專利名稱：一種富集回收二氧化碳?xì)怏w的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于氣體分離技術(shù)領(lǐng)域，涉及到一種富集回收二氧化碳?xì)怏w的裝置。
背景技術(shù)：
由于二氧化碳的大量排放而引起的溫室效應(yīng)，已經(jīng)使得地球的氣候環(huán)境日益惡 劣?！案绫竟鶜夂虼髸?huì)”的召開預(yù)示著二氧化碳減排已到了迫在眉睫的程度。然而目前全 球的主要能源消耗仍然是化石能源，還沒找到可完全替代的清潔能源，為此減緩二氧化碳 的排放是現(xiàn)階段的主要任務(wù)，而二氧化碳的分離回收、儲(chǔ)存、利用是控制碳排放的一個(gè)行之 有效的辦法。二氧化碳的分離回收的方法主要有吸收法、吸附法、膜分離法等。其中吸收法主 要分為化學(xué)溶劑吸收法和物理溶劑吸收法，前者主要應(yīng)用于氣源情況復(fù)雜的煙道氣中低濃 度二氧化碳的回收，采用加熱的方法再生循環(huán)，需要進(jìn)行脫硫脫氮，工藝比較復(fù)雜；后者主 要針對(duì)氣體組成簡(jiǎn)單且具有較高壓力的二氧化碳?xì)庠?，采用在壓吸收、降壓解吸的方法?生循環(huán)，工藝比較簡(jiǎn)單、實(shí)用，能耗較低，應(yīng)用范圍廣。傳統(tǒng)工藝中使用的物理溶劑吸收法所采用的溶劑為聚乙二醇二甲醚(NHD)，該溶 劑具有很強(qiáng)的親水性，因此回收的工藝氣體中需要進(jìn)行脫水；吸收劑在高壓下進(jìn)行二氧化 碳吸收，通過閃蒸罐和氣提塔進(jìn)行減壓和空氣吹掃再生。實(shí)用新型專利ZL200820069819. 3，提供了一種以NHD為溶劑回收煙道氣中二氧化 碳的工藝裝置，該裝置在脫硫和再生工藝中會(huì)引入較多的水，這會(huì)降低NHD溶劑對(duì)二氧化 碳的吸收效率。發(fā)明專利ZL200310106564. 5，提供了一種高壓脫除硫化物和二氧化碳方法，該工 藝中也采用了脫硫塔和氣提塔，也會(huì)引入大量水分；所采用的NHD配方中沒有考慮溶劑吸 收過程中對(duì)設(shè)備的腐蝕作用、溶劑的降解以及溶劑的凝聚，一定程度上限制了其針對(duì)二氧 化碳富集回收的應(yīng)用。因此，減少裝置外水分的進(jìn)入、提高裝置NHD溶劑的利用效率、降低系統(tǒng)運(yùn)行的能 耗是目前NHD物理溶劑法回收二氧化碳裝置中有待改進(jìn)的地方。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于簡(jiǎn)化目前工業(yè)上以聚乙二醇二甲醚(NHD)為物理吸收溶劑的 二氧化碳回收裝置，降低系統(tǒng)能量消耗，提高二氧化碳回收效率，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。本發(fā)明的技術(shù)方案是富集回收二氧化碳?xì)怏w的裝置由氣體換熱器1、分水器2、 吸收塔3、吸附罐4、閃蒸塔5、真空泵6、中間儲(chǔ)槽7、貧液泵8、氨冷器9、壓縮機(jī)10組成；各 部件的連接關(guān)系是原料氣進(jìn)口管道與氣體換熱器1連接，氣體換熱器1出氣口管道與分 水器2進(jìn)氣口連接，分水器2出氣口管道與吸收塔3底部進(jìn)氣口連接，吸收塔底部溶劑出口 管道與閃蒸塔5中下部連接，吸收塔3頂部出口管道與吸附罐4連接，吸附罐4出氣口管道 與換熱器1連接，閃蒸塔5中上部的出口管道與真空泵6連接，閃蒸塔頂部的出氣口管道與換熱器1連接，閃蒸塔中下部出口管道與中間儲(chǔ)槽7連接，中間儲(chǔ)槽出口管道與貧液泵8連 接，貧液泵出口管道與氨冷器9連接，氨冷器出口管道與吸收塔上端進(jìn)口管道連接，閃蒸塔 頂部的出口管道與真空泵出口管道通過三通連接后再與壓縮機(jī)10連接，整個(gè)過程構(gòu)成富 集回收二氧化塔的裝置。本發(fā)明主要應(yīng)用于制氫氣、天然氣、變換氣、合成氨氣、甲醇合成氣等具有較高壓 力的氣源中的二氧化碳富集回收。溶劑采用聚乙二醇二甲醚(NHD)并加入一定量的緩蝕 劑、抗降解劑和阻凝劑，提高設(shè)備的抗腐蝕能力，提高NHD的使用壽命以及低溫下的使用性 能。本發(fā)明省去了傳統(tǒng)工藝中的氣提塔，杜絕了空氣中的水分、熱量和灰塵的帶入，同 時(shí)也省去了鼓風(fēng)機(jī)、空氣過濾器、空氣冷卻器，脫水裝置。這樣大大降低了整個(gè)系統(tǒng)的投資 和能耗。本發(fā)明的效果和益處是工藝過程簡(jiǎn)單，所用溶劑對(duì)二氧化碳的吸收效率有所提 高，溶劑穩(wěn)定性和應(yīng)用性得到加強(qiáng)，相對(duì)傳統(tǒng)工藝降低了系統(tǒng)的能耗，具有廣闊的應(yīng)用前景。


附圖是一種富集回收二氧化碳?xì)怏w的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1氣體換熱器；2分水器；3吸收塔；4吸附罐；5閃蒸塔；6真空泵；7中間儲(chǔ) 槽；8貧液泵；9氨冷器；10壓縮機(jī)；11液體分離罐；12液體分離罐；13液體分離罐；14液體 分離罐；15分水器。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。實(shí)施例回收制氫氣中二氧化碳，二氧化碳?xì)庠磥?lái)自變壓吸附制氫氣氣源的分流管道，壓 力為2. 5MPa，溫度40°C，氣量21000Nm7h，氣體組成如下 原料氣首先經(jīng)過分水器15分水后經(jīng)過換熱器1降溫，進(jìn)入分水器2脫除大部分水 后進(jìn)入吸收塔3，脫碳?xì)鈴乃敵鋈ズ筮M(jìn)入液體分離罐14，在進(jìn)入吸附罐4進(jìn)行脫水，然后 經(jīng)過換熱器1出來(lái)后回到變壓吸附制氫氣入口 ；吸收飽和的NHD首先進(jìn)入閃蒸塔5底部的 高壓閃蒸罐進(jìn)行閃蒸，釋放的閃蒸汽為高壓閃蒸氣，高壓閃蒸汽經(jīng)過液體分離罐11，也回到 變壓吸附制氫氣的入口用于制氫，從高壓閃蒸罐出來(lái)的NHD進(jìn)入閃蒸塔5頂部的低壓閃蒸 罐進(jìn)行低壓閃蒸，從低壓閃蒸罐出來(lái)的低壓閃蒸氣經(jīng)過經(jīng)過液體分離罐13換熱器1后進(jìn)入 壓縮機(jī)10 ；從低壓閃蒸罐底部出來(lái)的NHD進(jìn)入真空閃蒸罐，NHD最后從真空閃蒸罐出來(lái)進(jìn)入 中間儲(chǔ)槽7，中間儲(chǔ)槽中的NHD通過貧液泵8經(jīng)過氨冷器9從吸收塔3頂部進(jìn)入；真空閃蒸罐氣體出口氣進(jìn)入液體分離罐12出口與真空泵6相連，抽出的真空閃蒸氣與從換熱器1出 來(lái)的低壓閃蒸氣會(huì)合后進(jìn)入二氧化碳?jí)嚎s機(jī)，從壓縮機(jī)出來(lái)的為高濃度的二氧化碳?xì)怏w。根據(jù)計(jì)算，同類型同規(guī)模的NHD裝置采用氣提再生時(shí)的冷耗為1296100kJ/h，而本 系統(tǒng)需要冷耗814600kJ/h，折合節(jié)約用電57.7kW。另外本流程省去了傳統(tǒng)工藝中的水蒸 汽，節(jié)約蒸汽116kg/h。裝置采用的NHD主要為四、五、六聚乙二醇二甲醚，含量85%，加入緩蝕劑4%、抗 降解劑4%、阻凝劑7%，組成的溶劑通過調(diào)節(jié)氣液比使得脫碳塔底的二氧化碳飽和度控制 在 70-80%。高壓閃蒸汽中氫氣濃度為35. 8%，壓力為0. 7MPa ；低壓閃蒸罐和真空閃蒸罐出來(lái) 的二氧化碳總濃度為98. 28% (干基)。
權(quán)利要求
一種富集回收二氧化碳?xì)怏w的裝置，其特征在于富集回收二氧化碳?xì)怏w的裝置由氣體換熱器(1)、分水器(2、15)、吸收塔(3)、吸附罐(4)、閃蒸塔(5)、真空泵(6)、中間儲(chǔ)槽(7)、貧液泵(8)、氨冷器(9)、壓縮機(jī)(10)、液體分離罐(11、12、13、14)組成；各部件的連接關(guān)系是原料氣首先在分水器(15)分水，分水出氣口管道與氣體換熱器(1)連接，氣體換熱器(1)出氣口管道與分水器(2)進(jìn)氣口連接，分水器(2)出氣口管道與吸收塔(3)底部進(jìn)氣口連接，吸收塔底部溶劑出口管道與閃蒸塔(5)中下部連接，吸收塔(3)頂部出口管道與吸附罐(4)連接，吸附罐(4)出氣口管道與換熱器(1)連接，閃蒸塔(5)中上部的出口管道與真空泵(6)連接，閃蒸塔頂部的出氣口管道與換熱器(1)連接，閃蒸塔中下部出口管道與中間儲(chǔ)槽(7)連接，中間儲(chǔ)槽出口管道與貧液泵(8)連接，貧液泵出口管道與氨冷器(9)連接，氨冷器出口管道與吸收塔上端進(jìn)口管道連接，閃蒸塔頂部的出口管道與真空泵出口管道通過三通連接后再與壓縮機(jī)(10)連接，整個(gè)過程構(gòu)成富集回收二氧化塔的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種富集回收二氧化碳?xì)怏w的裝置，其特征在于富集回收二 氧化碳?xì)怏w的裝置以聚(二 八)乙二醇二甲醚(NHD)為二氧化碳吸收溶劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種富集回收二氧化碳?xì)怏w的裝置，其特征在于閃蒸塔上中 下三個(gè)部分分別為低壓閃蒸罐、真空閃蒸罐、高壓閃蒸罐；高壓閃蒸罐下部與低壓閃蒸罐上 部連接，低壓閃蒸罐下部與真空閃蒸罐上部連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種富集回收二氧化碳?xì)怏w的裝置，其特征在于閃蒸塔(5) 中下部的出口管道為高壓閃蒸氣管道，管道上連接有液體分離罐(11)；吸收塔頂出口管道 與液體分離罐(14)連接，液體分離罐(14)與吸附罐(4)相連，順吸附罐進(jìn)入換熱器(1)后 出來(lái)的管道為脫碳?xì)夤艿?；真空?6)出口管道為真空閃蒸氣管道，真空泵與真空閃蒸塔 間連有液體分離罐(12)；閃蒸塔(5)頂部出口管道為低壓閃蒸氣管道，管道上連接有液體 分離罐(13)，低壓閃蒸氣管道與換熱器(1)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種富集回收二氧化碳?xì)怏w的裝置，其特征在于流程中沒有 氣提塔、脫水塔、空氣鼓風(fēng)機(jī)和換熱器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種富集回收二氧化碳?xì)怏w的裝置，其特征在于裝置主要應(yīng) 用于具有較高壓力的氣源中二氧化碳的富集回收。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種富集回收二氧化碳?xì)怏w的裝置，其特征在于裝置所用的 NHD吸收劑中加入緩蝕劑、抗降解劑和阻凝劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種富集回收二氧化碳?xì)怏w的裝置，其特征在于裝置所使用 的NHD吸收劑中緩蝕劑用量范圍為1_10%，抗降解劑用量范圍為1_10%，阻凝劑用量范圍 為 1-10%。
全文摘要
一種富集回收二氧化碳?xì)怏w的裝置，屬于氣體分離技術(shù)領(lǐng)域。其特征是該裝置包括氣體換熱器、分水器、吸收塔、吸附罐、閃蒸塔、真空泵、中間儲(chǔ)槽、貧液泵、氨冷器、壓縮機(jī)，裝置采用的溶劑是聚乙二醇二甲醚(NHD)，其中加入緩蝕劑、抗降解劑、阻凝劑。本發(fā)明采用的NHD利用效率高、工藝簡(jiǎn)單、能耗低，適合制氫氣、天然氣、變換氣、合成氨氣、甲醇合成氣等具有較高壓力的氣源中的二氧化碳富集回收。本發(fā)明的效果和益處是改進(jìn)了傳統(tǒng)的NHD工藝，二氧化碳制回收濃度可達(dá)98％以上，具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)B01D53/14GK101837222SQ20101013398
公開日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2010年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月24日
發(fā)明者張永春, 李桂民, 陳紹云 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)