CN1261545A - 一种从混合气体中回收co2的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种从混合气体中回收二氧化碳的方法。含CO24—40%的混合气体于常压下进入吸收塔,在40—55℃温度条件下与吸收液逆流接触,进行单塔吸收;吸收CO2后的富液进入再生塔,进行单塔再生;释放出CO2后的贫液返回吸收塔,作为吸收液再次循环使用;其中采用的吸收液为烷醇胺类的混合物8—30%(重量),缓蚀剂600—1200ppm,水70—88%(重量)。采用本发明可以使回收CO2的技术指标超越国内和国外同类技术的先进水平。本发明操作方便,低温位热量能得到充分利用,蒸汽消耗量低10%;其生产装置的设备、管道可全部采用碳钢材料,降低一次性投资费用;而且本发明传质效率高30%。

Description

一种从混合气体中回收CO2的方法
本发明涉及一种气体分离法，特别是一种从混合气体中回收二氧化碳的方法。
在五十年代，美国开发了净化气体的吉布托尔(Girbotol)工艺技术，其中用一乙醇胺脱除或回收CO2、H2S即为其典型的方法，这种方法之所以选择一乙醇胺(MEA)作为吸收液是因为一乙醇胺对二氧化碳的选择性吸收能力高，对二氧化碳的吸收速率快，而且吸收液的再生较彻底，再生条件缓和，但是，采用MEA作为回收液也存在一定的不足：它需要较大的再生热量，同时，MEA溶液在无有效缓蚀剂条件下对碳钢设备腐蚀严重。近年来，随着对工业纯CO2和食品级CO2的需求量大幅度增加，发展和改进MEA回收CO2技术成为竞争市场的重要课题。CN1088472A公开了一种从混合气体中脱除CO2的方法，它是将含CO28-30％的混合气体于常压-4.0MPa压力下进入吸收塔，于70-90℃温度下与吸收液逆流接触，进行单塔两段吸收，吸收CO2后的富液进入再生塔，于100-115℃温度下利用汽提方式，进行单塔两段再生，释放出CO2后的贫液和半贫液返回吸收塔，作吸收液循环使用，其中吸收液是包括叔醇胺类化合物0-60％(重量)、烯胺或烯胺和烷醇胺类的混合物2-30％(重量)、缓蚀剂0.2-1.2％(重量)、水37.8-68.8％(重量)；吸收液中的缓蚀剂是钒类化合物或钒类和锑类的混合物。这种方法虽然采用了缓蚀剂，对于部分设备可以采用碳钢材质，但对于关键设备仍然只能用不锈钢材质；而且该法蒸汽消耗大，传质效率低。
本发明的目的在于提供一种能耗低，设备投资省的从混合气体中回收CO2的方法。
本发明是这样实现的：一种从混合气体中回收CO2的方法，其特征在于：含CO24-40％的混合气体于常压下进入吸收塔，在40-55℃温度条件下与吸收液逆流接触，进行单塔吸收；吸收CO2后的富液进入再生塔，进行单塔再生；释放出CO2后的贫液返回吸收塔，作为吸收液再次循环使用；其中采用的吸收液为烷醇胺类的混合物8-30％(重量)，缓蚀剂600-1200ppm，水70-88％(重量)。
为了进一步回收吸收液，保证系统吸收液消耗减少，可在吸收塔上部增设二段或二段以上洗涤段对释放出CO2后的尾气进行洗涤，其中采用的洗涤液为脱盐水，采用的填料为织筋陶瓷低环填料，如98302874.5公开的填料。
为了提高传质效率，在上述的吸收塔和再生塔中采用陶瓷填料，最好是陶瓷低环填料。
为了使防腐效果达到最佳，上述吸收液中的缓蚀剂为铜类化合物或其混合物，如硫酸铜或/和碱式碳酸铜。
为了进一步降低能耗，吸收CO2后的富液最好是先经贫-富液换热器，再进入再生塔再生；再生后释放出CO2的贫液经过贫-富液换热器，再进入吸收塔。最好是经过两级贫-富液换热，效果则更加，也即从吸收塔底流出的吸收CO2后的富液，经富液泵加压后，依次经过II级贫-富液换热器、再生气冷凝器、I级贫-富液换热器后入再生塔再生；再生后的贫液，依次经过I级贫-富液换热器、贫液泵、II级贫-富液换热器、贫液水冷却器后进入吸收塔上部；从再生塔顶部引出的含CO2的水蒸汽经再生气冷凝器、CO2水冷却器、分离器后得到回收的CO2气体。
在本发明中所采用的吸收液可根据不同情况选取不同组份和浓度的吸收液，如混合气中氧含量大于5％时，宜减少一乙醇胺含量，若工厂低压蒸汽富裕量大时可降低吸收液浓度。
采用本发明可以使回收CO2的技术指标超越国内和国外同类技术的先进水平。由于本发明采用两级贫-富液换热，取消再生塔顶酸性水回流，操作方便，低温位热量得到充分利用，较CN1088472A所涉及方法的蒸汽消耗降低10％；由于本发明采用了独特的缓蚀剂，使生产装置的设备、管道全部采用碳钢材料，可降低一次性投资费用，达到综合技术、经济指标的最高点，而CN1088472A只能部分采用碳钢材质；由于本发明采用高效织筋陶瓷低环填料，传质效率提高30％，即使在其他条件不变的情况下较CN1088472A塔高可降低30％，减少了设备投资。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1：本发明的工艺流程图。
在图1中，1、洗涤液泵2、洗涤液冷却器3、吸收塔4、富液泵5、贫液水冷却器6、II级贫-富液换热器7、贫液泵8、回流液泵9、CO2冷却器10、再生气冷凝器11、I级贫-富液换热器12、分离器13、再沸器14、再生塔
实施例1：在本例中，吸收液由15％(重量)一乙醇胺，5％(重量)二乙醇胺，400ppm硫酸铜，500ppm碱式碳酸铜，80％(重量)水组成。
含二氧化碳9％，氧5％的酸性气体于40℃，6000pa表压下进入吸收塔3底部，与吸收塔3上部喷淋的吸收液逆流接触，在吸收塔3内二氧化碳被吸收，尾气在吸收塔上部被洗涤液冷却器2洗涤冷却后排入大气；从吸收塔3底部流出的吸收二氧化碳后富液依次经富液泵4、II级贫-富液换热器6、再生气冷凝器10、I级贫-富液换热器11后升温至98℃进入再生塔14闪蒸段，最后入再生塔14汽提段，借助再沸器13产生的蒸汽进行汽提再生；经汽提出再生塔的贫液温度为108-115℃，它依次经过I级贫-富液换热器11、贫液泵7、II级贫-富液换热器6、贫液水冷却器5后，温度降至40℃进入吸收塔3上部，作为吸收液再次循环使用；从再生塔14顶部引出的富含CO2的水蒸汽经再生气冷凝器10、CO2水冷却器9、分离器12后得到回收的CO2气体。
在上述的吸收塔3和再生塔14中采用的是织筋陶瓷低环填料，如98302874.5公开的织筋陶瓷低环填料。它较类似的金属填料提高传质效率30％，这样塔的尺寸可以大幅度减少。
在本例中，各类指标参数如下：
混合气流量                         20000Nm3/h
混合气中CO2含量                   9％
O2+Ar                             6％
吸收能力(Nm3CO2/m3溶液)        17
产品气中CO2纯度                   ＞99.5％
冷却水耗量(吨/1000Nm3CO2)        180
电(度/1000Nm3CO2)                45
溶剂消耗(kg/1000Nm3CO2)          3.0
蒸汽消耗(吨/1000Nm3CO2，0.3Mpa)  3.5
实施例2～4：在这几例中，工艺步骤与实施例1都相同，所不同的是下列参数选择：
主要技术指标    实施例2 实施例3    实施例4
混合气流量     14000  40000     60000
混合气中CO2含量     34％  12％     5％
O2+Ar     5％  7％     8％
吸收能力Nm3CO2/m3溶液     19  18     16.5
产品气中CO2纯度     ＞99.5％  ＞99.5％     ＞99.5％
冷却水耗量T/1000Nm3CO2     175  170     180
电：1KW、h/1000Nm3CO2     40  45     46
溶剂消耗：Kg/1000Nm3CO2     3.0  2.8     3.0
蒸汽消耗：T/1000Nm3CO2     3.5  3.4     3.5

Claims (8)

1.一种从混合气体中回收CO2的方法，其特征在于：含CO24-40％的混合气体于常压下进入吸收塔，在40-55℃温度条件下与吸收液逆流接触，进行单塔吸收；吸收CO2后的富液进入再生塔，进行单塔再生；释放出CO2后的贫液返回吸收塔，作为吸收液再次循环使用；其中采用的吸收液为烷醇胺类的混合物8-30％(重量)，缓蚀剂600-1200ppm，水70-88％(重量)。
2.如权利要求1所述的从混合气体中回收CO2的方法，其特征在于：在吸收塔上部可增设二段洗涤段，其中采用的洗涤液为脱盐水，采用填料为织筋陶瓷低环填料。
3.如权利要求1所述的从混合气体中回收CO2的方法，其特征在于：所述吸收塔和再生塔中采用陶瓷填料。
4.如权利要求3所述的从混合气体中回收CO2的方法，其特征在于：所述的陶瓷填料是织筋陶瓷低环填料。
5.如权利要求1所述的从混合气体中回收CO2的方法，其特征在于：所述吸收液中的缓蚀剂为铜类化合物或其混合物。
6.如权利要求5所述的从混合气体中回收CO2的方法，其特征在于：所述缓蚀剂可采用硫酸铜或/和碱式碳酸铜。
7.如权利要求1所述的从混合气体中回收CO2的方法，其特征在于：吸收CO2后的富液是先经贫-富液换热器，再进入再生塔再生；再生后释放出CO2的贫液经过贫-富液换热器，再进入吸收塔。
8.如权利要求7所述的从混合气体中回收CO2的方法，其特征在于：吸收CO2后的富液最好是经过两级贫-富液换热，也即从吸收塔底流出的吸收CO2后的富液，经富液泵加压后，依次经过II级贫-富液换热器、再生气冷凝器、I级贫-富液换热器后入再生塔再生；再生后的贫液，依次经过I级贫-富液换热器、贫液泵、II级贫-富液换热器、贫液水冷却器后进入吸收塔上部；从再生塔顶部引出的含CO2的水蒸汽经再生气冷凝器、CO2水冷却器、分离器后得到回收的CO2气体。
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