[發明專利]利用電站煙氣制取食品級二氧化碳的方法及其系統

有效

• 申請號: 200710053714.9
• 申請日: 2007-10-31
• 公開（公告）號: CN101177267A
• 公開（公告）日: 2008-05-14
• 發明（設計）人: 韓旭;朱敬;李瑞鑫;余福勝;高翔鵬
• 申請（專利權）人: 武漢凱迪電力環保有限公司
• 主分類號: C01B31/20
• 分類號: C01B31/20
• 代理公司: 武漢開元專利代理有限責任公司
• 代理人: 胡鎮西

技術領域

本發明涉及對燃煤電站鍋爐尾部煙氣進行綜合利用的技術，具體地指一種利用電站煙氣制取食品級二氧化碳的方法及其系統。

背景技術

大氣溫室效應是人類所面臨的最主要環境問題之一。二氧化碳是主要的溫室氣體，火電廠是二氧化碳的集中排放源，其二氧化碳排放量約占人類活動引起的二氧化碳總排放量的30％。一個600MW的火電廠每小時排放的二氧化碳量可達500噸。因此，為了減少大氣中的二氧化碳含量，首要的是減少電站鍋爐尾部煙氣向大氣排放二氧化碳。從另一方面講，二氧化碳作為一種化工原料具有廣泛的用途，可用于食品保鮮、膨化煙絲、生產甲醇、尿素、可降解塑料等，而現階段隨電站鍋爐尾部煙氣排放的二氧化碳大都白白浪費掉了。

傳統的二氧化碳治理或提取方法有多種，大致可以分為物理方法和化學方法兩大類。物理方法主要包括溶劑吸收法、吸附分離法、薄膜滲透法以及低溫蒸餾法等。化學方法主要指化學吸收法，其原理是使二氧化碳氣體與化學溶劑發生化學反應而被吸收，吸收二氧化碳達到平衡的化學溶劑變成富液，富液進入再生塔加熱分解出二氧化碳氣體，從而達到分離回收二氧化碳的目的。較常見的化學溶劑是乙醇胺類的水溶液，工業上通常采用醇胺溶液在吸收塔和再生塔中脫除和回收二氧化碳，吸收塔采用填料結構，該方法雖然具有較大的醇胺溶液與二氧化碳的有效接觸面積，但是反應物中的雜質成分容易造成吸收塔內的填料層堵塞，導致吸收塔無法正常工作。同時，由于填料層的結構復雜，使得設備運行和檢修比較困難。該方法只適合于煙氣成份簡單、煙氣流量不大的場合，離實際中電站鍋爐尾部煙氣的處理還有很大的差距。

電站鍋爐尾部煙氣的特殊性在于其二氧化碳含量偏低、雜質成份偏多且煙氣流量巨大。經檢測各種類型的電站鍋爐尾部煙氣，其CO₂濃度約為10～15％，其它組份有N₂、O₂、SO₂、H₂S、NO、CO及粉塵等。以一個600MW的發電廠為例，其鍋爐尾部煙氣排放量約2000000Nm³/h。采用上述醇胺溶液在常規填料式吸收塔中脫除二氧化碳時，會造成吸收塔體積龐大，施工、運行和設備檢修困難，很難達到有效脫除煙氣中二氧化碳并將其回收利用的目的。

發明內容

本發明的目的就是要提供一種利用電站煙氣制取食品級二氧化碳的方法及其系統。采用該方法及其系統能夠完全適應電站鍋爐尾部煙氣流量巨大、成份復雜、二氧化碳濃度低的特點，既可以有效提高煙氣中二氧化碳的脫除率，又可以生產出高純度的液態二氧化碳，且其工藝流程簡單、系統結構簡化、投資及運行成本低廉。

為實現上述目的，本發明所設計的利用電站煙氣制取食品級二氧化碳的方法，是對經過常規除塵和脫硫處理的電站鍋爐尾部煙氣進行再加工的過程。該方法包括如下步驟：

1)以醇胺溶液作為CO₂吸收劑，采用噴淋的方式，將醇胺溶液均勻噴射到經過除塵和脫硫處理后的煙氣中，使煙氣中的CO₂氣體與醇胺溶液霧滴充分逆向接觸，發生氣液兩相化學反應，獲得吸收了CO₂的醇胺溶液富液。醇胺溶液由一乙醇胺(MEA)、甲基二乙醇胺(MDEA)和水組成，為了描述方便，用R₁R₂NH表示一乙醇胺(MEA)，其中R₁＝H，R₂＝CH₂CH₂OH；用R₃R₄R₅N表示甲基二乙醇胺(MDEA)，其中R₃＝CH₃，R₄＝R₅＝CH₂CH₂OH，其與CO₂的化學反應方程式如下：

CO₂與OH^-反應：CO₂+OH^-＝HCO₃^-

CO₂與MDEA反應：CO₂+R₃R₄R₅N+H₂O＝R₃R₄R₅NH⁺+HCO₃^-