[發(fā)明專利]一種采用甲基環(huán)硅氧烷脫除中高壓條件下CO2的工藝及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410002263.6
• 申請日: 2014-01-03
• 公開（公告）號: CN103752133A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發(fā)明（設計）人: 桂霞;湯志剛;云志;郭棟
• 申請（專利權）人: 南京工業(yè)大學;清華大學
• 主分類號: B01D53/14
• 分類號: B01D53/14;B01D53/18
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 戴朝榮

技術領域

本發(fā)明屬于氣體分離領域，涉及一種從中高壓氣體混合物中，包括合成氣、變換氣以及IGCC氣體中脫除CO₂的吸收劑及其脫碳工藝。

背景技術

面對全球氣候變暖對人類生存和發(fā)展的嚴峻挑戰(zhàn)，捕集、脫除CO₂酸性氣體，尤其是石油化工、煤化工、合成氨、制氫及天然氣等過程所產(chǎn)生的CO₂，被認為是解決溫室氣體深度減排的重要路徑。

工業(yè)上較為普遍和成熟的脫碳工藝是溶劑吸收法，包括物理吸收、化學吸收和物理化學吸收，應根據(jù)原料氣的組成和壓力來選擇。本發(fā)明所針對的原料氣多為中高壓混合氣，如合成氣、變換氣以及IGCC氣體，CO₂濃度為30%～50%，壓力為2.5?MPa～5?MPa，因此，采用技術物理吸收法進行CO₂分離將是現(xiàn)階段較為理想的一種選擇。

目前，國際上較為典型的脫碳工藝中使用的物理溶劑，低溫甲醇（CN?94101447.9）、碳酸丙烯酯（CN?91101928）和聚乙二醇二甲醚（CN?200710015805）。低溫甲醇具有吸收能力強、選擇性好、氣體凈化度高、再生能耗低等特點，但存在工藝復雜、吸收劑毒性強、設備材質(zhì)要求高、操作條件苛刻、需額外制冷設備來冷卻溶劑、專利費用及成本高昂等缺點；聚乙二醇二甲醚無毒、吸收能力強、不降解、溶劑蒸汽壓低，腐蝕性小，但溶劑成本較高、設備投資大、且再生過程容易發(fā)生大分子聚合而造成溶劑損失。碳酸丙烯酯具有較好CO₂選擇性，再生工藝相對簡單，但吸收劑循環(huán)量和吸收能耗較大，造成投資成本較高。2008年，清華大學提出“一種采用碳酸二甲酯作為吸收劑的脫碳工藝”（CN?200810103322），該工藝具有吸收劑綠色環(huán)保，脫碳效率較高的特點。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有物理脫碳工藝的不足和缺陷，提供一種采用甲基環(huán)硅氧烷脫除中高壓條件下CO₂的工藝及其裝置，以期進一步簡化流程，降低成本。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：

??????一種采用甲基環(huán)硅氧烷脫除中高壓條件下CO₂的工藝，包括如下步驟：

（1）CO₂吸收

含有CO₂的原料氣與從吸收塔頂部出來的脫碳氣在第一換熱器中換熱后，從塔底進入吸收塔，來自儲罐的甲基環(huán)硅氧烷與來自氮氣解吸塔、三級氣液分離罐底部的吸收劑貧液在第二換熱器中換熱后從吸收塔頂部進入，原料氣與甲基環(huán)硅氧烷在吸收塔內(nèi)逆流接觸并發(fā)生吸收傳質(zhì)，吸收塔溫度控制在27～46℃，壓力控制在2800~3527?KPa，吸收塔塔頂脫碳氣與原料氣換熱后降溫至25～30℃后排出；富含CO₂的吸收液經(jīng)一級節(jié)流閥和二級節(jié)流閥實現(xiàn)節(jié)流降壓；

（2）節(jié)流降壓

吸收塔底部流出的CO₂吸收富液經(jīng)一級節(jié)流閥降壓至800~1000KPa，降溫至35.5～40.5℃后，進入一級氣液分離罐進行氣液分離，其中氣相進入第一壓縮機壓縮后返回吸收塔，液相進入二級節(jié)流閥降壓至150KPa，降溫至26～32℃后，進入二級氣液分離罐進行氣液分離，其中氣相進入第一混合器，液相送入氮氣解吸塔進行吸收劑再生；

（3）氮氣解吸

來自二級氣液分離罐的液相從氮氣解吸塔頂部送入，與塔底部通入的氮氣在塔內(nèi)逆流接觸，解吸溫度控制在25.5～33.5℃，壓力控制在130~150KPa，氮氣解吸塔塔頂解吸氣送入第一混合器，塔底流出的吸收劑貧液送入第二混合器，經(jīng)液體泵升壓至2842~3502KPa，與進入吸收塔的甲基環(huán)硅氧烷經(jīng)第二換熱器換熱后溫度升高至28.2～31℃后，送回吸收劑儲罐作為吸收劑循環(huán)使用；

（4）壓縮

氮氣解吸塔頂氣相和二級氣液分離罐氣相送入第一混合器后、經(jīng)第二壓縮機壓縮壓縮至500KPa后，與來自氮氣解吸塔頂部分氣相經(jīng)第三換熱器降溫后，送入三級氣液分離罐進行氣液分離，其中塔頂氣相進入水洗塔，液塔流出的吸收劑貧液送入第二混合器，經(jīng)液體泵升壓至2842~3502KPa，與進入吸收塔的甲基環(huán)硅氧烷經(jīng)第二換熱器換熱后溫度升高至30～32℃后，送回吸收劑儲罐作為吸收劑循環(huán)使用；

（5）尾氣凈化