[發明專利]一種水溶法沼氣凈化過程中回收二氧化碳的系統及工藝

在審

• 申請號: 201810153376.4
• 申請日: 2018-02-22
• 公開（公告）號: CN108285814A
• 公開（公告）日: 2018-07-17
• 發明（設計）人: 李昊陽
• 申請（專利權）人: 中冶焦耐（大連）工程技術有限公司
• 主分類號: C10L3/10
• 分類號: C10L3/10;C01B32/50
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務所 21224
• 代理人: 張群

本發明涉及一種水溶法沼氣凈化過程中回收二氧化碳的系統及工藝，所述系統包括二氧化碳解吸塔、空氣吹掃塔、換熱器和加熱器；本發明在加壓水洗法從沼氣中分離二氧化碳之后，將含有大量二氧化碳的富液引入所述系統中，在不影響天然氣生產的前提下，對二氧化碳進行充分回收，且工藝流程簡單，操作控制方便，投資運行費用低。

技術領域

本發明涉及生物質沼氣凈化技術領域，尤其涉及規模化生物質天然氣工程中二氧化碳的回收利用技術領域。

背景技術

生物質天然氣工程中生產的沼氣，其主要成份是甲烷和二氧化碳，需要通過脫除沼氣中的二氧化碳實現沼氣凈化，提高燃燒熱值，擴展應用范圍。

目前最常用的脫除沼氣中的二氧化碳、生產天然氣的方法為高壓水洗法；該方法與石化行業天然氣有機溶劑脫碳工藝相比具有明顯的優勢。首先，水是最為常見的一種無毒溶劑，具有易得、價廉、性能穩定，無需特殊處理即可循環使用的優點。其次，水洗過程中如出現異常狀況導致水質污染，該水仍可以加入到厭氧發酵系統清潔生產沼氣。同時，水洗后的高壓氣體用于壓縮天然氣的生產，可節約壓縮氣體所需的能源。因此，沼氣的水洗脫碳工藝被廣泛應用于生物天然氣工程中。

目前在國內，沼氣制取生物質天然氣的技術仍處于起步階段。對于二氧化碳的合理回收利用仍在工業化探索中。如圖1所示，常規工藝中，設置空氣吹掃塔1對吸收了大量二氧化碳的水溶液(富液4)進行空氣吹掃，在吹掃空氣7的吹掃下，二氧化碳從富液4中解吸出來，與空氣一起作為放散氣3在空氣吹掃塔1塔頂直接排入大氣，塔底得到的凈化后的貧液5被送往制冷機降溫后循環使用。二氧化碳直接排放不僅造成了資源的浪費，還造成了溫室氣體的增加。在控制碳排放日益受到重視的今天，該工藝方法急需進行改進。就目前市場而言，液體二氧化碳的消耗量逐年增加，尤其是深加工為干冰后，其經濟附加值成倍增加。沼氣中的二氧化碳含量大，回收工藝相對簡單。現有工藝中，針對二氧化碳回收的方案，只是通過壓力的降低甚至負壓來回收二氧化碳，很難將富液中的二氧化碳解吸完全，得到的貧液難以滿足沼氣凈化要求。

基于以上現狀，本發明在現有沼氣高壓水洗脫碳工藝的基礎上，對解吸工藝進行改進創新，在實現有效回收二氧化碳的同時，不影響原生產系統進行天然氣生產的操作運行。

發明內容

本發明提供了一種水溶法沼氣凈化過程中回收二氧化碳的系統及工藝，在加壓水洗法從沼氣中分離二氧化碳之后，將含有大量二氧化碳的富液引入所述系統中，在不影響天然氣生產的前提下，對二氧化碳進行充分回收，且工藝流程簡單，操作控制方便，投資運行費用低。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案實現：

一種水溶法沼氣凈化過程中回收二氧化碳的系統，包括二氧化碳解吸塔、空氣吹掃塔、換熱器和加熱器；所述二氧化碳解吸塔的頂部設二氧化碳氣體排出口，上部設富液入口，底部設一級貧液出口；其中富液入口通過富液入口管道連接換熱器的第一換熱介質出口，富液入口管道上設加熱器；換熱器的第一換熱介質入口連接外部富液輸送管道；空氣吹掃塔的頂部設放散氣出口，上部設貧液入口，下部設吹掃空氣入口，底部設凈化貧液出口；二氧化碳解吸塔的一級貧液出口通過一級貧液出口管道連接空氣吹掃塔上部的貧液入口，一級貧液出口管道上設一級貧液泵；空氣吹掃塔的凈化貧液出口通過凈化貧液出口管道連接換熱器的第二換熱介質入口，凈化貧液出口管道二上設凈化貧液泵；換熱器的第二換熱介質出口連接外部的制冷機。

所述二氧化碳解吸塔內設一至多層填料。

所述空氣吹掃塔內設一至多層填料。

基于所述系統的一種水溶法沼氣凈化過程中回收二氧化碳的工藝，包括如下步驟：

1)含有二氧化碳的富液經減壓后，與凈化后的貧液在換熱器內間接換熱，富液的溫度升高后進入加熱器，在加熱器內富液被熱媒加熱后繼續升溫，然后從二氧化碳解吸塔的上部進入二氧化碳解吸塔；