CN112957872B - 一种提纯co2脱除so2的装置与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种提纯CO2脱除SO2的装置与方法，包括脱硫过程、脱水过程、脱硫材料再生过程和分子筛再生过程；该装置将管道原料气中运输来的含有少量SO2的CO2气体通过脱硫塔脱除SO2，然后经过分子筛脱水塔将CO2气体脱水干燥；在CO2脱硫提纯的工序中利用了一种负载亚硫酸根的季铵型阴离子交换树脂膜，通过控制该树脂膜的湿度完成SO2的吸附和脱硫膜的再生，从而实现高效连续脱除CO2中SO2的目的。

Description

一种提纯CO2脱除SO2的装置与方法
技术领域
本发明涉及提纯CO2脱除SO2领域，具体涉及一种提纯CO2脱除SO2的装置与方法。
背景技术
我国CO2原料气来源广泛，杂质成分复杂，CO2原料气主要来自于煤与天然气制氢尾气、发酵尾气、化工石化生产副产气等，这些气体中常含有SO2，国家标准对食品级和工业级CO2中SO2的含量均有规定；此外，SO2的存在会增加CO2回收和利用的难度，甚至还可能造成设备腐蚀、产品合格率下降等问题；而且，CO2中的SO2也是一种可利用的资源，合理利用能够增大经济效益。因此，脱除CO2中的SO2具有十分重要的意义。
目前的CO2气体中脱硫的方法以干法脱硫和湿法脱硫为主，但这些脱硫方法针对性不强、成本高、效率低。与传统脱硫方法相比，本发明中的SO2吸附材料成本低、可循环利用、工艺结构简单、能耗小。
发明内容
本发明的目的是提供一种提纯CO2脱除SO2的装置与方法，解决传统方法成本高、设备腐蚀严重、脱硫效率低下的问题。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种提纯CO2脱除SO2的装置，原料气1与第一三通电磁阀1-1 的进气口相连，第一三通电磁阀1-1的两个出气口分别与第一脱硫塔1-2和第二脱硫塔1-3的进气口相连，第一三通电磁阀1-1选择性的控制原料气1进入第一脱硫塔分离器1-2或第二脱硫塔1-3；
第一脱硫塔1-2和第二脱硫塔1-3的出气口均分有两条支路，第一脱硫塔1-2和第二脱硫塔1-3的第一条出气口支路均与第二三通电磁阀1-4相连，真空泵1-5通过第二三通电磁阀1-4将第一脱硫塔 1-2或第二脱硫塔1-3中脱附产生的SO2和残余水分2抽干并排出；第一脱硫塔1-2的第二条出气口支路通过第一阀门1-6与第三三通电磁阀1-8的进气口相连；第二脱硫塔1-3的第二条出气口支路通过第二阀门1-7与第四三通电磁阀1-9的进气口相连；
第三三通电磁阀1-8和第四三通电磁阀1-9的两个出气口均分别与第一分子筛脱水塔1-10和第二分子筛脱水塔1-11的进气口相连，第三三通电磁阀1-8和第四三通电磁阀1-9选择性的控制气体进入第一分子筛脱水塔1-10或第二分子筛脱水塔1-11；
第一分子筛脱水塔1-10和第二分子筛脱水塔1-11的出口均分有三条支路，第一条支路排出的水分与第五三通电磁阀1-12的进水口相连，第二条支路上设置再生加热器1-13，该再生加热器1-13将一部分再生CO2气体加热，使其进入第一分子筛脱水塔1-10或第二分子筛脱水塔1-11完成分子筛的再生；第三条支路与第六三通电磁阀 1-14相连，然后与CO2储罐1-15相连，将干燥的CO2存储到CO2储罐 1-15中实现产品收集；
CO2储罐1-15与第七三通电磁阀1-16的进气口相连，第七三通电磁阀1-16的两个出气口，分别与第一脱硫塔1-2和第二脱硫塔1-3 相连，用于将CO2储罐1-15中的部分干燥CO2气体输送进入第一脱硫塔1-2或第二脱硫塔1-3进行吸附材料的干燥再生；
第五三通电磁阀1-12的出水口与水箱1-17相连，将第一分子筛脱水塔1-10或第二分子筛脱水塔1-11的水汇入水箱1-17中，实现水的循环利用；水箱1-17中的液态水在水泵1-18的作用下与第八三通电磁阀1-19的进水口相连，第八三通电磁阀1-19的两个出水口分别与第一脱硫塔1-2和第二脱硫塔1-3中的雾化喷头相连，给雾化喷头输送液态水。
所述第一三通电磁阀1-1、第七三通电磁阀1-16能够控制支路联通第一脱硫塔1-2或第二脱硫塔1-3，实现连续脱硫；所述第三三通电磁阀1-8、第四三通电磁阀1-9、第五三通电磁阀1-12能够控制支路联通第一分子筛脱水塔1-10或第二分子筛脱水塔1-11，实现连续脱水。
所述第一脱硫塔1-2和第二脱硫塔1-3中的脱硫材料为负载亚硫酸根的季铵型阴离子交换树脂膜。
所述第一分子筛脱水塔1-10和第二分子筛脱水塔1-11中的液态水可在第五三通电磁阀1-12的控制下进入水箱1-17，实现水的循环利用。
所述的一种提纯CO2脱除SO2的装置的工作方法，步骤如下：
(1)脱硫：管道运输来的原料气1进入第一脱硫塔1-2或第二脱硫塔1-3中，脱除了SO2的CO2进入第一分子筛脱水塔1-10或第二分子筛脱水塔1-11进行脱水处理，同时，雾化喷头利用水箱1-17中的水将第二脱硫塔1-3或第一脱硫塔1-2中的脱硫材料湿润，其释放出的SO2和残余水分2被真空泵1-5抽出；
(2)脱水：脱除了SO2的CO2进入第一分子筛脱水塔1-10或第二分子筛脱水塔1-11进行脱水处理；脱除的水分由第一分子筛脱水塔1-10或第二分子筛脱水塔1-11底部排出汇入水箱1-17，实现水的循环利用；
(3)分子筛再生：从第一分子筛脱水塔1-10或第二分子筛脱水塔1-11底部排出的干燥CO2被分为两部分，一部分通过再生加热器 1-13加热进入分子筛脱水塔完成分子筛的再生过程，另一部分进入 CO2储罐1-15中完成CO2的产品收集；
(4)脱硫材料再生：CO2储罐1-15中的一部分CO2进入第一脱硫塔1-2和第二脱硫塔1-3中，作为干燥再生气对脱硫材料进行干燥再生，这部分湿润的CO2进入第一分子筛脱水塔1-10或第二分子筛脱水塔1-11内进行步骤二中的脱水处理，脱硫材料干燥再生后，进入下一循环。
为了实现连续脱硫和脱水，所述脱硫塔采用两塔并联的方式，分别交替进行脱硫、脱硫材料再生步骤；所述分子筛脱水塔也采用两塔并联的方式，分别交替进行脱水、分子筛再生步骤。
根据优选方案，本发明可将CO2气体中的SO2脱除，并且得到干燥的CO2产品。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)本发明的脱硫过程在常温常压下进行，脱硫过程能耗低。
(2)本发明的脱硫材料再生过程通过打湿脱硫塔中脱硫材料进行，无需对脱硫材料进行加热，脱硫材料的再生成本低。
附图说明
图1为本发明流程图。
其中附图标记对应的名称为：
1-原料气；2-SO2和残余水分。
1-1-第一三通电磁阀；1-2-第一脱硫塔；1-3-第二脱硫塔；1-4- 第二三通电磁阀；1-5-真空泵；1-6-第一阀门；1-7-第二阀门；1-8- 第三三通电磁阀；1-9-第四三通电磁阀；1-10-第一分子筛脱水塔； 1-11-第二分子筛脱水塔；1-12-第五三通电磁阀；1-13-再生加热器； 1-14-第六三通电磁阀；1-15-CO2储罐；1-16-第七三通电磁阀；1-17- 水箱；1-18-水泵；1-19-第八三通电磁阀。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式，对本发明做进一步详细说明。
实施例
本实施例一种提纯CO2脱除SO2的装置与方法，从CO2管道运送的原料气1在第一三通电磁阀1-1的控制下进入第一脱硫塔1-2，经过脱硫材料脱除CO2中的SO2气体，该脱硫材料干燥时可将SO2气体转换为SO3 2-并吸附在材料内部。同时，第二脱硫塔1-3中的雾化喷头通过水泵1-18的作用，在第八三通电磁阀1-19的控制下利用水箱1-17 中的水使脱硫材料湿润，促使脱硫材料内部吸附的SO3 2-转换为SO2气体释放出来，释放出的SO2和残余水分2在第二三通电磁阀1-4的控制下，被真空泵1-5抽出。同理，若原料气在第一三通电磁阀1-1的控制下进入第二脱硫塔1-3中进行SO2的吸附，则上述流程中的湿润脱硫材料以促使SO2释放与脱除的过程，则在第一脱硫塔1-2中进行。从第一脱硫塔1-2排出的CO2经过第一阀门1-6后，经第三三通电磁阀1-8从顶部进入第一分子筛脱水塔1-10，经过分子筛填料层进行脱水处理；脱水后的干燥CO2被分为两股：第一股作为第二分子筛脱水塔1-11分子筛的再生气；第二股在第六三通电磁阀1-14的控制下汇入CO2储罐1-15中实现产品收集。第一股CO2再生气经过再生加热器1-13的加热，从第二分子筛脱水塔1-11底部进入塔内进行分子筛再生；分子筛再生过程产生的水在第五三通电磁阀1-12的控制下，汇入水箱1-17，此过程实现了水的循环利用。
如果从第一脱硫塔1-2排出的CO2经过第一阀门1-6后，经第三三通电磁阀1-8控制从顶部进入第二分子筛脱水塔1-11进行脱水处理，则在第一分子筛脱水塔1-10中进行分子筛再生处理和水的循环利用，其具体流程与上述一致。
同时，CO2储罐1-15中的小部分干燥CO2在第七三通电磁阀1-16 的控制下，进入第二脱硫塔1-3中，干燥其中的吸附材料，该部分湿润CO2经过第二阀门1-7后，经第四三通电磁阀1-9控制进入分子筛脱水塔进行脱水处理。

Claims (2)

1.一种提纯CO2脱除SO2的装置，其特征在于：
原料气(1)与第一三通电磁阀(1-1)的进气口相连，第一三通电磁阀(1-1)的两个出气口分别与第一脱硫塔(1-2)和第二脱硫塔(1-3)的进气口相连，第一三通电磁阀(1-1)选择性地控制原料气(1)进入第一脱硫塔(1-2)或第二脱硫塔(1-3)；
第一脱硫塔(1-2)和第二脱硫塔(1-3)的出气口均分有两条支路，第一脱硫塔(1-2)和第二脱硫塔(1-3)的第一条出气口支路均与第二三通电磁阀(1-4)相连，真空泵(1-5)通过第二三通电磁阀(1-4)将第一脱硫塔(1-2)或第二脱硫塔(1-3)中脱附产生的SO2和残余水分(2)抽干并排出；第一脱硫塔(1-2)的第二条出气口支路通过第一阀门(1-6)与第三三通电磁阀(1-8)的进气口相连；第二脱硫塔(1-3)的第二条出气口支路通过第二阀门(1-7)与第四三通电磁阀(1-9)的进气口相连；
第三三通电磁阀(1-8)的两个出气口均分别与第一分子筛脱水塔(1-10)和第二分子筛脱水塔(1-11)的进气口相连，第四三通电磁阀(1-9)的两个出气口均分别与第一分子筛脱水塔(1-10)和第二分子筛脱水塔(1-11)的进气口相连，第三三通电磁阀(1-8)和第四三通电磁阀(1-9)选择性的控制气体进入第一分子筛脱水塔(1-10)或第二分子筛脱水塔(1-11)；
第一分子筛脱水塔(1-10)和第二分子筛脱水塔(1-11)的出口均分有三条支路，第一条支路排出的水分与第五三通电磁阀(1-12)的进水口相连，第二条支路上设置再生加热器(1-13)，该再生加热器(1-13)将一部分再生CO2气体加热，使其进入第一分子筛脱水塔(1-10)或第二分子筛脱水塔(1-11)完成分子筛的再生；第三条支路与第六三通电磁阀(1-14)相连，然后与CO2储罐(1-15)相连，将干燥的CO2存储到CO2储罐(1-15)中实现产品收集；
CO2储罐(1-15)与第七三通电磁阀(1-16)的进气口相连，第七三通电磁阀(1-16)的两个出气口分别与第一脱硫塔(1-2)和第二脱硫塔(1-3)相连，用于将CO2储罐(1-15)中的部分干燥CO2气体输送进入第一脱硫塔(1-2)或第二脱硫塔(1-3)进行吸附材料的干燥再生；
第五三通电磁阀(1-12)的出水口与水箱(1-17)相连，将第一分子筛脱水塔(1-10)或第二分子筛脱水塔(1-11)的水汇入水箱(1-17)中，实现水的循环利用；水箱(1-17)中的液态水在水泵(1-18)的作用下与第八三通电磁阀(1-19)的进水口相连，第八三通电磁阀(1-19)的两个出水口分别与第一脱硫塔(1-2)和第二脱硫塔(1-3)中的雾化喷头相连，给雾化喷头输送液态水；
所述的一种提纯CO2脱除SO2的装置的工作方法，步骤如下：
步骤一：脱硫：管道运输来的原料气(1)进入第一脱硫塔(1-2)或第二脱硫塔(1-3)中，脱除了SO2的CO2进入第一分子筛脱水塔(1-10)或第二分子筛脱水塔(1-11)进行脱水处理，同时，雾化喷头利用水箱(1-17)中的水将第二脱硫塔(1-3)或第一脱硫塔(1-2)中的脱硫材料湿润，其释放出的SO2和残余水分(2)被真空泵(1-5)抽出；
步骤二：脱水：脱除了SO2的CO2进入第一分子筛脱水塔(1-10)或第二分子筛脱水塔(1-11)进行脱水处理；脱除的水分由第一分子筛脱水塔(1-10)或第二分子筛脱水塔(1-11)底部排出汇入水箱(1-17)，实现水的循环利用；
步骤三：分子筛再生：从第一分子筛脱水塔(1-10)或第二分子筛脱水塔(1-11)底部排出的干燥CO2被分为两部分，一部分通过再生加热器(1-13)加热进入分子筛脱水塔完成分子筛的再生过程，另一部分进入CO2储罐(1-15)中完成CO2的产品收集；
步骤四：脱硫材料再生：CO2储罐(1-15)中的一部分CO2进入第一脱硫塔(1-2)和第二脱硫塔(1-3)中，作为干燥再生气对脱硫材料进行干燥再生，这部分湿润的CO2进入第一分子筛脱水塔(1-10)或第二分子筛脱水塔(1-11)内进行步骤二中的脱水处理，脱硫材料干燥再生后，进入下一循环；
所述第一脱硫塔(1-2)和第二脱硫塔(1-3)中的脱硫材料为负载亚硫酸根的季铵型阴离子交换树脂膜。
2.根据权利要求1所述的一种提纯CO2脱除SO2的装置，其特征在于：所述第一三通电磁阀(1-1)、第七三通电磁阀(1-16)能够控制支路联通第一脱硫塔(1-2)或第二脱硫塔(1-3)，实现连续脱硫；所述第三三通电磁阀(1-8)、第四三通电磁阀(1-9)能够控制支路联通第一分子筛脱水塔(1-10)或第二分子筛脱水塔(1-11)，实现连续脱水。
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