CN105413429A - 一种石灰窑尾气分离提纯的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种石灰窑尾气分离提纯的方法，包括如下步骤：(1)将石灰窑排放的尾气通入水洗塔进行喷淋，喷淋后的尾气通入脱硫塔进行脱硫处理；(2)脱硫后的尾气通入MEA吸收塔，MEA吸收塔中的一乙醇胺溶液对其中的二氧化碳进行吸收，吸收二氧化碳后的一乙醇胺溶液送入解析塔中，扩容、减压后释放出二氧化碳；(3)释放出的二氧化碳进行增压、脱水、过滤，然后通入纯化吸收塔进行除杂；(4)尾气从MEA吸收塔排出后进行增压、脱水、过滤，然后通入纯化吸收塔进行除杂，得到氮气。本发明所述的石灰窑尾气分离提纯的方法可以将废气“变废为宝”。既符合国家产业结构调整和环境保护政策的要求，又会给企业带来一定的经济效益。

Description

一种石灰窑尾气分离提纯的方法
技术领域
本发明属于化工领域，尤其是涉及一种石灰窑尾气分离提纯的方法。
背景技术
电弧法电石生产工艺的主要原料包括焦炭和石灰，其中石灰是通过石灰窑煅烧石灰石得到的，石灰窑煅烧生产石灰的过程中会产生大量的石灰窑尾气，石灰窑尾气中含有28～35％的CO2气体，传统工艺废气除尘达标后直接排放大气，造成严重污染。国家为了实现工业化低碳排放目标，在“政府工作报告”及“十三五规划”中，都明确提出碳排放控制指标，并相继成立了碳排放交易所，鼓励企业采取节能减排措施。基于中国碳排放总量大，国家鼓励企业实现“变废为宝”的策略，将CO2回收利用为化工原料，生产高附加值产品。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种石灰窑尾气分离提纯的方法，可以将尾气进行提纯，得到高纯度的二氧化碳及氮气，进行再利用。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种石灰窑尾气分离提纯的方法，包括如下步骤：
(1)将石灰窑排放的尾气通入水洗塔进行喷淋，喷淋后的尾气通入脱硫塔进行脱硫处理；
(2)脱硫后的尾气通入MEA吸收塔，MEA吸收塔中的一乙醇胺溶液对尾气中的二氧化碳进行吸收，吸收二氧化碳后的一乙醇胺溶液送入解析塔中，扩容、减压后释放出二氧化碳；
(3)释放出的二氧化碳进行增压、脱水、过滤，然后通入纯化吸收塔进行除杂；
(4)尾气从MEA吸收塔排出后进行增压、脱水、过滤，然后通入纯化吸收塔进行除杂，得到氮气。
进一步，所述的步骤(1)中将尾气通入水洗塔进行喷淋后使得尾气的温度≤40℃，粉尘含量≤5mg/Nm3。
进一步，所述的步骤(1)中尾气通入脱硫塔进行脱硫处理使得尾气的硫含量≤1ppm。
进一步，所述的步骤(1)中的脱硫处理是指脱硫塔中的Ca(OH)2溶液对尾气中的二氧化硫进行吸收，形成CaSO3，CaSO3被氧化为CaSO4后进行离心分离。
进一步，所述的步骤(2)中释放出二氧化碳后的一乙醇胺溶液送至脱硫塔中进行循环使用。
进一步，所述的步骤(3)中的增压步骤使释放出的二氧化碳的压力增至1.2-1.5MpaG；所述的步骤(4)中的增压步骤使尾气的压力增至1.2-1.5MpaG。
进一步，所述的步骤(3)中除杂后的二氧化碳的纯度≥99.5％。
进一步，所述的步骤(4)中得到的氮气的纯度≥99.5％。
一种所述的石灰窑尾气分离提纯的方法分离得到的二氧化碳的用途，所述的步骤(3)中除杂后的二氧化碳进行增压，降温至≤-30℃后进行液化、灌装，然后投入生产使用或进行销售。
一种所述的石灰窑尾气分离提纯的方法分离得到的氮气的用途，所述的步骤(4)中除杂后的氮气进行增压，降温至≤-80℃后进行液化、灌装，然后投入生产使用或进行销售。
相对于现有技术，本发明所述的石灰窑尾气分离提纯的方法具有以下优势：
(1)本发明所述的石灰窑尾气分离提纯的方法为CO2后续综合利用生产化工产品提供一个平台，通过石灰窑尾气分离提纯工艺得到的纯度≥99.5％CO2，得到的CO2可作为生产纯碱、甲醇、甲烷、尿素、低碳烯烃、二甲醚、聚碳酸酯、碳酸二甲酯、环状碳酸酯和塑料的化工原料，也可以直接加工成制冷剂、驱油剂、焊接保护气和食品级液体二氧化碳等；同时，还能从石灰窑尾气中提纯分离出纯度≥99.5％的氮气，回收利用为全厂的惰性保护气，“变废为宝”减少对厂区内空压站的投资，也可以液化作为产品外卖。
(2)本发明所述的石灰窑尾气分离提纯的方法可以将废气“变废为宝”，综合利用高附加值的化工原料，推动以CO2为原料的高附加值产品技术开发和运用。既符合国家产业结构调整和环境保护政策的要求，又会给企业带来一定的经济效益，有利于该技术的推广运用。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的石灰窑尾气分离提纯的方法的工艺流程图。.
具体实施方式
除非另外说明，本文中所用的术语均具有本领域技术人员常规理解的含义，为了便于理解本发明，将本文中使用的一些术语进行了下述定义。
所有的数字标识，例如pH、温度、时间、浓度，包括范围，都是近似值。要了解，虽然不总是明确的叙述所有的数字标识之前都加上术语“约”。同时也要了解，虽然不总是明确的叙述，本文中描述的试剂仅仅是示例，其等价物是本领域已知的。
下面结合实施例及附图来详细说明本发明。
如图1所示，该石灰窑尾气分离提纯的方法主要由水洗塔、脱硫塔、MEA吸收塔、解析塔、纯化吸收塔、压缩机、离心泵、离心分离设备和冷冻液化等设备组成，配套所需外购原料有Ca(OH)2溶液和一乙醇胺(MEA)溶液；配套公用工程包括电、低压蒸汽、循环水和仪表空气等。
石灰窑尾气分离提纯的方法的产品主要包括：纯度≥99.5％CO2；纯度≥99.5％N2；CaSO4副产品。
石灰窑尾气分离提纯的方法得到的纯度≥99.5％CO2可以作为生产纯碱、甲醇、甲烷、尿素、低碳烯烃、二甲醚、聚碳酸酯、碳酸二甲酯、环状碳酸酯和塑料的化工原料，也可以直接加工成制冷剂、驱油剂、焊接保护气和食品级液体二氧化碳等；通过石灰窑尾气分离提纯工艺得到的纯度≥99.5％N2可以回收利用为全厂的惰性保护气，也可以液化作为产品外卖。
所述的石灰窑尾气分离提纯的方法，包括如下步骤：
(1)尾气的前级预处理系统
将从石灰窑除尘后排放的含28～35％CO2、50～60％N2、5～8％H2O、2～6％O2、粉尘30mg/Nm3以及微量CO和SO2的高温尾气通过水洗塔进行喷淋，喷淋后将尾气(尾气温度由130～150℃降至≤40℃，粉尘含量≤5mg/Nm3)通入分离器除水，除水后通入脱硫塔进行脱硫处理；
常温、低压状态下的尾气由脱硫塔底部进入向上流动，与从塔顶向下喷入的稀Ca(OH)2溶液充分接触传质吸收，接触过程中Ca(OH)2溶液将SO2组分吸收生成CaSO3(生石膏)。在溶液循环池中利用空气的氧化作用下，使CaSO3氧化为CaSO4(熟石膏)副产品。反应方程如下：
Ca(OH)2﹢CO2→CaCO3↓+H2O
CaCO3﹢SO2﹢1/2H2O→CaSO3·1/2H2O﹢CO2↑
CaSO3·1/2H2O+1/2O2→CaSO4·1/2H2O
由于SO2在尾气中含量较少，操作中注意控制稀Ca(OH)2溶液的流量及浓度，以防止CO2被大量吸收。
(2)二氧化碳的吸收、解析系统
从脱硫塔洗涤后的尾气，经过脱硫后的尾气的硫含量≤1ppm，经分离器除水后，由鼓风机通入MEA吸收塔的底部且向上流动，从塔顶部喷出的MEA溶液向下流动，在塔内填充物的作用下气相与液相充分接触，过程中MEA溶液将CO2吸收，由贫液转化为富液，然后由富液泵送至换热器将MEA富液的温度提高至120～130℃，此温度下的MEA富液送入解析塔中经扩容、减压即可释放二氧化碳气体，释放二氧化碳后MEA富液转化为贫液，分离出的CO2送至下步工序提纯，解析塔底部的贫液用换热器冷却至约70℃送至脱硫塔循环使用。
(3)二氧化碳气体分离、精制、罐装系统
从解析塔顶部分离出来的二氧化碳气体经分离器除去大部分水后，再进入集气罐缓冲，然后将CO2气体用压缩机增压至1.2MPaG，依次送至稳压罐、冷却器、分离器、过滤器、干燥吸附塔进行脱水处理。脱水后经精密过滤器除尘再进入纯化吸附塔，除去气体中含有的微量的O2和CO杂质，从而获得纯度≥99.5％的CO2气体，此气体可以作为化工原料，也可以进一步增压、降温至≤-30℃将CO2气体产品进行液化，然后灌装入瓶作为产品外卖。
(4)氮气分离、精制、罐装系统
从MEA吸收塔顶部出来的富氮气经过分离器除水后，送至集气罐缓冲，用压缩机将其增压至1.2MPaG，依次输送到稳压罐、冷却器、分离器、过滤器、干燥吸附塔进行脱水处理，然后输送至纯化吸附塔进行再次提纯处理，除去气体中含有的O2和CO杂质，从而可获得纯度≥99.5％的氮气。
纯N2气体由压缩机加压至4.0MPaG进入配套有冷冻机的气体冷凝器，将N2温度降至≤-80℃，使低温、高压环境下的N2气态转化为液态储存，需要时由罐装泵罐装入瓶作为产品外卖。
实施例1
所述的石灰窑尾气分离提纯的方法，包括如下步骤：
(1)单台日产600吨石灰的气烧石灰窑，尾气排放量为55000Nm3/h，尾气温度为150℃，压力为4000PaG；将含35％CO2、55％N2、8％H2O、2％O2、粉尘30mg/Nm3以及微量CO和SO2的高温尾气通入水洗塔进行喷淋，喷淋后的尾气通入脱硫塔进行脱硫处理；
(2)脱硫后的尾气通入MEA吸收塔，MEA吸收塔中的一乙醇胺溶液对尾气中的二氧化碳进行吸收，吸收二氧化碳后的一乙醇胺溶液送入解析塔中，扩容、减压后释放出二氧化碳；
(3)释放出的二氧化碳进行增压、脱水、过滤，然后通入纯化吸收塔进行除杂，得到了29000kg/h的CO2，CO2产品纯度99.8％，含水4.2ppm，油含量2.3ppm，粉尘颗粒0.16um，且无异味；
(4)尾气从MEA吸收塔排出后进行增压、脱水、过滤，然后通入纯化吸收塔进行除杂，得到27000Nm3/h的N2，N2产品纯度99.7％，油含量1.6ppm，粉尘颗粒0.24um，且无异味。
实施例2
所述的石灰窑尾气分离提纯的方法，包括如下步骤：
(1)单台日产150吨石灰的气烧石灰窑，尾气排放量为40000Nm3/h，尾气温度为130℃，压力为4000PaG；将含28％CO2、60％N2、8％H2O、4％O2、粉尘30mg/Nm3以及微量CO和SO2的高温尾气通入水洗塔进行喷淋，喷淋后的尾气通入脱硫塔进行脱硫处理；
(2)脱硫后的尾气通入MEA吸收塔，MEA吸收塔中的一乙醇胺溶液对尾气中的二氧化碳进行吸收，吸收二氧化碳后的一乙醇胺溶液送入解析塔中，扩容、减压后释放出二氧化碳；
(3)释放出的二氧化碳进行增压、脱水、过滤，然后通入纯化吸收塔进行除杂，得到了17000kg/h的CO2，CO2产品纯度99.6％，含水2.3ppm，油含量2.8ppm，粉尘颗粒0.25um，且无异味；
(4)尾气从MEA吸收塔排出后进行增压、脱水、过滤，然后通入纯化吸收塔进行除杂，得到23000Nm3/h的N2，N2产品纯度99.9％，油含量1.9ppm，粉尘颗粒0.16um，且无异味。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种石灰窑尾气分离提纯的方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)将石灰窑排放的尾气通入水洗塔进行喷淋，喷淋后的尾气通入脱硫塔进行脱硫处理；
(2)脱硫后的尾气通入MEA吸收塔，MEA吸收塔中的一乙醇胺溶液对尾气中的二氧化碳进行吸收，吸收二氧化碳后的一乙醇胺溶液送入解析塔中，扩容、减压后释放出二氧化碳；
(3)释放出的二氧化碳进行增压、脱水、过滤，然后通入纯化吸收塔进行除杂；
(4)尾气从MEA吸收塔排出后进行增压、脱水、过滤，然后通入纯化吸收塔进行除杂，得到氮气。
2.根据权利要求1所述的石灰窑尾气分离提纯的方法，其特征在于：所述的步骤(1)中将尾气通入水洗塔进行喷淋后使得尾气的温度≤40℃，粉尘含量≤5mg/Nm3。
3.根据权利要求1所述的石灰窑尾气分离提纯的方法，其特征在于：所述的步骤(1)中尾气通入脱硫塔进行脱硫处理使得尾气的硫含量≤1ppm。
4.根据权利要求1所述的石灰窑尾气分离提纯的方法，其特征在于：所述的步骤(1)中的脱硫处理是指脱硫塔中的Ca(OH)2溶液对尾气中的二氧化硫进行吸收，形成CaSO3，CaSO3被氧化为CaSO4后进行离心分离。
5.根据权利要求1所述的石灰窑尾气分离提纯的方法，其特征在于：所述的步骤(2)中释放出二氧化碳后的一乙醇胺溶液送至脱硫塔中进行循环使用。
6.根据权利要求1所述的石灰窑尾气分离提纯的方法，其特征在于：所述的步骤(3)中的增压步骤使释放出的二氧化碳的压力增至1.2-1.5MpaG；所述的步骤(4)中的增压步骤使尾气的压力增至1.2-1.5MpaG。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的石灰窑尾气分离提纯的方法，其特征在于：所述的步骤(3)中除杂后的二氧化碳的纯度≥99.5％。
8.根据权利要求1-5中任一项所述的石灰窑尾气分离提纯的方法，其特征在于：所述的步骤(4)中得到的氮气的纯度≥99.5％。
9.权利要求1-8中任一项所述的石灰窑尾气分离提纯的方法分离得到的二氧化碳的用途，其特征在于：所述的步骤(3)中除杂后的二氧化碳进行增压，降温至≤-30℃后进行液化、灌装，然后投入生产使用或进行销售。
10.权利要求1-8中任一项所述的石灰窑尾气分离提纯的方法分离得到的氮气的用途，其特征在于：所述的步骤(4)中除杂后的氮气进行增压，降温至≤-80℃后进行液化、灌装，然后投入生产使用或进行销售。
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