CN1833756A - 一种脱除烟道气中二氧化碳的工艺方法 - Google Patents

一种脱除烟道气中二氧化碳的工艺方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及脱除发电厂烟道气中二氧化碳的工艺方法。所要解决的问题是：提供一种脱除效率高的脱除烟道气中二氧化碳的工艺方法。特点是：包括如下工艺步骤：将含有二氧化碳的烟道气送入吸收反应器；将浓度为8％－16％的氨水从轴向中部喷入吸收反应器，使气、液两相错流接触反应；气、液反应后的气体中二氧化碳的脱除率为86％－94％，且经吸收反应器的出气口排出。本发明采用超重强化吸收工艺，有效增大了二氧化碳在氨水中的溶解度，极大提高了二氧化碳的脱除效率，同时，又避免了在反应过程中生成的固体物质堵塞现象发生。

Description

一种脱除烟道气中二氧化碳的工艺方法
技术领域
本发明涉及脱除发电厂烟道气中二氧化碳的工艺方法。
背景技术
二氧化碳是主要温室气体，由化石能源燃烧产生，全球气温变暖将给人类带来空前灾难，因此，迫切需要脱除发电厂燃煤锅炉烟道气中的二氧化碳。
温室气体二氧化碳的治理已受到全世界的重视，目前已报道的研究方法有吸收法、吸附法、冷冻法、膜分离法、生物法等。以上诸多方法主要途径是将烟道气中二氧化碳分离、浓缩、压缩等工艺，然后在注入深海储藏，或注入油田、煤矿的地下贮存。但当遇到地震、海啸等自然灾害时，这些储藏在深层的二氧化碳又会释放而出，并且潜藏着巨大的危害，并没有真正意义上减少温室气体二氧化碳。
用氨水吸收烟道气中的二氧化碳，并同时发生化学反应生成碳酸盐，不仅真正意义上脱除了温室气体二氧化碳，而且还可以产生化肥，实现资源回收利用。有关氨吸收法脱除烟道气中二氧化碳的研究也有一些报道：Bai H.等采用半连续法氨水鼓泡吸收二氧化碳模拟气，Yeh J.T.等研究了烟道气中其它成分对氨水鼓泡吸收二氧化碳的影响，由于二氧化碳浓度较低，常压下二氧化碳不易溶解等原因，该方法反应时间长，吸收效率低。2003年James W.Lee等将氨气和水蒸气混合喷入模拟烟道气中与二氧化碳反应，由于气相反应速率极快，易生成氨基甲酸铵堵塞管道，NH4HCO3的收率较低；烟道气中含有一定浓度的氧，存在爆炸的危险。Scott S.等采用氨水喷洒填料塔吸收二氧化碳并生成碳酸氢铵，由于二氧化碳的溶解度低，存在溶解传质控制以及填料层堵塞问题。HuangH.P.等人研究了含有氨的双碱法脱除二氧化碳以及氨的再生过程，该法工艺流程较长。陈昌和等在筛板塔内用氨水逆流、连续吸收烟气中二氧化碳，采用五层筛板塔、氨水多次循环利用增加气-液两相的接触几率，并研究了温度对二氧化碳脱除率的影响。施耀等人深入研究了混合铵盐脱除烟道气中二氧化碳和氨的再生循环过程。由于电厂锅炉烟道气流量大、二氧化碳分压低、温度高、含有大量惰性气体N2、成分复杂等特点，使得上述一些氨水吸收方法存在着二氧化碳脱除效率低、反应速率慢等不足。
发明内容
本发明旨在：提供一种脱除效率高的脱除烟道气中二氧化碳的工艺方法。
具体的工艺方法如下：
1、一种脱除烟道气中二氧化碳的工艺方法，其特征在于：包括下述工艺步骤
A、将含有二氧化碳的烟道气沿切向送入吸收反应器的一端，使其从一端向另一端流动；
B、同时，将浓度为8％-16％的氨水从轴向中部喷入吸收反应器，使气、液两相错流接触反应；
C、反应后的液体从吸收反应器的底部流入密闭的中间贮槽，生成的固体物质沉淀在中间贮槽底部，中间贮槽上部清液溢流入氨水罐；
D、调整氨水罐中的氨水浓度为8％-16％，
E、通过循环泵将氨水罐中的氨水再泵入吸收反应器，如此循环；
F、气、液反应后的气体中二氧化碳的脱除率为86％-94％，且经吸收反应器的出气口排出。
2、根据上述1所述的一种脱除烟道气中二氧化碳的工艺方法，其特征在于：所述气、液两相在反应过程中错流接触，保持氨和二氧化碳的摩尔比为0.9-1.06之间，吸收反应器的转速为820-970转/分钟。
3、根据上述1所述的一种脱除烟道气中二氧化碳的工艺方法，其特征在于：收集吸收反应器的进烟端和出气端的气体样品，输入二氧化碳在线检测仪，测定烟道气中二氧化碳浓度的变化。
4、根据上述1所述的一种脱除烟道气中二氧化碳的工艺方法，其特征在于：所述调整氨水罐中的氨水浓度为8-12％左右。
5、根据上述的一种脱除烟道气中二氧化碳的工艺方法中的吸收反应器，其特征在于：所述吸收反应器：包括壳体6，壳体6为圆柱筒状，其筒壁一端侧壁设有切向进烟口13，另一端侧壁设有出气口14；其筒壁下部、对应中心转轴9处设有排液口中7；其中部轴向设有中心转轴9；中心转轴9为圆柱管状，与出气口对应端连接着进液管1，与进烟口对应端连接着主动轴，主动轴伸到壳体6外，且通过联轴器11连接着调速电机12；
中心转轴9上均匀分布着8-16片环状碟片8，中心转轴9上、进烟口段的管壁上分布着液体喷射孔。液体喷射孔直径为Φ1-Φ3毫米。
本发明的有益技术效果是：利用一定浓度的氨水常压吸收电厂锅炉烟道气中二氧化碳并生成碳铵盐类固体物质，达到脱除二氧化碳的终端产物。本发明采用超重强化吸收工艺，有效增大了二氧化碳在氨水中的溶解度，极大提高了二氧化碳的脱除效率，其脱除效率可保持在86％-94％之间；同时，又避免了在反应过程中生成的固体物质堵塞现象发生。
本发明工艺中，中间贮槽中沉淀的碳铵盐类固体物质可作为氮肥使用，故本发明既减少了二氧化碳温室气体，又可变废为宝，达到脱除二氧化碳的终端产物的目的。
附图说明
图1为本发明工艺路线图。
图2为本发明脱除烟道气中二氧化碳的吸收反应器。
具体实施方式
下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
一种脱除烟道气中二氧化碳的工艺方法包括下述工艺步骤：
A、将含有二氧化碳的烟道气沿切向送入吸收反应器4的一端，使其从进烟口5端向出气口1端流动；
B、同时，将浓度为8％的氨水从轴向中部的中心转轴上的通孔喷出，沿径向从内向外喷射入吸收反应器4内，使气、液两相错流接触反应；
C、反应后的液体从吸收反应器4的底部的排液口6流入密闭的中间贮槽11，生成的固体物质沉淀在中间贮槽11底部，中间贮槽11上部清液溢流入氨水罐10；
D、在氨水罐10中添加适量浓氨水，调整氨水罐10中的氨水浓度为8％，中间贮槽11底部的固体沉淀物通过泵2抽入容器3中。
E、通过循环泵9、流量计8、调节阀7和氨水进口12将氨水罐10中的氨水再泵入吸收反应器4，如此循环；
F、气、液反应后的气体中二氧化碳的脱除率为86％-94％，且经吸收反应器的出气口1排出。
经吸收反应后的烟道气经另一端除雾后排除；在吸收反应器4的进烟口5、出气口1分别设有取样孔，采样气体分别和二氧化碳连续在线检测装置连接，可以连续测定烟道气中二氧化碳浓度的变化，见图1。
由图2可见，上述脱除烟道气中二氧化碳的工艺方法中的吸收反应器，包括壳体6，壳体6为圆柱筒状，其筒壁一端侧壁有切向进烟口3，另一端侧壁有出气口4；其筒壁下部有排液口中7；其中部轴向安装有中心转轴9；中心转轴9为圆柱管状，与出气口对应端连接着进液管1，进液管1与壳体6装有法兰软密封2，与进烟口对应端连接着主动轴10，主动轴10伸到壳体6外，且通过联轴器11连接着调速电机12；
中心转轴9上均匀分布着8-16片环状碟片8，中心转轴9上、进烟口段的管壁上分布着液体喷射孔。小孔直径为Φ1-Φ3毫米。
中心转轴9出气口端径向上安装有支撑架5，支撑架5的上、下端分别固定连接着壳体6。
可将中间贮槽中沉淀的碳铵盐类固体物质收集起来，作为生产氨肥的原料。
实施例2：
调整氨水罐10中的氨水浓度为10％。其它工艺过程同实施例1。
实施例3：
调整氨水罐10中的氨水浓度为16％，其它工艺过程同实施例1。

Claims (5)

1、一种脱除烟道气中二氧化碳的工艺方法，其特征在于：包括下述工艺步骤
A、将含有二氧化碳的烟道气沿切向送入吸收反应器的一端，使其从一端向另一端流动；
B、同时，将浓度为8％-16％的氨水从轴向中部喷入吸收反应器，使气、液两相错流接触反应；
C、反应后的液体从吸收反应器的底部流入密闭的中间贮槽，生成的固体物质沉淀在中间贮槽底部，中间贮槽上部清液溢流入氨水罐；
D、调整氨水罐中的氨水浓度为8％-16％，
E、通过循环泵将氨水罐中的氨水再泵入吸收反应器，如此循环；
F、气、液反应后的气体中二氧化碳的脱除率为86％-94％，且经吸收反应器的出气口排出。
2、根据权利要求1所述的一种脱除烟道气中二氧化碳的工艺方法，其特征在于：所述气、液两相在反应过程中错流接触，保持氨和二氧化碳的摩尔比为0.9-1.06之间，吸收反应器的转速为820-970转/分钟。
3、根据权利要求1所述的一种脱除烟道气中二氧化碳的工艺方法，其特征在于：收集吸收反应器的进烟端和出气端的气体样品，输入二氧化碳在线检测仪，测定烟道气中二氧化碳浓度的变化。
4、根据权利要求1所述的一种脱除烟道气中二氧化碳的工艺方法，其特征在于：所述调整氨水罐中的氨水浓度为8-12％左右。
5、根据权利要求1所述的一种脱除烟道气中二氧化碳的工艺方法中的吸收反应器，其特征在于：所述吸收反应器：包括壳体，壳体为圆柱筒状，其筒壁一端侧壁设有切向进烟口，另一端侧壁设有出气口；其筒壁下部设有排液口；其中部轴向设有中心转轴；中心转轴为圆柱管状，与出气口对应端连接着进液管，与进烟口对应端连接着主动轴，主动轴伸到壳体外，且通过联轴器连接着调速电机；
中心转轴上均匀分布着8-16片环状碟片，中心转轴上、进烟口段的管壁上分布着液体喷射孔。液体喷射孔直径为Φ1-Φ3毫米。
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