[發明專利]生物丁醇發酵尾氣提純凈化制備氫氣與二氧化碳工藝及其凈化裝置

有效

• 申請號: 201110357056.9
• 申請日: 2011-11-11
• 公開（公告）號: CN102397739A
• 公開（公告）日: 2012-04-04
• 發明（設計）人: 仝志勇;仲炬;王強
• 申請（專利權）人: 南通正拓氣體有限公司
• 主分類號: B01D53/14
• 分類號: B01D53/14;B01D53/04;C01B3/50;C01B31/20
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 盧海洋

技術領域

本發明涉及一種生物丁醇發酵尾氣提純凈化制備氫氣與二氧化碳工藝，還涉及一種生物丁醇發酵尾氣提純凈化裝置。

背景技術

在生物發酵生產丙酮、丁醇的過程中產生發酵尾氣，此為混合氣體，其中二氧化碳含量高達62%(V%)，氫氣38%(V%)，該混合氣體在工廠生產中一般就地排放，或因含氫氣作為鍋爐的燃料，但如此大量的二氧化碳與可燃氣體一起入爐，不僅造成環境污染，減低鍋爐效率，還同時造成資源浪費。

發明內容

本發明的目的是提供一種生物丁醇發酵尾氣提純凈化制備氫氣與二氧化碳工藝，還提供一種生物丁醇發酵尾氣提純凈化裝置。

本發明采用的技術方案是：

生物丁醇發酵尾氣提純凈化制備氫氣與二氧化碳工藝，包括以下工藝步驟：?

a、吸收二氧化碳步驟；

混合氣經壓縮至1.2MPa，進入氣體換熱器，被低壓閃蒸氣和脫碳氣冷卻換熱后，并經進塔氣分離器分離掉冷凝水，從脫碳塔底部進入，氣體在塔內自下而上與自上而下的溶劑逆流接觸，將氣體中的二氧化碳吸收；

b、凈化二氧化碳步驟：?

吸收了二氧化碳的富液，從脫碳塔底流出，減壓至0.2-0.5MPa在高壓閃蒸槽中閃蒸出攜帶的氫氣和15-25%二氧化碳，高壓閃蒸槽的液位為50-95%，高壓閃蒸氣經高閃氣分離器分離掉夾帶的霧沫，進入原料氣壓縮機，經壓縮后返回脫碳塔，從高壓閃蒸槽底部流出的富液仍含有75-85%二氧化碳再進入低壓閃蒸槽，低壓閃蒸槽的液位為25-50%，進一步在壓力為0.01-0.05Mpa下繼續閃蒸，低壓閃蒸氣中二氧化碳的含量為96-99%，經低閃氣分離器分離掉夾帶的霧沫，換熱后送入CO₂凈化裝置，進行壓縮、冷凍，并經吸附凈化，除去其中的雜質，生產工業級或食品級二氧化碳；

c、脫碳液再生步驟：

從低壓閃蒸槽流出的富液，被富液泵打到氣提塔頂部，向下流經填料層，與氣提空氣逆流接觸，進一步解吸再生為貧液，貧液經貧液泵打入脫碳塔上部，重新吸收二氧化碳；

d、提純氫氣步驟：

由混合氣脫碳工序來的粗氫氣，壓力1.2MPa，溫度?35℃進入PSA裝置，自塔底進入吸附塔中進行吸附，將原料氣中的二氧化碳、水、微量氧氣、氮氣及有機氣體吸附下來，最后塔頂獲得純度為?98-99.6%的工業氫。

進一步的，吸收二氧化碳步驟中的溶劑為NHD溶液或NHD聚乙二醇二甲醚。

生物丁醇發酵尾氣提純凈化裝置，包括吸附塔本體、管道、設置于管道上的多個閥門和緊急排空保護裝置，所述吸附塔本體頂部設有法蘭，所述吸附塔本體底部設有入口管線，所述入口管線上部吸附塔本體內部設有分布器，所述分布器包括擋板，所述吸附塔本體內部頂部表面填充有瓷球，所述法蘭底部吸附塔本體內部焊接有集合器，所述集合器周邊上開有排列規則的圓孔，所述圓孔分布處圍有鋼絲網a，所述分布器靠近吸附塔本體一側設有孔板，所述孔板表面設有鋼絲網b，所述鋼絲網b通過螺栓固定于吸附塔本體上，所述吸附塔本體的出口處設有出口總閥，所述吸附塔本體的入口處設有入口總閥，所述緊急排空保護裝置包括低壓閃蒸槽，所述低壓閃蒸槽連接閥門a和閥門b，所述閥門a和閥門b均連接連鎖裝置，所述閥門a還連接凈化裝置，所述閥門b還與放空總管底部連接。

所述瓷球的直徑為35mm，所述圓孔的直徑為15mm。

本發明的優點是：運用NHD化學吸收脫碳方法，方案穩定可靠，后續精制采用PSA變壓吸附工藝，操作簡單，自動化程度高；成本費用低產品純度高，市場用途廣。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細描述。

圖1是本發明的原理圖。

圖2為本發明生物丁醇發酵尾氣提純凈化裝置的結構示意圖。

圖3為圖2中吸附塔的結構示意圖。

圖4為本發明的緊急排空保護裝置的原理圖。

其中：1、吸附塔本體，2、法蘭，3、瓷球，4、集合器，5、圓孔，6、鋼絲網a，7、入口管線，8、分布器，9、擋板，10、鋼絲網b，11、螺栓，12、孔板，13、管道，14、閥門，15、出口總閥，16、入口總閥，17、低壓閃蒸槽，18、閥門a，19、閥門b，20、裝置連鎖，21、凈化裝置，22、放空總管。

具體實施方式

實施例1

????如圖1所示，本發明的生物丁醇發酵尾氣提純凈化制備氫氣與二氧化碳工藝，包括以下工藝步驟：?

a、吸收二氧化碳步驟；