CO2回收裝置

CO2回收裝置是應時代發展需要的環保產品

目前,排放CO2較少的核能、水力發電以及太陽能、風能、潮汐地熱能等可再生能源依舊處在初期發展階段,到2030年全球一次能源消耗還會以石油、煤、天然氣等化石能源為主,這樣必然導致CO2排放量的增加。隨著各個國家減排壓力和能源壓力的增大,需要發展較清潔能源。但若要使得清潔能源取得較大進展,更多要靠技術或者經濟因素來推進,比如,設法使清潔能源相比于化石能源而言更高效、更經濟、更低成本。因此,現階段需要一些措施落實,以使大氣中的CO2穩定在不會引起氣候變化威脅人類生存的水平,比如減少CO2的排放、CO2的儲存和CO2的利用。

應時代發展的需要,開封賽普空分集團有限公司自2016年至今,陸續制造了近20套CO2回收裝置,裝置規模從最小每年3萬噸到每年30萬噸,CO2液體產品質量可以由客戶選擇工業級(GB/T 6052-2011 工業液體二氧化碳)和食品級(GB 10621-2006 食品添加劑-液體二氧化碳),或同時獲得這兩種級別的產品。這是一項兼有社會效益和經濟效益的環保產品

質量為先 創新為本

CO2原料氣源分類

CO2的捕集和提純技術與CO2來源有關,可分為三個大類:

1、石灰窯氣、鍋爐煙道氣等低CO2濃度原料氣

原料氣來源:石灰窯、鍋爐煙囪排放氣體。

主要特點:CO2濃度30%左右,有機雜質少,通常采用溶液吸收法或變壓吸附法對原料氣預處理提濃,將原料氣CO2的濃度提高到98%。而溶液吸收法和變壓吸附法各有優劣。溶液法所得的原料氣中CO2純度高,但會含對人體有毒有害的有機雜質,這來自溶液本身自帶的特性。變壓吸附法雖然避免了對人體有毒有害的有機雜質,但受其工藝的影響,所得的原料氣中CO2純度較低,而CO2純度低意味著較高的液化能耗。

2、合成氨脫碳解吸氣用作CO2原料氣

原料氣來源:在合成氨的生產過程中,凈化工段脫碳解吸氣送往尿素車間,一部分用于生產尿素,還剩一部分富余氣體直接排放到了大氣。若利用原有的水、電、汽等公用工程,對該部分CO2進行提純液化回收,既能解決環境問題,有能產生一定的經濟效益。

主要特點:CO2濃度90%左右,含有少量的CH4、N2、O2、CO、H2、H2S、烴類等雜質,尤其是烴、苯、COS等對人體有毒有害的雜質都嚴重超標。這類脫碳解吸氣首先要脫硫和高碳烴,然后利用CO2與其他氣體雜質沸點的不同實現CO2提純。

3、高CO2濃度原料氣

原料氣來源:酒精廠發酵氣、油田伴生CO2氣源、乙二醇廢氣、制氫尾氣、天然氣尾氣、煉油尾氣、尿素生產中低溫甲醇洗工段的尾氣等。

主要特點:CO2濃度98%以上,雜質少,含有微量的CH4、N2、CO、H2、H2S、COS、CS2、甲醇、烴類、苯等雜質。在脫硫時需要補充氧氣。這類氣體提純液化的工藝流程相對簡單,投資低,特別適合生產國際標準的食品級二氧化碳。

針對不同的CO2氣源,其液化提純工藝流程差別較大,原料氣中雜質的微量組分對凈化工藝也造成較大的差異。因此,在選擇/設計CO2液體提純工藝之前,必須對原料氣組分做PPM級別的檢測分析??蛻粢部梢晕形覀冋覍I檢測機構做樣氣檢測分析。


物理-化學吸收法

化學吸收劑吸收量大,吸收速率較高,分離回收純度高,但由于發生了化學反應,再生必須通過破壞化學鍵才能解吸出CO2,因此能耗高,同時化學吸收劑抗氧化能力差,易降解,腐蝕性強,還易出現氣泡、夾帶現象,因而給工業化應用帶來很多困難。物理吸附劑盡管選擇性較差,回收率低,但其解吸時不需要破壞化學鍵,因而能耗比化學吸收劑低。一個很自然的想法是采用物理化學復合吸收劑來吸收CO2,從而兼具物理吸附和化學吸收的有點。

CO2撬裝冷箱出廠


CO2回收的主要工藝介紹

針對不同的CO2氣源和原料氣中雜質微量組分的不同,工藝流程差異較大,但都包含了壓縮、脫硫、干燥、凈化、液化、提純、貯存、制冷這八個工藝單元。根據CO2濃度的不同,主要有三類技術:溶液吸收、變壓吸附和精餾分離。

1、溶液吸收:適用于CO2含量低的氣源,CO2純度可達~98.5%,氣態產品。。

在吸收塔中溶劑溶解了煙道氣中的CO2,富含CO2的溶液用泵輸送到再生塔中。在再生塔中通過對溶液加熱使CO2從溶液中脫離,剩余的溶液降溫并加壓后用于下一批煙道氣脫碳。

在國內外采用眾多的脫碳方法中,占主導地位的仍是化學吸收法中添加各種不同活化劑的改良熱鉀堿法,其中以聯碳公司的本菲爾法最突出,且不斷開發出新的節能工藝。一乙醇胺法(MEA)由于開發了胺保護法,使這種古老工藝煥發了新的活力?;罨疢DEA法是德國BASF公司專利,國外以天然氣為原料的大型氨廠多采用此法。 在物理-化學吸收法中,國內外使用較多的是Norton公司聚乙醇二甲醚法(NHD)和低溫甲醇洗法。低溫甲醇洗主要用于重油和煤部分氧化法制得的原料氣脫硫和脫CO2,與液氮洗脫出微量CO、CH4相匹配,總能耗很低,是一種理想的方法。


2、變壓吸附:適用于從合成氨變換氣中回收CO2,CO2純度可達~98.5%,氣態產品。 合成氨變換氣中主要含有H2、N2、CH4、CO、CO2等組分,此外還含有一定量的雜質組分,如H2O、硫化物等。這些氣體組分在吸附劑(如活性炭、分子篩、硅膠)上的吸附能力依次為H20、硫化物>CO2>CH4>CO>N2>H2。變換氣先脫水脫硫,然后進入多塔組成的PSA工序,吸附塔依次經過吸附、多次均壓降、順向放壓、逆向降壓、抽空、多次均壓升和最終升壓等7個步驟,在吸附塔底邊由真空泵抽出解吸的CO2作為產品CO2輸出,可生產純度≥98.5%的CO2。


3、精餾分離:使用于高濃度CO2原料氣,CO2純度可達99.99%,液體產品。

此類原料氣的純度在98%以上,雜質少,將要去除的微量雜質分3類,第一類是硫化物,主要有H2S、COS、CS2,第二類是沸點接近CO2但比CO2略高的物質,例如甲醇、苯、乙烷、丙烷等碳氫化合物,第三類是沸點比CO2低很多的物質,主要有H2、N2、CH2、CO、Ar。

精脫硫技術:通常采用低溫有機硫水解催化劑將微量的COS轉換成H2S,然后用活性炭精脫硫劑脫除CS2和H2S,脫硫精度為出口H2S≤0.03ppm。

COS+H2O→H2S+CO2 2H2S+O2→2H2O+2S

脫硫的過程需要氧氣,如果原料氣中沒有氧組分,需要補充微量的氧氣。

催化氧化技術:催化氧化在精脫硫的基礎上,增加催化氧化脫氫、脫烴的凈化工序。在特種催化劑下,將原料氣中的所有可燃性雜質與氧發生反應,燃燒后產物是CO2和H2O,過程中沒有有毒有害物質產生。

2H2+O2→2H2O CnH2n+2+(3n+1)/2O2→nCO2+(n+1)H2O

由于燃燒反應能夠徹底進行,為徹底去除碳氫化合物和含氧有機物提供了保障。如果可燃組分含量低,催化氧化技術使得能耗增加。目前也采用精餾分離去除可燃組分。

精餾提純技術:通常采用雙塔獲得高純度CO2液體。在T1塔中,甲醇、苯等組分溶解在塔底的CO2液體中,作為殘液排出,塔頂排出的原料氣經一級冷凝器后部分液化,液體從塔上部進入參與精餾,氣體進入二級冷凝器繼續降溫。從二級冷凝器出來的液體進入T2塔中提純,氣體作為廢氣排放。在T2塔底邊獲得CO2純度≥99.99%的液體CO2產品,T2塔頂部CO2濃度約76%的氣體同樣作為精餾尾氣排放。

通過雙塔提純,將沸點比CO2高的組分從T1塔底邊去除,將沸點比CO2低的組分從T2塔頂部排出,從而獲得了高純度的CO2。 我們采用不銹鋼填料塔和整體撬裝冷箱,制冷劑采用氨制冷或環保制冷劑,從2016年制造了第一套CO2回收裝置至今,已制造了20多套CO2回收裝置,規模從3萬噸/年到30萬噸/年,提供生產工業級/食品級CO2液體的成套技術。

我們做的更好,因為我們更專業!

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