碳排放，且通过提纯生产食品级二氧化碳，符合环境友好型和资源节约型的经济发展要求。增加了回收再生装置，避免MEA溶液的变质。

Description

石灰窑尾气生产食品级二氧化碳的系统及方法

技术领域

本发明属于化工领域，具体涉及石灰窑尾气生产食品级二氧化碳的系统及方法。

背景技术

二氧化碳是一种用途很广的化工原料，被广泛用于各种饮料、食品的急速冷冻和保存保鲜、焊接保护气、大棚气肥、烟丝膨胀剂、超临界萃取剂等，作为化学碳源大量用于尿素、碳酸酯、聚碳酸酯、阿司匹林和合成甲醇的生产，也是主要的温室气体。

现有文献公开了利用石灰窑尾气余热进行混凝土砌块生产的方法，但其未合理利用尾气中的CO₂。

发明内容

本发明的目的是提供一种石灰窑尾气生产食品级二氧化碳的系统，

本发明的另一个目的是提供一种石灰窑尾气生产食品级二氧化碳的方法，以解决目前石灰窑尾气未经回收利用直接排放，对环境危害大且不能有效合理利用资源的问题。

一种石灰窑尾气生产食品级二氧化碳的系统，包括吸收塔、贫富液换热器、富液泵、贫富液换热器、再生塔，吸收塔与富液泵相连，富液泵与贫富液换热器相连，贫富液换热器的与再生塔相连，再生塔的底部设置有再沸器，所述再生塔的塔顶连接有再生气冷凝器，再生气冷凝器与气液分离器相连。

优选的，所述贫富液换热器还通过贫液泵连接有贫液水冷器，贫液水冷器的另一端与吸收塔相连。

优选的，贫液泵还连接有胺回收加热器，胺回收加热器分别连接配碱槽和再生塔。

一种石灰窑尾气生产食品级二氧化碳的方法，包括如下步骤：

A、石灰窑尾气，温度30—40℃，压力在3—5 kPa，进入水环真空泵增压至48-52kPa后，除水，送入吸收塔，二氧化碳从吸收塔塔顶流入，乙醇胺溶液从塔底流入，尾气中的CO₂被吸收溶解在乙醇胺溶液中；

B、从吸收塔中处理的乙醇胺富液引入富液泵，加压至0.58-0.62 MPa后送入贫富液换热器升温至90—105 ℃，进入二氧化碳再生塔的塔顶；控制塔釜温度在120—130℃、压力在0.13-0.17MPa，塔顶温度95—105 ℃，塔顶压力在0.10-0.14MPa；

C、再生气冷凝器将再生气冷却至50—60℃，经气液分离器分离后，液体打回再生塔，分离的CO₂气体作为产品气送出界区，经压缩处理得到成品。

优选的，石灰窑尾气的气量为9000—15000 Nm³/h，质量含量为20—28 %，未吸收的气体经吸收塔T102塔顶列管冷却器冷却至40—50 ℃后，直接放空。

优选的，从再生塔来的，温度为120—130 ℃的乙醇胺循环洗涤贫液，经贫富液换热器换热冷却到65—75℃温度后，进入贫液泵增压至0.43-0.47MPa，从贫液泵中分流出另外一股贫液进入贫液水冷器，进一步冷却至38-42℃温度，经机械过滤、活性炭过滤后进入吸收塔的塔顶。循环利用，与石灰窑尾气逆流接触，尾气中的CO₂被溶解。

优选的，经贫富液换热器出来的液体经贫液泵引出一股乙醇胺贫液到胺回收加热器进行再生处理，从界外来的固体碱首先进入配碱槽，与脱盐水一同进行化碱处理，配制好的碱液与脱盐水混合后进入胺回收加热器，胺回收加热器利用蒸汽加热，温度控制在125—135℃。再生的乙醇胺溶液送回再生塔T103，再生的变质的乙醇胺废液送入锅炉焚烧处理。

优选的，富液泵与吸收塔塔底的脱碳富液管路连接，加压后乙醇胺溶液贫液循环送入吸收塔中部进入塔内进行循环吸收。

优选的，富液泵的流速为75-85m³/h。

本发明采取了低压脱碳技术提浓制取CO₂产品。通过开发石灰窑尾气回收再利用项目，有利于产业链的进一步优化，注重生态环保，节约成本，提高公司的竞争能力和产品的市场竞争力。特点如下：

1.石灰窑尾气中含有大量二氧化碳成分，二氧化碳是一种有害气体自由排放对环境会造成很大污染，但同时二氧化碳又是用途广泛的工业原材料包括食品加工保鲜、饮料、化肥、防火、石油开采都离不了二氧化碳。本发明石灰窑尾气生产食品级二氧化碳的方法，即生态环保，又能节约成本增加效益。

2.从石灰窑装置送来的尾气，首先经水环真空泵抽取后送入CO₂吸收塔，过程中CO₂气流中带入大量水蒸气，会稀释MEA溶液，我们再将CO₂送入吸收塔之前增加了除水装置。

3.为了加强CO₂吸收塔的吸收能力和效果，在塔底另引出一脱碳富液管路进入循环液泵，加压后循环送入CO₂吸收塔中部进入塔内进行循环吸收。

4.在MEA溶液的循环过程中，需要通过热交换的方式进行贫富液转换，MEA溶液流速过快会导致最后释放的CO₂气体过少，我们改变富液泵的MEA溶液流速，使CO₂能大量释放。

5.富液经蒸汽加热后会带入水蒸气，对此部分水蒸气不进入整个循环过程，与CO₂进入气液分离器，经冷却后直接排出。

6.MEA脱碳过程中，由于有O₂的存在溶液易变质，需进行再生处理。我们通过从贫液泵分流引出一股MEA贫液到胺回收加热器进行再生处理。

7.整个CO₂吸收再生过程中，由于MEA溶液变质，将生成少量的恶唑烷酮-2、1-（2-羟基乙基）-咪唑啉酮-2、N-（2-羟基乙基）一乙二胺等杂质，我们设置了胺回收加热器进行再生处理。

本发明优点如下：1.采取了低压脱碳技术，有效地降低了石灰窑尾气的碳排放，且通过提纯生产食品级二氧化碳，符合环境友好型和资源节约型的经济发展要求。2.在整个工艺中，通过增加管道和调整泵的流速，使MEA溶液在整个循环过程变得更为高效。3.增加了回收再生装置，避免MEA溶液的变质。

附图说明

图1是一种石灰窑尾气生产食品级二氧化碳的系统的结构示意图；

图2是一种石灰窑尾气生产食品级二氧化碳方法的流程图。

附图标记含义如下：水环真空泵（P102），吸收塔（T102），再生塔（T103），富液泵（P106），再生液回收泵（P110），贫液泵（P107），贫液水冷器（E102），贫富液换热器（E103），胺回收加热器（E104），再沸器（E105），再生气冷凝器（E106），配碱槽（V101），气液分离器（V110），洗涤液储槽（V104）。

具体实施方式

下面的实施例可以进一步说明本发明但不以任何方式限制本发明。

一种石灰窑尾气生产食品级二氧化碳的系统，包括吸收塔T102、贫富液换热器E103、富液泵P106、贫富液换热器E103、再生塔T103，吸收塔T102与富液泵P106相连，富液泵P106与贫富液换热器E103相连，贫富液换热器E103的与再生塔T103相连，再生塔T103的底部设置有再沸器E105，再生塔T103的塔顶连接有再生气冷凝器E106，再生气冷凝器E106与气液分离器V110相连。贫富液换热器E103还通过贫液泵P107连接有贫液水冷器E102，贫液水冷器E102的另一端与吸收塔T102相连。贫液泵P107还连接有胺回收加热器E104，胺回收加热器E104分别连接配碱槽V101和再生塔T103。

实施例1-制备食品级二氧化碳：

A、从界外来的石灰窑尾气，气量9000 Nm³，质量百分含量22 %，压力在3 kPa、温度32 ℃，进入水环真空泵P102加压至50 kPa后，经除水后，送入二氧化碳吸收塔T02，尾气中的CO₂被吸收溶解在乙醇胺溶液（MEA）溶液中；

B、从吸收塔T102塔底处理的MEA富液引入富液泵P106，加压至0.6 MPa后送入贫富液换热器E103升温至95 ℃进入二氧化碳再生塔T103塔顶，再生塔T103底部设置一再沸器E105利用蒸汽加热，控制塔釜温度在120 ℃、0.15MPa，塔顶温度95 ℃，0.12 Mpa；富液泵P106的流速为80m³/h。

C、再生塔T103塔顶设置一再生气冷凝器E106，将再生气冷却至50 ℃，经气液分离器V110分离后液体经再生液回收泵P110打回再生塔T103，分离的CO₂气体作为产品气送出界区，经压缩处理得到成品。分离的CO₂产品气经压缩后得成品3.63t，产率93.3%。

实施例2-循环利用

实施例1中的从再生塔T103来的MEA循环洗涤贫液，温度120℃，经贫富液换热器E103换热冷却到65 ℃后进入贫液泵P107增压至0.45 MPa，从贫液泵P107中分流另外一股贫液进入贫液水冷器E102进一步冷却至40℃，经机械过滤、活性炭过滤后进入吸收塔T102塔顶，循环利用，与石灰窑尾气逆流接触，尾气中的CO₂被溶解。

富液泵（P106）与吸收塔（T102）塔底的脱碳富液管路连接，加压后乙醇胺溶液贫液循环送入吸收塔（T102）中部进入塔内进行循环吸收。

实施例3-再生处理

实施例1中的经贫富液换热器（E103）出来的液体经贫液泵（P107）引出一股乙醇胺贫液到胺回收加热器（E104）进行再生处理，从界外来的固体碱首先进入配碱槽（V101），与脱盐水一同进行化碱处理，配制好的碱液与脱盐水混合后进入胺回收加热器（E104），胺回收加热器利用蒸汽加热，温度控制在130℃。再生的乙醇胺溶液送回再生塔T103，再生的变质的乙醇胺废液送入锅炉焚烧处理。

由于乙醇胺脱碳过程中将会变质，须进行再生处理。从洗涤液储槽（V104）间断或连续的补入新鲜的乙醇胺溶液进入吸收塔（T102）循环洗涤。

实施例4-制备食品级二氧化碳：

A、石灰窑尾气，气量15000Nm³，含量25 %，压力在4 kPa、温度36 ℃，进入水环真空泵P102加压至52kPa后，经除水后，送入二氧化碳吸收塔T02，尾气中的CO₂被吸收溶解在MEA溶液中;

B、从吸收塔T102塔底处理的MEA富液引入富液泵P106，加压至0.62 MPa后送入贫富液换热器E103升温至100 ℃进入二氧化碳再生塔T103塔顶，再生塔T103底部设置一再沸器E105利用蒸汽加热，控制塔釜温度在125 ℃、0.17MPa，塔顶温度100 ℃，0.14MPa。富液泵（P106）的流速为85m³/h。

C、再生塔T103塔顶设置一再生气冷凝器E106，将再生气冷却至55 ℃，经气液分离器V110分离后液体经再生液回收泵P110打回再生塔T103，分离的CO₂气体作为产品气送出界区，经压缩处理得到成品。分离的CO₂产品气经压缩后得成品7.14t，产率96.9%。

实施例5-循环利用

实施例4中的从再生塔T103来的MEA循环洗涤贫液，温度125℃，经贫富液换热器E103换热冷却到70 ℃后进入贫液泵P107增压至0.47 MPa，分流另外一股贫液进入贫液水冷器E102进一步冷却至42 ℃，经机械过滤、活性炭过滤后进入吸收塔T102塔顶，循环利用，与石灰窑尾气逆流接触，尾气中的CO₂被溶解。

实施例6-再生处理

实施例4中的经贫富液换热器（E103）出来的液体经贫液泵（P107）引出一股乙醇胺贫液到胺回收加热器（E104）进行再生处理，从界外来的固体碱首先进入配碱槽（V101），与脱盐水一同进行化碱处理，配制好的碱液与脱盐水混合后进入胺回收加热器（E104），胺回收加热器利用蒸汽加热，温度控制在135℃。再生的乙醇胺溶液送回再生塔T103，再生的变质的乙醇胺废液送入锅炉焚烧处理。

实施例7-制备食品级二氧化碳：

A、石灰窑尾气，气量13000Nm³，含量24 %，压力在5 kPa、温度40 ℃，进入水环真空泵P102加压至48kPa后，经除水后，送入二氧化碳吸收塔T02，尾气中的CO₂被吸收溶解在MEA溶液中，

B、从吸收塔T102塔底处理的MEA富液引入富液泵P106，加压至0.58 MPa后送入贫富液换热器E103升温至105 ℃进入二氧化碳再生塔T103塔顶，再生塔T103底部设置一再沸器E105利用蒸汽加热，控制塔釜温度在130℃、0.13MPa，塔顶温度105 ℃，0.10MPa。富液泵（P106）的流速为75m³/h。

C、再生塔T103塔顶设置一再生气冷凝器E106，将再生气冷却至60 ℃，经气液分离器V110分离后液体经再生液回收泵P110打回再生塔T103塔顶，分离的CO₂气体作为产品气送出界区，经压缩处理得到成品。分离的CO₂产品气经压缩后得成品5.88t，产率95.9%。

实施例8-循环利用

实施例7中的从再生塔T103来的MEA循环洗涤贫液，温度130 ℃，经贫富液换热器E103换热冷却到75 ℃后进入贫液泵P107增压至0.43MPa，另外一股贫液进入贫液水冷器E102进一步冷却至38 ℃，经机械过滤、活性炭过滤后进入吸收塔T102塔顶，循环利用，与石灰窑尾气逆流接触，尾气中的CO₂被溶解。

实施例9-再生处理

实施例7中的经贫富液换热器（E103）出来的液体经贫液泵（P107）引出一股乙醇胺贫液到胺回收加热器（E104）进行再生处理，从界外来的固体碱首先进入配碱槽（V101），与脱盐水一同进行化碱处理，配制好的碱液与脱盐水混合后进入胺回收加热器（E104），胺回收加热器利用蒸汽加热，温度控制在125℃。再生的乙醇胺溶液送回再生塔T103，再生的变质的乙醇胺废液送入锅炉焚烧处理。

Claims

1.一种石灰窑尾气生产食品级二氧化碳的系统，包括吸收塔（T102）、贫富液换热器（E103），其特征在于：它还包括富液泵（P106）、贫富液换热器（E103）、再生塔（T103），吸收塔（T102）与富液泵（P106）相连，富液泵（P106）与贫富液换热器（E103）相连，贫富液换热器（E103）的与再生塔（T103）相连，再生塔（T103）的底部设置有再沸器（E105），所述再生塔（T103）的塔顶连接有再生气冷凝器（E106），再生气冷凝器（E106）与气液分离器（V110）相连。

2.根据权利要求1所述的石灰窑尾气生产食品级二氧化碳的系统，其特征在于：所述贫富液换热器（E103）还通过贫液泵（P107）连接有贫液水冷器（E102），贫液水冷器（E102）的另一端与吸收塔（T102）相连。

3.根据权利要求1或2所述的石灰窑尾气生产食品级二氧化碳的系统，其特征在于：贫液泵（P107）还连接有胺回收加热器（E104），胺回收加热器（E104）分别连接配碱槽（V101）和再生塔（T103）。

4.一种石灰窑尾气生产食品级二氧化碳的方法，其特征在于它包括如下步骤：

A、石灰窑尾气，温度30—40℃，压力在3—5 kPa，进入水环真空泵（P102）增压至48-52kPa后，除水，送入吸收塔（T102），二氧化碳从吸收塔塔顶流入，乙醇胺溶液从塔底流入，尾气中的CO₂被吸收溶解在乙醇胺溶液中；

B、从吸收塔中处理的乙醇胺富液引入富液泵（P106），加压至0.58-0.62 MPa后送入贫富液换热器（E103）升温至90—105 ℃，进入二氧化碳再生塔（T103）的塔顶；控制塔釜温度在120—130℃、压力在0.13-0.17MPa，塔顶温度95—105 ℃，塔顶压力在0.10-0.14MPa；

C、再生气冷凝器（E106）将再生气冷却至50—60℃，经气液分离器（V110）分离后，液体打回再生塔（T103），分离的CO₂气体作为产品气送出界区，经压缩处理得到成品。

5.根据权利要求4所述的石灰窑尾气生产食品级二氧化碳的方法，其特征在于：石灰窑尾气的气量为9000—15000 Nm³/h，质量含量为20—28%，未吸收的气体经吸收塔T102塔顶列管冷却器冷却至40—50 ℃后，直接放空。

6.根据权利要求5所述的石灰窑尾气生产食品级二氧化碳的方法，其特征在于：从再生塔（T103）来的，温度为120—130 ℃的乙醇胺循环洗涤贫液，经贫富液换热器（E103）换热冷却到65—75℃温度后，进入贫液泵（P107）增压至0.43-0.47MPa，从贫液泵（P107）中分流出另外一股贫液进入贫液水冷器（E102），进一步冷却至38-42℃温度，经机械过滤、活性炭过滤后进入吸收塔（T102）的塔顶。

7.根据权利要求6所述的石灰窑尾气生产食品级二氧化碳的方法，其特征在于：经贫富液换热器（E103）出来的液体经贫液泵（P107）引出一股乙醇胺贫液到胺回收加热器（E104）进行再生处理，从界外来的固体碱首先进入配碱槽（V101），与脱盐水一同进行化碱处理，配制好的碱液与脱盐水混合后进入胺回收加热器（E104），胺回收加热器利用蒸汽加热，温度控制在125—135℃。

8.根据权利要求7所述的石灰窑尾气生产食品级二氧化碳的方法，其特征在于：富液泵（P106）与吸收塔（T102）塔底的脱碳富液管路连接，加压后乙醇胺溶液贫液循环送入吸收塔（T102）中部进入塔内进行循环吸收。

9.根据权利要求8所述的石灰窑尾气生产食品级二氧化碳的方法，其特征在于：富液泵（P106）的流速为75-85m³/h。