工業(yè)級液體二氧化碳項目工藝選擇

王童年(新疆天智辰業(yè)化工有限公司，新疆 石河子 832000)

工業(yè)級液體二氧化碳項目工藝選擇

王童年(新疆天智辰業(yè)化工有限公司，新疆 石河子 832000)

二氧化碳引發(fā)的溫室效應(yīng)影響人類的生存，近幾年來二氧化碳的工業(yè)生產(chǎn)及其方法表現(xiàn)活躍。本文通過對國內(nèi)外二氧化碳生產(chǎn)工藝進(jìn)行對比分析，得出一種適合本企業(yè)回收二氧化碳的生產(chǎn)工藝,本工藝可充分利用現(xiàn)有資源，具有投資少、建設(shè)周期短、投資效率較高的總體效果。

工業(yè)級；二氧化碳；工藝

隨著全世界工業(yè)化進(jìn)程的加快，全球范圍內(nèi)的溫室效應(yīng)正在不斷的加劇，引發(fā)溫室效應(yīng)的主要?dú)怏w為二氧化碳，減少溫室氣體的排放已成為各國以及全球的重大難題。對于二氧化碳的排放問題，聯(lián)合國制定了《聯(lián)合國氣候變化框架公約》，后續(xù)還增加了補(bǔ)充條款，以進(jìn)一步加強(qiáng)降低各國二氧化碳的排放程度，再到《哥本哈根會議協(xié)議》，全球各國對二氧化碳的減排都非常的重視。但發(fā)達(dá)國家對自己的減排目標(biāo)有所保留，同時希望發(fā)展中國家也投入大量資金和技術(shù)來減少二氧化碳的排放，但是發(fā)展中國家受制于技術(shù)和資金的問題，減排困難重重。中國做為溫室氣體排放的大國，如何減少二氧化碳的排放，同時做好二氧化碳的回收成為我國的重大難題，研究新型的二氧化碳回收技術(shù)、大力發(fā)展新能源、促進(jìn)能源的再生利用成為我國保護(hù)環(huán)境的一項重要工作。

1 二氧化碳原料分析

二氧化碳產(chǎn)品來源有兩種途徑：一種是開采二氧化碳的天然氣田通過提純進(jìn)行銷售。另一種是以工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的尾氣中的二氧化碳作為原料，經(jīng)過提純生產(chǎn)二氧化碳產(chǎn)品進(jìn)行銷售。本項目生產(chǎn)的原料為公司MDEA脫碳尾氣（主要成分為CO2），二氧化碳生產(chǎn)過程的原料氣來源充足，尾氣處理做為后續(xù)工程，建設(shè)周期短，同時可以利用現(xiàn)有公用工程的資源，可以降低項目的投資，可以大幅提高項目的收益。

原料氣主要成分分析表

2 二氧化碳生產(chǎn)工藝介紹

液體二氧化碳生產(chǎn)就是二氧化碳原料氣經(jīng)過凈化和液化的過程，食品級和工業(yè)級二氧化碳的生產(chǎn)工藝，其主要區(qū)別就是凈化技術(shù)不同，產(chǎn)品的品質(zhì)等級就不一樣。常見的工業(yè)二氧化碳生產(chǎn)工藝主要有：吸附分離法、溶劑吸收法、膜分離法、淺低溫吸附精餾法等[1]。

(1)吸附分離法

吸附分離法是利用吸附劑對混合氣體中的不同組分吸附程度不同對二氧化碳進(jìn)行吸附和解析來分離CO2，吸附劑可再生循環(huán)使用。

(2)溶液吸收法

溶液吸收法分物理吸收法和化學(xué)吸收法。物理溶劑吸收法是原料氣通過吸收劑對二氧化碳和其他氣體的溶解度不同實(shí)現(xiàn)氣體的分離，在加壓條件下，根據(jù)平衡分壓二氧化碳的溶解度提高，吸收劑在低壓條件下加熱實(shí)現(xiàn)二氧化碳的解析。物理吸收法對于吸收劑的要求較高。不腐蝕設(shè)備、穩(wěn)定性好、對CO2的吸收性高[2]。

化學(xué)吸收法是利用原料氣中的CO2與化學(xué)中間體在反應(yīng)器內(nèi)發(fā)生反應(yīng)，生產(chǎn)的產(chǎn)物經(jīng)過加熱分解出二氧化碳，利用冷卻分離技術(shù)把二氧化碳進(jìn)行回收達(dá)到凈化的目的。

(3)膜分離法

膜分離法是把原料氣通過材料膜，利用膜的選擇透過性把二氧化碳分離出來。此分離方法投資費(fèi)用低、操作簡單、能耗低，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用比較廣泛。膜分離法得到的二氧化碳產(chǎn)品純度不高[3]，需要將其和吸附法結(jié)合起來才能得到高純度的CO2。

(4)淺低溫吸附精餾法

二氧化碳的臨界溫度為31.1℃，臨界壓力為7.4MPa，只要達(dá)到臨界溫度和壓力就可以使CO2變?yōu)橐簯B(tài)，同時配合吸附法脫除沸點(diǎn)比二氧化碳高、通過精餾仍無法分離的雜質(zhì)。

3 本項目工藝選擇

本項目生產(chǎn)工藝采用低溫精餾組合法，其工藝步驟為先用精脫硫脫除氣體中的含硫雜質(zhì)，再利用分子篩脫出氣體中的水分，再低溫精餾分離沸點(diǎn)比二氧化碳低的雜質(zhì)。此法生產(chǎn)的液體二氧化碳濃度較高并且穩(wěn)定，一些低沸點(diǎn)雜質(zhì)可穩(wěn)定地脫除。該工藝過程簡單，操作方便，精餾過程采用差壓耦合技術(shù)，能量利用率高，大大降低了能耗，還降低了操作費(fèi)用，該法二氧化碳產(chǎn)品純度高，可以滿足工業(yè)級和食品級的要求，市場應(yīng)變能力較強(qiáng)。

工業(yè)液體二氧化碳技術(shù)指標(biāo)

4 項目工藝流程簡述

二氧化碳原料氣經(jīng)余冷器和預(yù)冷器降溫冷卻至5℃左右、進(jìn)入干燥器進(jìn)一步除去水分，使水分含量≤20ppm，當(dāng)水分含量達(dá)到15ppm時，則啟用備用干燥器，將在用干燥器退出再生，再生氣利用從提純塔頂部排出的不凝性氣體，經(jīng)再生蒸氣加熱器加熱至約～220℃進(jìn)行干燥器再生，當(dāng)干燥器再生出口放空氣溫度≥120℃時，再生結(jié)束。從干燥器出來的原料氣經(jīng)液化器液化，利用液氨蒸發(fā)吸熱降至～-25℃，進(jìn)行冷凝，然后進(jìn)入提純塔。提純塔塔釜用液氨加熱，維持塔釜溫度在～-18℃左右。進(jìn)入提純塔的液體CO2與塔釜的液氨進(jìn)行傳熱傳質(zhì)，將低沸點(diǎn)雜質(zhì)蒸發(fā)，在塔頂冷凝段利用液氨蒸發(fā)吸熱的冷量將塔內(nèi)上升蒸汽冷凝，塔釜液體CO2出來經(jīng)過冷器降溫再經(jīng)流量計計量后送入二氧化碳儲槽。

[1]王麗.向繼明.柴巍.二氧化碳的回收應(yīng)用及展望[J].四川化工，2015，（28-31）.

[2]陳紹云，張永春.王新過渡金屬鹽改性HZSM-5氧化吸附深度脫除CO2中的NO[J].化工學(xué)報，2012（11）：3700-3706.

[3]唐莉，王宇飛.變壓吸附脫除并回收合成氨變換氣中CO [2 J].中氮肥，2000（5）：7-11.