CN108285814A - 一种水溶法沼气净化过程中回收二氧化碳的系统及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水溶法沼气净化过程中回收二氧化碳的系统及工艺，所述系统包括二氧化碳解吸塔、空气吹扫塔、换热器和加热器；本发明在加压水洗法从沼气中分离二氧化碳之后，将含有大量二氧化碳的富液引入所述系统中，在不影响天然气生产的前提下，对二氧化碳进行充分回收，且工艺流程简单，操作控制方便，投资运行费用低。

Description

一种水溶法沼气净化过程中回收二氧化碳的系统及工艺

技术领域

本发明涉及生物质沼气净化技术领域，尤其涉及规模化生物质天然气工程中二氧化碳的回收利用技术领域。

背景技术

生物质天然气工程中生产的沼气，其主要成份是甲烷和二氧化碳，需要通过脱除沼气中的二氧化碳实现沼气净化，提高燃烧热值，扩展应用范围。

目前最常用的脱除沼气中的二氧化碳、生产天然气的方法为高压水洗法；该方法与石化行业天然气有机溶剂脱碳工艺相比具有明显的优势。首先，水是最为常见的一种无毒溶剂，具有易得、价廉、性能稳定，无需特殊处理即可循环使用的优点。其次，水洗过程中如出现异常状况导致水质污染，该水仍可以加入到厌氧发酵系统清洁生产沼气。同时，水洗后的高压气体用于压缩天然气的生产，可节约压缩气体所需的能源。因此，沼气的水洗脱碳工艺被广泛应用于生物天然气工程中。

目前在国内，沼气制取生物质天然气的技术仍处于起步阶段。对于二氧化碳的合理回收利用仍在工业化探索中。如图1所示，常规工艺中，设置空气吹扫塔1对吸收了大量二氧化碳的水溶液(富液4)进行空气吹扫，在吹扫空气7的吹扫下，二氧化碳从富液4中解吸出来，与空气一起作为放散气3在空气吹扫塔1塔顶直接排入大气，塔底得到的净化后的贫液5被送往制冷机降温后循环使用。二氧化碳直接排放不仅造成了资源的浪费，还造成了温室气体的增加。在控制碳排放日益受到重视的今天，该工艺方法急需进行改进。就目前市场而言，液体二氧化碳的消耗量逐年增加，尤其是深加工为干冰后，其经济附加值成倍增加。沼气中的二氧化碳含量大，回收工艺相对简单。现有工艺中，针对二氧化碳回收的方案，只是通过压力的降低甚至负压来回收二氧化碳，很难将富液中的二氧化碳解吸完全，得到的贫液难以满足沼气净化要求。

基于以上现状，本发明在现有沼气高压水洗脱碳工艺的基础上，对解吸工艺进行改进创新，在实现有效回收二氧化碳的同时，不影响原生产系统进行天然气生产的操作运行。

发明内容

本发明提供了一种水溶法沼气净化过程中回收二氧化碳的系统及工艺，在加压水洗法从沼气中分离二氧化碳之后，将含有大量二氧化碳的富液引入所述系统中，在不影响天然气生产的前提下，对二氧化碳进行充分回收，且工艺流程简单，操作控制方便，投资运行费用低。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种水溶法沼气净化过程中回收二氧化碳的系统，包括二氧化碳解吸塔、空气吹扫塔、换热器和加热器；所述二氧化碳解吸塔的顶部设二氧化碳气体排出口，上部设富液入口，底部设一级贫液出口；其中富液入口通过富液入口管道连接换热器的第一换热介质出口，富液入口管道上设加热器；换热器的第一换热介质入口连接外部富液输送管道；空气吹扫塔的顶部设放散气出口，上部设贫液入口，下部设吹扫空气入口，底部设净化贫液出口；二氧化碳解吸塔的一级贫液出口通过一级贫液出口管道连接空气吹扫塔上部的贫液入口，一级贫液出口管道上设一级贫液泵；空气吹扫塔的净化贫液出口通过净化贫液出口管道连接换热器的第二换热介质入口，净化贫液出口管道二上设净化贫液泵；换热器的第二换热介质出口连接外部的制冷机。

所述二氧化碳解吸塔内设一至多层填料。

所述空气吹扫塔内设一至多层填料。

基于所述系统的一种水溶法沼气净化过程中回收二氧化碳的工艺，包括如下步骤：

1)含有二氧化碳的富液经减压后，与净化后的贫液在换热器内间接换热，富液的温度升高后进入加热器，在加热器内富液被热媒加热后继续升温，然后从二氧化碳解吸塔的上部进入二氧化碳解吸塔；

2)在二氧化碳解吸塔内，从富液中分离出的二氧化碳气体由塔顶的二氧化碳气体排出口排出；在二氧化碳解吸塔的塔底，经过解吸后的一级贫液由一级贫液泵输送至空气吹扫塔；

3)一级贫液自空气吹扫塔上部进入空气吹扫塔，空气吹扫塔的塔底通入吹扫空气，对一级贫液进行吹扫净化；空气吹扫塔的塔顶排出的放散气排入大气；

4)空气吹扫塔的塔底液相为净化后的贫液，净化后的贫液由净化贫液泵输送至换热器与富液换热，然后被送往制冷机进一步降温，最终实现循环使用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明可使富液中的二氧化碳得到有效回收和富集，经过提纯净化后可用于生产液体二氧化碳或干冰，不仅降低了企业碳排放的压力，而且增加了沼气净化工艺的经济附加值，有利于提升生产企业的竞争实力；

2)利用现有的沼气脱碳生产天然气的工艺，经过局部改进即可用于回收制备二氧化碳，使原有工艺能够适应于二氧化碳的生产，具有良好的装置升级改造潜力；

3)二氧化碳解吸塔的操作温度和压力相对比较温和，设备投资低；

4)本发明所述工艺，流程简单，控制操作方便，改造投资和运行费用低，对大中型沼气工程的产品升级和装置提高产能的需求适应性强。

附图说明

图1是常规技术中采用解吸塔解吸二氧化碳的工艺流程图。

图2是本发明所述一种水溶法沼气净化过程中回收二氧化碳的系统的结构示意图。

图中：1.空气吹扫塔 2.填料 3.放散气 4.富液 5.净化后的贫液 6.一级贫液泵7.吹扫空气 8.二氧化碳气体 9.二氧化碳解吸塔 10.换热器 11.加热器 12.净化贫液泵

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

如图2所示，本发明所述一种水溶法沼气净化过程中回收二氧化碳的系统，包括二氧化碳解吸塔9、空气吹扫塔1、换热器10和加热器11；所述二氧化碳解吸塔9的顶部设二氧化碳气体排出口，上部设富液入口，底部设一级贫液出口；其中富液入口通过富液入口管道连接换热器10的第一换热介质出口，富液入口管道上设加热器11；换热器10的第一换热介质入口连接外部富液输送管道；空气吹扫塔1的顶部设放散气出口，上部设贫液入口，下部设吹扫空气入口，底部设净化贫液出口；二氧化碳解吸塔9的一级贫液出口通过一级贫液出口管道连接空气吹扫塔1上部的贫液入口，一级贫液出口管道上设一级贫液泵6；空气吹扫塔1的净化贫液出口通过净化贫液出口管道连接换热器10的第二换热介质入口，净化贫液出口管道二上设净化贫液泵12；换热器10的第二换热介质出口连接外部的制冷机。

所述二氧化碳解吸塔9内设一至多层填料2。

所述空气吹扫塔1内设一至多层填料2。

基于所述系统的一种水溶法沼气净化过程中回收二氧化碳的工艺，包括如下步骤：

1)含有二氧化碳的富液4经减压后，与净化后的贫液5在换热器10内间接换热，富液4的温度升高后进入加热器11，在加热器11内富液4被热媒加热后继续升温，然后从二氧化碳解吸塔9的上部进入二氧化碳解吸塔9；

2)在二氧化碳解吸塔9内，从富液4中分离出的二氧化碳气体8由塔顶的二氧化碳气体排出口排出；在二氧化碳解吸塔9的塔底，经过解吸后的一级贫液由一级贫液泵6输送至空气吹扫塔1；

3)一级贫液自空气吹扫塔1上部进入空气吹扫塔1，空气吹扫塔1的塔底通入吹扫空气7，对一级贫液进行吹扫净化；空气吹扫塔1的塔顶排出的放散气3排入大气；

4)空气吹扫塔1的塔底液相为净化后的贫液5，净化后的贫液5由净化贫液泵12输送至换热器10与富液4换热，然后被送往制冷机进一步降温，最终实现循环使用。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种水溶法沼气净化过程中回收二氧化碳的系统，其特征在于，包括二氧化碳解吸塔、空气吹扫塔、换热器和加热器；所述二氧化碳解吸塔的顶部设二氧化碳气体排出口，上部设富液入口，底部设一级贫液出口；其中富液入口通过富液入口管道连接换热器的第一换热介质出口，富液入口管道上设加热器；换热器的第一换热介质入口连接外部富液输送管道；空气吹扫塔的顶部设放散气出口，上部设贫液入口，下部设吹扫空气入口，底部设净化贫液出口；二氧化碳解吸塔的一级贫液出口通过一级贫液出口管道连接空气吹扫塔上部的贫液入口，一级贫液出口管道上设一级贫液泵；空气吹扫塔的净化贫液出口通过净化贫液出口管道连接换热器的第二换热介质入口，净化贫液出口管道二上设净化贫液泵；换热器的第二换热介质出口连接外部的制冷机。

2.根据权利要求1所述的一种水溶法沼气净化过程中回收二氧化碳的系统，其特征在于，所述二氧化碳解吸塔内设一至多层填料。

3.根据权利要求1所述的一种水溶法沼气净化过程中回收二氧化碳的系统，其特征在于，所述空气吹扫塔内设一至多层填料。

4.基于权利要求1所述系统的一种水溶法沼气净化过程中回收二氧化碳的工艺，其特征在于，包括如下步骤：

1)含有二氧化碳的富液经减压后，与净化后的贫液在换热器内间接换热，富液的温度升高后进入加热器，在加热器内富液被热媒加热后继续升温，然后从二氧化碳解吸塔的上部进入二氧化碳解吸塔；

2)在二氧化碳解吸塔内，从富液中分离出的二氧化碳气体由塔顶的二氧化碳气体排出口排出；在二氧化碳解吸塔的塔底，经过解吸后的一级贫液由一级贫液泵输送至空气吹扫塔；

3)一级贫液自空气吹扫塔上部进入空气吹扫塔，空气吹扫塔的塔底通入吹扫空气，对一级贫液进行吹扫净化；空气吹扫塔的塔顶排出的放散气排入大气；

4)空气吹扫塔的塔底液相为净化后的贫液，净化后的贫液由净化贫液泵输送至换热器与富液换热，然后被送往制冷机进一步降温，最终实现循环使用。