CN113772673A - 一种从石灰窑尾气中回收提纯二氧化碳的工艺系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种从石灰窑尾气中回收提纯二氧化碳的工艺系统，包括用于去除尾气中粉尘的除尘器，与所述除尘器相连的一段加压冷却系统，与所述一段加压冷却系统相连的气液分离器，与所述气液分离器相连并用于进一步脱水净化的一段净化加压系统，与所述一段净化加压系统相连的并用于二氧化碳吸附的变压吸附系统，与所述变压吸附系统相连的中间产品气缓冲罐，与所述中间产品气缓冲罐相连的二段加压冷却系统，与所述二段加压冷却系统相连的提纯净化系统，以及与所述提纯净化系统相连的产品气存储罐。本发明经过多次不同的方式来实现对二氧化碳的提纯，极大地提升了回收二氧化碳的纯度，实现了对石灰窑尾气中二氧化碳气体的工业回收。
Description
技术领域
本发明涉及尾气回收利用技术领域，具体涉及到钢铁厂中石灰窑尾气的二氧化碳的回收提纯利用工艺。
背景技术
石灰窑尾气中含有大量二氧化碳成分，二氧化碳是一种环境有害气体，但同时，二氧化碳又是一种广泛应用的工业原材料，包括食品加工，保鲜、饮料、化肥、防火、石油开发等领域都离不开二氧化碳，从石灰窑尾气中回收二氧化碳不仅可以取得相应的经济利益，同时也能取得相应的社会效益，是一个利国、利民的好事。同时，随着环保政策日益严格和碳排放征税进程逐渐迫近，石灰窑烟气成为钢铁厂继烧结烟气之后新的环保重点关注对象。很多省份超低排放标准的下发，石灰窑污染物排放超标和CO2回收利用成为需要迫切解决的问题。但是大量石灰窑烟气CO2浓度偏低、部分污染物超标，严重制约CO2回收利用的实现。针对上述的问题，就需要本领域技术人员设计一种可以实现石灰窑尾气CO2回收的技术方案。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种从石灰窑尾气中回收提纯二氧化碳的工艺系统及方法，通过对石灰窑尾气的过滤、吸附、提纯等操作，去除尾气中的杂质，并实现对二氧化碳气体的不断提纯，实现石灰窑尾气中二氧化碳气体的回收利用。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种从石灰窑尾气中回收提纯二氧化碳的工艺系统，包括用于去除尾气中粉尘的除尘器，与所述除尘器相连的一段加压冷却系统，与所述一段加压冷却系统相连的气液分离器，与所述气液分离器相连并用于进一步脱水净化的一段净化加压系统，与所述一段净化加压系统相连的并用于二氧化碳吸附的变压吸附系统，与所述变压吸附系统相连的中间产品气缓冲罐，与所述中间产品气缓冲罐相连的二段加压冷却系统，与所述二段加压冷却系统相连的提纯净化系统，以及与所述提纯净化系统相连的产品气存储罐。
进一步地，所述一段加压冷却系统包括与所述除尘器相连的第一加压设备，与所述第一加压设备相连的一级冷却器，以及与所述一级冷却器相连的二级冷却器。
进一步地，所述一段净化加压系统包括与所述气液分离器相连的一段净化塔，以及与所述一段净化塔相连的第二加压设备。
进一步地，所述变压吸附系统设置有多组，且多组变压吸附系统相互之间呈串联的设置方式；每一组所述变压吸附系统均包括多个并联的变压吸附塔，以及与所述变压吸附塔相连的真空泵。
进一步地，所述变压吸附系统为两组，且包括与所述第二加压设备相连的第一变压吸附塔，与所述第一变压吸附塔相连的第一真空泵，与所述第一真空泵相连的第二变压吸附塔，以及与所述第二变压吸附塔相连的第二真空泵。
进一步地，所述二段加压冷却系统包括与所述中间产品气缓冲罐相连的第三加压设备，与所述第三加压设备相连的二段净化塔，以及与所述二段净化塔相连的并使二氧化碳液化的二氧化碳冰机。
进一步地，所述提纯净化系统包括与所述二氧化碳冰机相连的二氧化碳提纯塔，与所述二氧化碳提纯塔相连的第四加压设备，以及与所述第四加压设备相连并用于二氧化碳气化的二氧化碳气化器。
本发明还提供了一种石灰窑尾气中回收提纯二氧化碳的工艺系统方法，包括以下步骤：
S1：石灰窑尾气的净化处理，首先将石灰窑尾气通过除尘器去除尾气中的细微颗粒，然后通过第一加压设备进行加压后，通过一级冷却器、二级冷却器进行深度冷却，并通过气液分离器中将液态水完全分离，在进入一段净化塔进一步脱水，脱水完成后通过第二加压设备进行升压；
S2：变压吸附提纯，经过第二加压设备升压的尾气进入至变压吸附塔中，通过变压吸附塔中的吸附剂对二氧化碳气体进行选择性的吸附，其余气体则通过变压吸附塔排出，变压吸附塔吸附完成后，关闭其进气的阀门，启动真空泵，对变压吸附塔抽真空，使吸附的二氧化碳解吸出来并进入中间产品气缓冲罐中，实现二氧化碳的初步提纯；
S3：加压、深冷提纯，中间产品气缓冲罐中的二氧化碳气体，通过第三加压设备进行升压，升压后的二氧化碳气体再经过二段净化塔进一步地脱水，脱水后的二氧化碳气体进入二氧化碳冰机中进行深冷，使其冷却成液态，液态的二氧化碳进入二氧化碳提纯塔中进行杂质的进一步汽提，提升二氧化碳的纯度，汽提完成后的液态二氧化碳进入二氧化碳气化器中进行气化，最后进入产品气存储罐中进行存储，实现二氧化碳的提纯回收。
进一步地，所述步骤S2中，变压吸附采用两级吸附的方式，第一变压吸附塔吸附二氧化碳后，排除杂质气体，再通过第一真空泵进行抽真空解析，并使解析的二氧化碳气体进入第二变压吸附塔中进行二次吸附，然后再通过第二真空泵抽真空进行二氧化碳气体的解析，经过两次的变压吸附，提升二氧化碳气体的纯度。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明首先通过除尘器去除尾气中的细微颗粒物，在通过一段加压冷却系统与气液分离器的配合，实现对石灰窑尾气中大部分水分进行分离，再通过一段净化加压系统进一步脱出尾气中的水分和杂质气体，然后经过变压吸附系统的变压吸附，将二氧化碳气体进行选择性的吸附，其余气体进行排放，吸附完成后，通过真空泵降压解析的方式进行二氧化碳解析收集，进一步实现二氧化碳的提纯，然后再通过二段加压冷却系统和提纯净化系统，再次提升二氧化碳气体的纯度，最后在产品气存储罐中进行存储，实现对的二氧化碳气体的提纯回收；本发明经过多次不同的方式来实现对二氧化碳的提纯，极大地提升了回收二氧化碳的纯度。
(2)本发明采用两组吸附的方式，使二氧化碳气体在吸附解析的过程中，逐渐地提升其纯度，为了二氧化碳气体的提纯提供了保障基础。
(3)本发明将变温吸附工艺和二氧化碳变压吸附工艺相结合，使石灰窑尾气中所含粉尘、大量水分、氮氧化物和硫化物等有害杂质在一段净化加压系统得以高效脱除，有效地规避了这些杂质对变压吸附剂的损害，可显著提高变压吸附剂的使用效率和使用寿命。
(4)本发明在一段净化加压系统前设置了二级冷却器，用温度较低的冷冻水对窑气进行深度冷却，将冷却出的冷凝水在气液分离器中分离并排放，显著减少原料气中的饱和水含量，有效降低一段净化塔的处理负荷，降低该系统的设备和吸附剂的一次性投资成本，并降低该工艺生产装置的运行能耗。
附图说明
图1为本发明工艺流程示意图。
其中，附图标记对应的名称为：
1-除尘器，2-第一加压设备，3-一级冷却器，4-二级冷却器，5-气液分离器，6-一段净化塔，7-第二加压设备，8-的第一变压吸附塔，9-第一真空泵，10-第二变压吸附塔，11-第二真空泵，12-中间产品气缓冲罐，13-第三加压设备，14-二段净化塔，15-二氧化碳冰机，16-二氧化碳提纯塔，17-第四加压设备，18-二氧化碳气化器，19-产品气存储罐。
具体实施方式
下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。
如图1所示：
一种从石灰窑尾气中回收提纯二氧化碳的工艺系统，采用多级以及多种不同的工艺相结合方法来提升尾气中二氧化碳的纯度，同时去除其他的杂质气体，实现高纯度二氧化碳气体的回收。
其具体的工艺流程中包括除尘器1，除尘器1用于出去石灰窑尾气中的细微颗粒，经过除尘器1除尘的尾气进入到一段加压冷却系统中，进行加压和冷却，使其水蒸汽等易液化的气体变成液态，再通过设置的气液分离器5进行气液的分离，初步减少尾气中的杂质，初步提升二氧化碳气体纯度；具体地，一段加压冷却系统包括除尘器1相连的第一加压设备2，与第一加压设备2相连的一级冷却器3，以及与一级冷却器相连的二级冷却器4，采用两级冷却器的方式，使温度较低的冷冻水对窑气进行深度冷却，将冷却出的冷凝水在高效气液分离器中分离并排放，显著减少原料气中的饱和水含量，有效降低后续处理的负荷，为后续的进一步提纯提供了保障。
经过气液分离器器5分离的尾气进入一段净化加压系统中，通过一段净化加压系统，进一步对尾气进行脱水净化，具体的，一段净化加压系统包括与气液分离器5相连的一段净化塔6，以及与一段净化塔6相连的第二加压设备7；第二加压设备7提升尾气输送的动力，一段净化塔6内设置相应的水分吸附剂，将尾气中的水分进一步吸收，降低尾气中的饱和水含量。
经过净化脱水的尾气，进入变压吸附系统中进行二氧化碳气体的吸附与解析，实现二氧化碳气体与其他气体的吸附分离，为了提升二氧化碳吸附解析的纯度，变压吸附系统设置有多组，且相互之间呈串联的设置方式；每一组变压吸附系统均包括多个并联设置的变压吸附塔，以及与变压吸附塔相连的真空泵。在本实施例中，采用两组吸附的方式，具体地，包括第二加压设备7相连的第一变压吸附塔8，与第一变压吸附塔8相连的第一真空泵9，与第一真空泵9相连的第二变压吸附塔10，以及与第二变压吸附塔10相连的第二真空泵11。含二氧化碳的尾气进入至第一变压吸附塔8中，第一变压吸附塔8内设有用于吸附二氧化碳的吸附剂，第一变压吸附塔8完成对二氧化碳的吸附，其余气体从出气口排放，实现二氧化碳气体与其他气体的有效分离，完成二氧化碳的吸附后，关闭其进气口的阀门，启动第一真空泵9，对第一变压吸附塔进行降压，使吸附的二氧化碳解析，解析的二氧化碳气体进入第二变压吸附塔10中，重复吸附和解析的过程，实现对二氧化碳气体的提纯操作。
经过变压吸附提纯的二氧化碳气体进入中间产品气缓冲罐12中进行缓存，从中间产品气缓冲罐12出来的二氧化碳气体进入二段加压冷却系统中进行二氧化碳气体的进一步提纯处理，具体地，二段加压冷却系统包括与中间产品气缓冲罐12相连的第三加压设备13，与第三加压设备13相连的二段净化塔14，以及与二段净化塔14相连的并使二氧化碳液化的二氧化碳冰机15。第三加压设备13将二氧化碳气体压力提升，二段净化塔14将二氧化碳气体中的水分进一步去除，二氧化碳冰机15将气体的二氧化碳深度冷却成液态。
冷却成液态的二氧化碳进入至提纯净化系统中进行终极提纯净化，使其达到提纯和存储的要求，具体地，提纯净化系统包括与二氧化碳冰机15相连的二氧化碳提纯塔16，与二氧化碳提纯塔16相连的第四加压设备17，以及与第四加压设备17相连并用于二氧化碳气化的二氧化碳气化器18。气化后的二氧化碳气体进入产品气存储罐19中进行存储，以备二氧化碳气体的工业用途。
本发明的工艺系统其实现方法包括以下步骤：
S1：石灰窑尾气的净化处理，首先将石灰窑尾气通过除尘器去除尾气中的细微颗粒，然后通过第一加压设备进行加压后，通过一级冷却器、二级冷却器进行深度冷却，并通过气液分离器中将液态水完全分离，再进入一段净化塔进一步脱水，脱水完成后通过第二加压设备进行升压；
S2：变压吸附提纯，经过第二加压设备升压的尾气进入至变压吸附塔中，通过变压吸附塔中的吸附剂对二氧化碳气体进行选择性的吸附，其余气体则通过变压吸附塔排出，变压吸附塔吸附完成后，关闭其进气的阀门，启动真空泵，对变压吸附塔抽真空，使吸附的二氧化碳解吸出来并进入中间产品气缓冲罐中，实现二氧化碳的初步提纯；变压吸附采用两组吸附的方式，第一变压吸附塔吸附二氧化碳后，排除杂质气体，再通过第一真空泵进行抽真空解析，并使解析的二氧化碳气体进入第二变压吸附塔中进行二次吸附，然后再通过第二真空泵抽真空进行二氧化碳气体的解析，经过两次的变压吸附，提升二氧化碳气体的纯度。本发明经过多次不同的方式来实现对二氧化碳的提纯，极大地提升了回收二氧化碳的纯度。
S3：加压、深冷提纯，中间产品气缓冲罐中的二氧化碳气体，通过第三加压设备进行升压，升压后的二氧化碳气体再经过二段净化塔进一步地脱水，脱水后的二氧化碳气体进入二氧化碳冰机中进行深冷，使其冷却成液态，液态的二氧化碳进入二氧化碳提纯塔中进行杂质的进一步汽提，提升二氧化碳的纯度，提纯完成后的液态二氧化碳进入二氧化碳气化器中进行气化，最后进入产品气存储罐中进行存储，实现二氧化碳的提纯回收。
上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种从石灰窑尾气中回收提纯二氧化碳的工艺系统，其特征在于：包括用于去除尾气中粉尘的除尘器(1)，与所述除尘器(1)相连的一段加压冷却系统，与所述一段加压冷却系统相连的气液分离器(5)，与所述气液分离器(5)相连并用于进一步脱水净化的一段净化加压系统，与所述一段净化加压系统相连的并用于二氧化碳吸附的变压吸附系统，与所述变压吸附系统相连的中间产品气缓冲罐(12)，与所述中间产品气缓冲罐(12)相连的二段加压冷却系统，与所述二段加压冷却系统相连的提纯净化系统，以及与所述提纯净化系统相连的产品气存储罐(19)。
2.根据权利要求1所述的一种从石灰窑尾气中回收提纯二氧化碳的工艺系统，其特征在于：所述一段加压冷却系统包括与所述除尘器(1)相连的第一加压设备(2)，与所述第一加压设备(2)相连的一级冷却器(3)，以及与所述一级冷却器相连的二级冷却器(4)。
3.根据权利要求2所述的一种从石灰窑尾气中回收提纯二氧化碳的工艺系统，其特征在于：所述一段净化加压系统包括与所述气液分离器(5)相连的一段净化塔(6)，以及与所述一段净化塔(6)相连的第二加压设备(7)。
4.根据权利要求3所述的一种从石灰窑尾气中回收提纯二氧化碳的工艺系统，其特征在于：所述变压吸附系统设置有多组，且多组变压吸附系统相互之间呈串联的设置方式；每一组所述变压吸附系统均包括多个并联的变压吸附塔，以及与所述变压吸附塔相连的真空泵。
5.根据权利要求4所述的一种从石灰窑尾气中回收提纯二氧化碳的工艺系统，其特征在于：所述变压吸附系统为两组，且包括与所述第二加压设备(7)相连的第一变压吸附塔(8)，与所述第一变压吸附塔(8)相连的第一真空泵(9)，与所述第一真空泵(9)相连的第二变压吸附塔(10)，以及与所述第二变压吸附塔(10)相连的第二真空泵(11)。
6.根据权利要求5所述的一种从石灰窑尾气中回收提纯二氧化碳的工艺系统，其特征在于：所述二段加压冷却系统包括与所述中间产品气缓冲罐(12)相连的第三加压设备(13)，与所述第三加压设备(13)相连的二段净化塔(14)，以及与所述二段净化塔(14)相连的并使二氧化碳液化的二氧化碳冰机(15)。
7.根据权利要求6所述的一种从石灰窑尾气中回收提纯二氧化碳的工艺系统，其特征在于：所述提纯净化系统包括与所述二氧化碳冰机(15)相连的二氧化碳提纯塔(16)，与所述二氧化碳提纯塔(16)相连的第四加压设备(17)，以及与所述第四加压设备(17)相连并用于二氧化碳气化的二氧化碳气化器(18)。
8.如权利要求1～7所述的工艺系统的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：石灰窑尾气的净化处理，首先将石灰窑尾气通过除尘器去除尾气中的细微颗粒，然后通过第一加压设备进行加压后，通过一级冷却器、二级冷却器进行深度冷却，并通过气液分离器中将液态水完全分离，再进入一段净化塔进一步脱水，脱水完成后通过第二加压设备进行升压；
S2：变压吸附提纯，经过第二加压设备升压的尾气进入至变压吸附塔中，通过变压吸附塔中的吸附剂对二氧化碳气体进行选择性的吸附，其余气体则通过变压吸附塔排出，变压吸附塔吸附完成后，关闭其进气的阀门，启动真空泵，对变压吸附塔抽真空，使吸附的二氧化碳解吸出来并进入中间产品气缓冲罐中，实现二氧化碳的初步提纯；
S3：加压、深冷提纯，中间产品气缓冲罐中的二氧化碳气体，通过第三加压设备进行升压，升压后的二氧化碳气体再经过二段净化塔进一步地脱水，脱水后的二氧化碳气体进入二氧化碳冰机中进行深冷，使其冷却成液态，液态的二氧化碳进入二氧化碳提纯塔中进行杂质的进一步汽提脱除，提升二氧化碳的纯度，汽提完成后的液态二氧化碳进入二氧化碳气化器中进行气化，最后进入产品气存储罐中进行存储，实现二氧化碳的提纯回收。
9.根据权利要求8所述的工艺系统的方法，其特征在于：所述步骤S2中，变压吸附采用两级吸附的方式，第一变压吸附塔吸附二氧化碳后，排除杂质气体，再通过第一真空泵进行抽真空解析，并使解析的二氧化碳气体进入第二变压吸附塔中进行二次吸附，然后再通过第二真空泵抽真空进行二氧化碳气体的解析，经过两次的变压吸附，提升二氧化碳气体的纯度。
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| CN202111049250.0A Pending CN113772673A (zh) | 2021-09-08 | 2021-09-08 | 一种从石灰窑尾气中回收提纯二氧化碳的工艺系统及方法 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115417408A (zh) * | 2022-08-19 | 2022-12-02 | 都安春旭新材料科技有限责任公司 | 一种农业用高纯二氧化碳的制备方法 |
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| CN104226219A (zh) * | 2013-06-21 | 2014-12-24 | 阿尔斯通技术有限公司 | 结合二氧化碳气体纯化单元的化学循环 |
| CN105617817A (zh) * | 2016-03-08 | 2016-06-01 | 镇江东辰环保科技工贸有限公司 | 针对醋酸尾气回收co的装置和方法 |
| CN208302474U (zh) * | 2018-03-28 | 2019-01-01 | 北京首钢国际工程技术有限公司 | 利用炼钢石灰窑废气提取二氧化碳的制备系统 |
| KR102292426B1 (ko) * | 2021-05-31 | 2021-08-25 | 주식회사 아스페 | 수소생산을 위한 석유코크스 합성가스화 공정 중 wgs 후단의 수소 및 이산화탄소 동시 분리 방법 |
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2021
- 2021-09-08 CN CN202111049250.0A patent/CN113772673A/zh active Pending
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| CN115417408B (zh) * | 2022-08-19 | 2024-04-19 | 都安春旭新材料科技有限责任公司 | 一种农业用高纯二氧化碳的制备方法 |
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