CN201614361U - 一种co2浓缩提取返炉气化装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型为一种CO2浓缩提取返炉气化装置，包括净化CO2闪蒸塔II段降压闪蒸浓缩提取工序装置、甲醇及冷量回收工序装置、CO2压缩返炉工序装置以及CO2返炉气化工序装置；本装置解决了现有碎煤固定床加压气化工艺碳利用率低、蒸汽耗量大、污水处理负荷高，净化工艺CO2废气直接排放，碳资源(CO2)浪费，污染环境等问题；使CO2资源回收利用系统的投资大幅度减小；提高了气化反应碳的利用率，降低了蒸汽消耗，减少了CO2废气的排放和污水产量，保护了环境；该装置对我国以煤为原料的制气法工艺来生产合成化工产品所需的原料气的煤化工企业具有重要意义。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种从CO2再生塔浓缩提取CO2，返回碎煤固定床加压气化以提高碳利用率的装置，属于资源再利用领域。
背景技术
自从人类社会进入工业化生产以来，地球大气层中CO2的浓度一直在以每年1.5×10-6(体积分数)的速度不断地攀升。为了控制CO2排放量的增长，最大限度地延缓全球变暖加剧趋势，如何降低大气中CO2含量以及如何有效地利用CO2已经成为许多国家的战略性研究课题。
在CO2的回收利用方面人们已开发了许多可行的途径：如作为化工原料可以生产尿素、甲醇、碳酸氢铵、纯碱、其他碳酸盐(脂)、水杨酸及其衍生物；二氧化碳经化学合成制备工业原料也取得了上述成果，但目前二氧化碳的主要用途仍利用其惰性特征，如CO2在饮料、啤酒、烟草、农业肥料、食品保鲜、石油开采等方面的应用。尽管如此，同总的排放量相比，迄今能够得到有效利用的CO2仅占很小的一部分。
CO2结构稳定、反应活性低，由于这一惰性特性使其化学固定和转化受到限制，给其进一步的综合利用带来很大困难。因此利用CO2作为有机合成的基本原料，其关键是CO2的活化问题，不同的活化方式和活化态决定着可能被利用的反应路线。CO2的活化方式主要有生物活化、配位活化、光化学辐射活化、电化学还原活化、热解活化及化学还原活化等，目前尚未取得大规模工业化应用。如果能有效地将惰性的CO2转化为性能活泼的CO，而CO作为通用化工合成气的原料则能广泛应用于羰基合成领域，用来生产碳一化工产品如甲醇、二甲醚、醋酸、甲酸、甲酸甲酯、碳酸二甲酯、DMF等。
煤气化及天然气转化过程中有大量的CO2生成，在后续的煤气净化过程中，CO2被洗涤分离出来。目前这些CO2除化肥企业部分得到利用外，大部分作为废气直接排放。碎煤固定床加压气化生成的粗煤气中含有大量的CO2(24％～36％之间)，粗煤气经净化装置，利用低温甲醇溶液对H2S、CO2有选择吸收的特性，分别脱出粗煤气中的气态轻质油、H2S、CO2等，使煤气得到净化，吸收了H2S、CO2的甲醇溶液，经再生后循环利用，再生脱出的H2S去硫回收装置，CO2(70％～80％之间)气体经洗涤后作为废气直接排入大气，不但造成了极其严重的大气污染，而且对宝贵的碳资源来说是一种巨大的浪费。如何能够将CO2充分地利用，已经是一个关乎国际气温变暖的大问题。
发明内容
本实用新型为解决现有碎煤固定床加压气化工艺中碳利用率低、蒸汽耗量大、污水处理负荷高，净化工艺中CO2废气直接排放，碳资源(CO2)浪费，污染环境等问题，提供了一种提高CO2浓度及产量，并将其回用至碎煤固定床加压气化炉，以提高CO产量及浓度的CO2浓缩提取返炉气化装置。
技术方案：一种CO2浓缩提取返炉气化装置，包括如下工序：净化CO2闪蒸塔II段降压闪蒸浓缩提取工序装置通过管道连接甲醇及冷量回收工序装置，冷量回收工序装置通过管道与CO2压缩返炉工序装置连接，CO2压缩返炉工序装置通过管道与CO2返炉气化工序装置连接。
所述的净化CO2闪蒸塔II段降压闪蒸浓缩提取工序装置为：管道(1)与CO2闪蒸塔II段(2)相连接，闪蒸气管道(4)的一端与闪蒸塔的上端连接，在闪蒸气管道(4)上设置有压力控制器(3)。
所述的甲醇及冷量回收工序装置为：闪蒸气管道(4)的另一端与高效气液分离器(5)连接，高效气液分离器(5)与CO2闪蒸塔III段(14)由管道(13)相连接。高效气液分离器(5)与CO2换热器(6)由管道(16)相连接，管道(7)的一端与CO2换热器(6)的出口端相连接。
所述的CO2压缩工序装置为：管道(7)的另一端与CO2压缩机(8)相连接，高压CO2管道(9)一端与CO2压缩机(8)相连接，另一端与气化剂管道(10)相连接，在高压CO2管道(9)上安装有控制阀(15)。
所述的CO2返炉气化工序装置为：气化剂管道(10)与气化炉(11)的底部相连接，在气化炉(11)的中上部设置有粗煤气出口管道(12)。
有益效果：本实用新型在碎煤固定床加压气化的基础上，给出了一种CO2浓缩提取返炉气化工艺装置，克服了现有碎煤固定床加压气化工艺装置上存在的问题，产生如下技术效果：1、采取CO2返炉(CO2+C→2CO)，粗煤气中的有效气成份(CO)得到提升，同时提高气化反应碳的有效利用率。2、CO2替代部分蒸汽返炉，减少高压蒸汽消耗，节省大量能量消耗，同时减少污水产量，污水负荷大大降低。3、采用降压闪蒸提取浓缩CO2，对原系统工艺流程改动最少，避免了使用传统CO2真空闪蒸或热再生工艺，节省了大量动力设备和系统装置投资，大大降低了CO2回收成本。4、CO2返炉气化提供了一种CO2回收利用的新途径，减少了CO2废气排放，减轻大气环境污染问题。该装置对我国以煤为原料的制气法工艺来生产合成化工产品所需的原料气的煤化工企业具有重要意义。
附图说明：
图为本实用新型的结构示意图，
图中：管道(1)、CO2闪蒸塔II段(2)、压力控制器(3)、闪蒸气管道(4)、高效气液分离器(5)、CO2换热器(6)、管道(7)、CO2压缩机(8)、高压CO2管道(9)、气化剂管道(10)、气化炉(11)、粗煤气出口管道(12)、管道(13)、CO2闪蒸塔III段(14)、控制阀(15)、管道(16)。
具体实施方式
结合本实用新型的附图，对本实用新型作进一步的说明：
实施例1
一种CO2浓缩提取返炉气化装置，以碎煤固定床加压气化法制得粗煤气(含有CO、CO2、H2、CH4及H2S、N2等)，经过净化装置，利用甲醇在低温状态下选择吸收性能，脱出CO2、H2S等杂质气体，使煤气得到净化，吸收CO2的富CO2甲醇液进入CO2闪蒸塔，通过压力控制器(3)降低CO2闪蒸塔II段(2)内闪蒸气压力，提高CO2闪蒸气的流量和纯度，CO2闪蒸气通过闪蒸气管道(4)，经过设置于闪蒸气管道(4)上的压力控制器(3)到达高效气液分离器(5)，经过高效气液分离器(5)以及CO2换热器(6)，回收甲醇和冷量，再利用CO2压缩机(8)进行压缩至3.4Mpa，作为气化剂并入气化剂管道(10)内，同其他的气化剂一同送入碎煤加压固定床气化炉(11)，代替部分蒸汽参与气化反应，CO2在气化区约850℃的平均温度下与C反应生成CO，气化炉出口的粗煤气中CO得到提高，经公知的后续工艺处理，最终得到所需的高品质净煤气。
实施例2
一种CO2浓缩提取返炉气化装置，以碎煤固定床加压气化法制得粗煤气(含有CO、CO2、H2、CH4及H2S、N2等)，经过净化装置，利用甲醇在低温状态下选择吸附性能，脱出CO2、H2S等杂质气体，使煤气得到净化，吸收CO2的富CO2甲醇液进入CO2闪蒸塔，通过压力控制器(3)降低CO2闪蒸塔II段(2)内闪蒸气压力，提高CO2闪蒸气的流量和纯度，CO2闪蒸气通过闪蒸气管道(4)，经过设置于闪蒸气管道(4)上的压力控制器(3)到达高效气液分离器(5)，经过高效气液分离器(5)以及CO2换热器(6)，回收甲醇和冷量，再利用CO2压缩机(8)进行压缩至3.1Mpa，作为气化剂并入气化剂管道(10)内，同其他的气化剂一同送入碎煤加压固定床气化炉(11)，代替部分蒸汽参与气化反应，CO2在气化区约900℃的平均温度下与C反应生成CO，气化炉出口的粗煤气中CO得到提高，经公知的后续工艺处理，最终得到所需的高品质净煤气。
实施例3
富含CO2的低温甲醇(温度-34°、压力7.9bar(A))通过管道(1)进入CO2闪蒸塔II段(2)，通过压力控制器(3)，将CO2闪蒸塔II段(2)的压力由3.2bar(A)降低到1.5～2.0bar(A)，CO2闪蒸气量增加了140～150％，纯度由75～85％增加到95％以上。由于降低了闪蒸压力，CO2闪蒸气带甲醇液量相应增加，在CO2闪蒸气管道上设置有一台高效气液分离器(5)，分离出的甲醇液由管道(13)返回CO2闪蒸塔III段(14)。分离过甲醇液滴后的CO2气(温度-38.4°、压力1.8bar(A))进入CO2换热器(6)回收冷量。由于CO2闪蒸气量大幅增加，CO2换热器(6)的换热面积由45m2增加到79.2m2。复热后的CO2闪蒸气(温度5°、压力1.7bar(A))由管道(7)进入CO2压缩机(8)，CO2压力由1.7bar(A)加压至31～334bar(A)。通过设置在高压CO2管道(9)上的控制阀(15)并入气化剂管道(10)，进入气化炉(11)。在气化炉(11)内发生CO2+C＝CO反应。气化炉(11)出口粗煤气管道(12)中粗煤气的CO含量提高了3～4个百分点。
本实用新型在碎煤固定床加压气化的基础上，给出了一种CO2浓缩提取返炉气化工艺装置，克服了现有碎煤固定床加压气化工艺装置上存在的问题，产生如下技术效果：1、采取CO2返炉(CO2+C→2CO)，粗煤气中的有效气成份(CO)得到提升，同时提高气化反应碳的有效利用率。2、CO2替代部分蒸汽返炉，减少高压蒸汽消耗，节省大量能量消耗，同时减少污水产量，污水负荷大大降低。3、采用降压闪蒸提取浓缩CO2，对原系统工艺流程改动最少，避免了使用传统CO2真空闪蒸或热再生工艺，节省了大量动力设备和系统装置投资，大大降低了CO2回收成本。4、CO2返炉气化提供了一种CO2回收利用的新途径，减少了CO2废气排放，减轻大气环境污染问题。该装置对我国以煤为原料的制气法工艺来生产合成化工产品所需的原料气的煤化工企业具有重要意义。
Claims (5)
1.一种CO2浓缩提取返炉气化装置，其特征在于，包括如下工序：净化CO2闪蒸塔II段降压闪蒸浓缩提取工序装置通过管道连接甲醇及冷量回收工序装置，冷量回收工序装置通过管道与CO2压缩返炉工序装置连接，CO2压缩返炉工序装置通过管道与CO2返炉气化工序装置连接。
2.根据权利要求1所述的一种CO2浓缩提取返炉气化装置，其特征在于，所述的净化CO2闪蒸塔II段降压闪蒸浓缩提取工序装置为：富含CO2的低温甲醇通过管道(1)进入CO2闪蒸塔II段(2)，闪蒸气管道(4)的一端与闪蒸塔的上端连接，在闪蒸气管道(4)上设置有压力控制器(3)。
3.根据权利要求1所述的一种CO2浓缩提取返炉气化装置，其特征在于，所述的甲醇及冷量回收工序装置为：闪蒸气管道(4)的另一端与高效气液分离器(5)连接，高效气液分离器(5)与CO2闪蒸塔III段(14)由管道(13)相连接，高效气液分离器(5)与CO2换热器(6)由管道(16)相连接，管道(7)的一端与CO2换热器(6)的出口端相连接。
4.根据权利要求1所述的一种CO2浓缩提取返炉气化装置，其特征在于，所述的CO2压缩返炉工序装置为：管道(7)的另一端与CO2压缩机(8)相连接，高压CO2管道(9)一端与CO2压缩机(8)相连接，另一端与气化剂管道(10)相连接，在高压CO2管道(9)上安装有控制阀(15)。
5.根据权利要求1所述的一种CO2浓缩提取返炉气化装置，其特征在于，所述的CO2返炉气化工序装置为：气化剂管道(10)与气化炉(11)的底部相连接，在气化炉(11)的中上部设置有粗煤气出口管道(12)。
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| CN103232857A (zh) * | 2013-04-24 | 2013-08-07 | 华东理工大学 | 一种co2零排放的煤基电力与化工品联产工艺 |
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