CN114345078A - 一种采用氢尾气回收二氧化碳装置及其回收方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种采用氢尾气回收二氧化碳装置及其回收方法，包括鼓风机，所述鼓风机的输出端连通有TSA吸附系统，所述TSA吸附系统的输出端连通有PSA吸附系统，所述PSA吸附系统的右侧连通有冷却系统一，所述冷却系统一的输出端连通有真空泵，所述真空泵的出气口连通有冷却系统二，涉及二氧化碳回收技术领域利用甲醇制氢和天然气制氢设备制取回收二氧化碳，实现了回收再利用降低了能源的损耗，适合市场应用前景。

Description

一种采用氢尾气回收二氧化碳装置及其回收方法
技术领域
本发明涉及二氧化碳回收技术领域，具体是一种采用氢尾气回收二氧化碳装置及其回收方法。
背景技术
现有甲醇制氢和天然气制氢设备，制氢是通过甲醇、甲烷气、碳、一氧化碳等物质与水蒸气转化而来，此过程中生成CO2和H2，其中CO2含量大约为45％以上或更高，转化气进入PSA提纯后氢气作为产品输出，而CO2以尾气的形式排放至大气，这些CO2的直接排放，不仅造成了严重的环境污染，又浪费了宝贵的碳资源。
CO2作为一种碳资源，被广泛应用于如石油化工、农业、食品、医药等行业，随着研究的不断深入，新的技术不断开发，CO2的应用市场将不断扩大，因此，CO2的回收及综合利用有着广阔的市场前景。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用氢尾气回收二氧化碳装置及其回收方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种采用氢尾气回收二氧化碳装置，包括鼓风机，所述鼓风机的输出端连通有TSA吸附系统，所述TSA吸附系统的输出端连通有PSA吸附系统，所述PSA吸附系统的右侧连通有冷却系统一，所述冷却系统一的输出端连通有真空泵，所述真空泵的出气口连通有冷却系统二，所述冷却系统二的输出端连通有缓冲罐，所述缓冲罐的顶端连通有压缩机，所述压缩机的输出端连通有电加热器，所述电加热器的输出端连通有脱烃槽，所述脱烃槽的输出端连通有催化氧化系统。
作为本发明的进一步方案：所述催化氧化系统的底端连通有预冷器，所述预冷器的底端连通有板式液化器，所述板式液化器的输出端连通有精馏塔，所述板式液化器的内部设有PSA吸附系统二。
作为本发明的进一步方案：所述精馏塔的底端连通有再沸器，所述再沸器的底端连通有二氧化碳储罐。
作为本发明的进一步方案：所述PSA吸附系统的顶端与TSA吸附系统的顶端相互连通。
作为本发明的进一步方案：所述PSA吸附系统的顶端与TSA吸附系统相互连通的支路上、TSA吸附系统的顶端与PSA吸附系统相互连通的支路上、压缩机与电热器连通的支路上均设置有换热器。
作为本发明的进一步方案：所述精馏塔的左侧双向连通制冷机，所述精馏塔的顶端与预冷器的顶端相互连通。
作为本发明的进一步方案：所述预冷器的左侧设置有释放气体阀，所述预冷器的右侧设置有去除阀。
作为本发明的进一步方案：还包括一种回收方法，具体步骤如下：
S1：将压力为0.02MPa的原料气，经过鼓风机加压后，压力在80KPa左右进入分离器除去固体颗粒后，自塔底进入TSA吸附系统中正处于吸附状态的吸附塔内，在吸附剂的选择吸附下，其中的H2O组分被吸附下来；
S2：未被吸附的气体从塔顶流出进入PSA吸附系统工序中正处于吸附状态的吸附塔内，在吸附剂的选择吸附下，其中的CO2组分被吸附下来，未被吸附的气体从塔顶流出进入TSA吸附系统作为再生气体，在吸附过程结束后，
吸附塔进行降压过程；
S3：降压过程结束后，对塔内采用真空泵进行抽真空，被吸附的CO2气体逆着吸附方向排出后送入压缩机进行压缩增压至2.5MPa，压缩后的原料气送入脱烃槽，可燃气体在有氧条件下，与催化剂作用产生反应生产二氧化碳和水，
脱烃的目的是脱除气体的醇，氢、CO物质；
S4：压力为2.5Mpa的脱烃反应气，经过冷却、分离后除去游离水后，自塔底进入TSA吸附系统二工序中正处于吸附状态的吸附塔内，在吸附剂的选择吸附下，其中的H2O组分被吸附下来；
S5：未被吸附的气体从塔顶流出然后被冷冻机降温液化后进入精馏塔，轻组分氮气等未被液化的废气全部从塔顶出去，塔底得到纯度为99.999％以上的高纯液体二氧化碳产品。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：利用甲醇制氢和天然气制氢设备制取回收二氧化碳，实现了回收再利用降低了能源的损耗，适合市场应用前景。
附图说明
图1为一种采用氢尾气回收二氧化碳装置及其回收方法的结构示意图。
图2为一种采用氢尾气回收二氧化碳装置及其回收方法图1中A处的局部放大图。
图3为一种采用氢尾气回收二氧化碳装置及其回收方法图1中A处的局部放大图。
图4为一种采用氢尾气回收二氧化碳装置及其回收方法图1中A处的局部放大图。
图中：1、鼓风机；2、TSA吸附系统；3、PSA吸附系统；4、真空泵；5、缓冲罐；6、压缩机；7、电加热器；8、脱烃槽；9、催化氧化系统；10、预冷器；11、板式液化器；12、精馏塔；13、再沸器；14、二氧化碳储罐；15、换热器；16、制冷机；17、释放气体阀；18、去除阀。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
请参阅图1-4，一种采用氢尾气回收二氧化碳装置，包括鼓风机1，所述鼓风机1的输出端连通有TSA吸附系统2，所述TSA吸附系统的输出端连通有PSA吸附系统3，所述PSA吸附系统3的右侧连通有冷却系统一，所述冷却系统一的输出端连通有真空泵4，所述真空泵4的出气口连通有冷却系统二，所述冷却系统二的输出端连通有缓冲罐5，所述缓冲罐5的顶端连通有压缩机6，所述压缩机6的输出端连通有电加热器7，所述电加热器7的输出端连通有脱烃槽8，所述脱烃槽8的输出端连通有催化氧化系统9，所述催化氧化系统9 的底端连通有预冷器10，所述预冷器10的底端连通有板式液化器11，所述板式液化器11的输出端连通有精馏塔12，所述板式液化器11的内部设有PSA 吸附系统二，所述精馏塔12的底端连通有再沸器13，所述再沸器13的底端连通有二氧化碳储罐14，所述PSA吸附系统3的顶端与TSA吸附系统2的顶端相互连通，所述PSA吸附系统3的顶端与TSA吸附系统2相互连通的支路上、TSA吸附系统2的顶端与PSA吸附系统3相互连通的支路上、压缩机6与电热器连通的支路上均设置有换热器15，所述精馏塔12的左侧双向连通制冷机16，所述精馏塔12的顶端与预冷器10的顶端相互连通，所述预冷器10的左侧设置有释放气体阀17，所述预冷器10的右侧设置有去除阀18，还包括一种回收方法，具体步骤如下：
S1：将压力为0.02MPa的原料气，经过鼓风机1加压后，压力在80KPa 左右进入分离器除去固体颗粒后，自塔底进入TSA吸附系统2中正处于吸附状态的吸附塔内，在吸附剂的选择吸附下，其中的H2O组分被吸附下来；
S2：未被吸附的气体从塔顶流出进入PSA吸附系统3工序中正处于吸附状态的吸附塔内，在吸附剂的选择吸附下，其中的CO2组分被吸附下来，未被吸附的气体从塔顶流出进入TSA吸附系统2作为再生气体，在吸附过程结束后，吸附塔进行降压过程；
S3：降压过程结束后，对塔内采用真空泵4进行抽真空，被吸附的CO2 气体逆着吸附方向排出后送入压缩机6进行压缩增压至2.5MPa，压缩后的原料气送入脱烃槽8，可燃气体在有氧条件下，与催化剂作用产生反应生产二氧化碳和水，脱烃的目的是脱除气体的醇，氢、CO物质；
S4：压力为2.5Mpa的脱烃反应气，经过冷却、分离后除去游离水后，自塔底进入TSA吸附系统二工序中正处于吸附状态的吸附塔内，在吸附剂的选择吸附下，其中的H2O组分被吸附下来；
S5：未被吸附的气体从塔顶流出然后被冷冻机降温液化后进入精馏塔12，轻组分氮气等未被液化的废气全部从塔顶出去，塔底得到纯度为99.999％以上的高纯液体二氧化碳产品。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (8)

1.一种采用氢尾气回收二氧化碳装置，包括鼓风机(1)，其特征在于，所述鼓风机(1)的输出端连通有TSA吸附系统(2)，所述TSA吸附系统的输出端连通有PSA吸附系统(3)，所述PSA吸附系统(3)的右侧连通有冷却系统一，所述冷却系统一的输出端连通有真空泵(4)，所述真空泵(4)的出气口连通有冷却系统二，所述冷却系统二的输出端连通有缓冲罐(5)，所述缓冲罐(5)的顶端连通有压缩机(6)，所述压缩机(6)的输出端连通有电加热器(7)，所述电加热器(7)的输出端连通有脱烃槽(8)，所述脱烃槽(8)的输出端连通有催化氧化系统(9)。
2.根据权利要求1所述的一种采用氢尾气回收二氧化碳装置，其特征在于，所述催化氧化系统(9)的底端连通有预冷器(10)，所述预冷器(10)的底端连通有板式液化器(11)，所述板式液化器(11)的输出端连通有精馏塔(12)，所述板式液化器(11)的内部设有PSA吸附系统二。
3.根据权利要求2所述的一种采用氢尾气回收二氧化碳装置，其特征在于，所述精馏塔(12)的底端连通有再沸器(13)，所述再沸器(13)的底端连通有二氧化碳储罐(14)。
4.根据权利要求1所述的一种采用氢尾气回收二氧化碳装置，其特征在于，所述PSA吸附系统(3)的顶端与TSA吸附系统(2)的顶端相互连通。
5.根据权利要求1所述的一种采用氢尾气回收二氧化碳装置，其特征在于，所述PSA吸附系统(3)的顶端与TSA吸附系统(2)相互连通的支路上、TSA吸附系统(2)的顶端与PSA吸附系统(3)相互连通的支路上、压缩机(6)与电热器连通的支路上均设置有换热器(15)。
6.根据权利要求2所述的一种采用氢尾气回收二氧化碳装置，其特征在于，所述精馏塔(12)的左侧双向连通制冷机(16)，所述精馏塔(12)的顶端与预冷器(10)的顶端相互连通。
7.根据权利要求6所述的一种采用氢尾气回收二氧化碳装置，其特征在于，所述预冷器(10)的左侧设置有释放气体阀(17)，所述预冷器(10)的右侧设置有去除阀(18)。
8.根据权利要求1所述的一种采用氢尾气回收二氧化碳装置，其特征在于，还包括一种回收方法，具体步骤如下：
S1：将压力为0.02MPa的原料气，经过鼓风机(1)加压后，压力在80KPa左右进入分离器除去固体颗粒后，自塔底进入TSA吸附系统(2)中正处于吸附状态的吸附塔内，在吸附剂的选择吸附下，其中的H2O组分被吸附下来；
S2：未被吸附的气体从塔顶流出进入PSA吸附系统(3)工序中正处于吸附状态的吸附塔内，在吸附剂的选择吸附下，其中的CO2组分被吸附下来，未被吸附的气体从塔顶流出进入TSA吸附系统(2)作为再生气体，在吸附过程结束后，吸附塔进行降压过程；
S3：降压过程结束后，对塔内采用真空泵(4)进行抽真空，被吸附的CO2气体逆着吸附方向排出后送入压缩机(6)进行压缩增压至2.5MPa，压缩后的原料气送入脱烃槽(8)，可燃气体在有氧条件下，与催化剂作用产生反应生产二氧化碳和水，脱烃的目的是脱除气体的醇，氢、CO物质；
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