CO2回收裝置
CO2回收裝置是應(yīng)時(shí)代發(fā)展需要的環(huán)保產(chǎn)品
目前，排放CO2較少的核能、水力發(fā)電以及太陽能、風(fēng)能、潮汐地?zé)崮艿瓤稍偕茉匆琅f處在初期發(fā)展階段，到2030年全球一次能源消耗還會(huì)以石油、煤、天然氣等化石能源為主，這樣必然導(dǎo)致CO2排放量的增加。隨著各個(gè)**減排壓力和能源壓力的增大，需要發(fā)展較清潔能源。但若要使得清潔能源取得較大進(jìn)展，更多要靠技術(shù)或者經(jīng)濟(jì)因素來推進(jìn)，比如，設(shè)法使清潔能源相比于化石能源而言更高效、更經(jīng)濟(jì)、更低成本。因此，現(xiàn)階段需要一些措施落實(shí)，以使大氣中的CO2穩(wěn)定在不會(huì)引起氣候變化威脅人類生存的水平，比如減少CO2的排放、CO2的儲(chǔ)存和CO2的利用。
應(yīng)時(shí)代發(fā)展的需要，開封賽普空分集團(tuán)有限公司自2016年至今，陸續(xù)制造了近20套CO2回收裝置，裝置規(guī)模從*小每年3萬噸到每年30萬噸，CO2液體產(chǎn)品質(zhì)量可以由客戶選擇工業(yè)級（GB/T 6052-2011 工業(yè)液體二氧化碳）和食品級（GB 10621-2006 食品添加劑-液體二氧化碳），或同時(shí)獲得這兩種級別的產(chǎn)品。這是一項(xiàng)兼有社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的環(huán)保產(chǎn)品
質(zhì)量為先 創(chuàng)新為本
CO2原料氣源分類
CO2的捕集和提純技術(shù)與CO2來源有關(guān)，可分為三個(gè)大類：
1、石灰窯氣、鍋爐煙道氣等低CO2濃度原料氣
原料氣來源：石灰窯、鍋爐煙囪排放氣體。
主要特點(diǎn)：CO2濃度30%左右，有機(jī)雜質(zhì)少，通常采用溶液吸收法或變壓吸附法對原料氣預(yù)處理提濃，將原料氣CO2的濃度提高到98%。而溶液吸收法和變壓吸附法各有優(yōu)劣。溶液法所得的原料氣中CO2純度高，但會(huì)含對人體有毒有害的有機(jī)雜質(zhì)，這來自溶液本身自帶的特性。變壓吸附法雖然避免了對人體有毒有害的有機(jī)雜質(zhì)，但受其工藝的影響，所得的原料氣中CO2純度較低，而CO2純度低意味著較高的液化能耗。
2、合成氨脫碳解吸氣用作CO2原料氣
原料氣來源：在合成氨的生產(chǎn)過程中，凈化工段脫碳解吸氣送往尿素車間，一部分用于生產(chǎn)尿素，還剩一部分富余氣體直接排放到了大氣。若利用原有的水、電、汽等公用工程，對該部分CO2進(jìn)行提純液化回收，既能解決環(huán)境問題，有能產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益。
主要特點(diǎn)：CO2濃度90%左右，含有少量的CH4、N2、O2、CO、H2、H2S、烴類等雜質(zhì)，尤其是烴、苯、COS等對人體有毒有害的雜質(zhì)都嚴(yán)重超標(biāo)。這類脫碳解吸氣首先要脫硫和高碳烴，然后利用CO2與其他氣體雜質(zhì)沸點(diǎn)的不同實(shí)現(xiàn)CO2提純。
3、高CO2濃度原料氣
原料氣來源：酒精廠發(fā)酵氣、油田伴生CO2氣源、乙二醇廢氣、制氫尾氣、天然氣尾氣、煉油尾氣、尿素生產(chǎn)中低溫甲醇洗工段的尾氣等。
主要特點(diǎn)：CO2濃度98%以上，雜質(zhì)少，含有微量的CH4、N2、CO、H2、H2S、COS、CS2、甲醇、烴類、苯等雜質(zhì)。在脫硫時(shí)需要補(bǔ)充氧氣。這類氣體提純液化的工藝流程相對簡單，投資低，特別適合生產(chǎn)國際標(biāo)準(zhǔn)的食品級二氧化碳。
針對不同的CO2氣源，其液化提純工藝流程差別較大，原料氣中雜質(zhì)的微量組分對凈化工藝也造成較大的差異。因此，在選擇/設(shè)計(jì)CO2液體提純工藝之前，必須對原料氣組分做PPM級別的檢測分析?？蛻粢部梢晕形覀冋覍I(yè)檢測機(jī)構(gòu)做樣氣檢測分析。
物理-化學(xué)吸收法
化學(xué)吸收劑吸收量大，吸收速率較高，分離回收純度高，但由于發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，再生必須通過破壞化學(xué)鍵才能解吸出CO2，因此能耗高，同時(shí)化學(xué)吸收劑抗氧化能力差，易降解，腐蝕性強(qiáng)，還易出現(xiàn)氣泡、夾帶現(xiàn)象，因而給工業(yè)化應(yīng)用帶來很多困難。物理吸附劑盡管選擇性較差，回收率低，但其解吸時(shí)不需要破壞化學(xué)鍵，因而能耗比化學(xué)吸收劑低。一個(gè)很自然的想法是采用物理化學(xué)復(fù)合吸收劑來吸收CO2，從而兼具物理吸附和化學(xué)吸收的有點(diǎn)。
CO2撬裝冷箱出廠
CO2回收的主要工藝介紹
針對不同的CO2氣源和原料氣中雜質(zhì)微量組分的不同，工藝流程差異較大，但都包含了壓縮、脫硫、干燥、凈化、液化、提純、貯存、制冷這八個(gè)工藝單元。根據(jù)CO2濃度的不同，主要有三類技術(shù)：溶液吸收、變壓吸附和精餾分離。
1、溶液吸收：適用于CO2含量低的氣源，CO2純度可達(dá)~98.5%，氣態(tài)產(chǎn)品。。
在吸收塔中溶劑溶解了煙道氣中的CO2，富含CO2的溶液用泵輸送到再生塔中。在再生塔中通過對溶液加熱使CO2從溶液中脫離，剩余的溶液降溫并加壓后用于下一批煙道氣脫碳。
在國內(nèi)外采用眾多的脫碳方法中，占主導(dǎo)地位的仍是化學(xué)吸收法中添加各種不同活化劑的改良熱鉀堿法，其中以聯(lián)碳公司的本菲爾法*突出，且不斷開發(fā)出新的節(jié)能工藝。一乙醇胺法（MEA）由于開發(fā)了胺保護(hù)法，使這種古老工藝煥發(fā)了新的活力。活化MDEA法是德國BASF公司**，國外以天然氣為原料的大型氨廠多采用此法。 在物理-化學(xué)吸收法中，國內(nèi)外使用較多的是Norton公司聚乙醇二甲醚法（NHD）和低溫甲醇洗法。低溫甲醇洗主要用于重油和煤部分氧化法制得的原料氣脫硫和脫CO2，與液氮洗脫出微量CO、CH4相匹配，總能耗很低，是一種理想的方法。
2、變壓吸附：適用于從合成氨變換氣中回收CO2，CO2純度可達(dá)~98.5%，氣態(tài)產(chǎn)品。 合成氨變換氣中主要含有H2、N2、CH4、CO、CO2等組分，此外還含有一定量的雜質(zhì)組分，如H2O、硫化物等。這些氣體組分在吸附劑（如活性炭、分子篩、硅膠）上的吸附能力依次為H20、硫化物>CO2>CH4>CO>N2>H2。變換氣先脫水脫硫，然后進(jìn)入多塔組成的PSA工序，吸附塔依次經(jīng)過吸附、多次均壓降、順向放壓、逆向降壓、抽空、多次均壓升和*終升壓等7個(gè)步驟，在吸附塔底邊由真空泵抽出解吸的CO2作為產(chǎn)品CO2輸出，可生產(chǎn)純度≥98.5%的CO2。
3、精餾分離：使用于高濃度CO2原料氣，CO2純度可達(dá)99.99%，液體產(chǎn)品。
此類原料氣的純度在98%以上，雜質(zhì)少，將要去除的微量雜質(zhì)分3類，第一類是硫化物，主要有H2S、COS、CS2，第二類是沸點(diǎn)接近CO2但比CO2略高的物質(zhì)，例如甲醇、苯、乙烷、丙烷等碳?xì)浠衔?，第三類是沸點(diǎn)比CO2低很多的物質(zhì)，主要有H2、N2、CH2、CO、Ar。
精脫硫技術(shù)：通常采用低溫有機(jī)硫水解催化劑將微量的COS轉(zhuǎn)換成H2S,然后用活性炭精脫硫劑脫除CS2和H2S,脫硫精度為出口H2S≤0.03ppm。
COS+H2O→H2S+CO2 2H2S+O2→2H2O+2S
脫硫的過程需要氧氣，如果原料氣中沒有氧組分，需要補(bǔ)充微量的氧氣。
催化氧化技術(shù)：催化氧化在精脫硫的基礎(chǔ)上，增加催化氧化脫氫、脫烴的凈化工序。在特種催化劑下，將原料氣中的所有可燃性雜質(zhì)與氧發(fā)生反應(yīng)，燃燒后產(chǎn)物是CO2和H2O，過程中沒有有毒有害物質(zhì)產(chǎn)生。
2H2+O2→2H2O CnH2n+2+(3n+1)/2O2→nCO2+(n+1)H2O
由于燃燒反應(yīng)能夠**進(jìn)行，為**去除碳?xì)浠衔锖秃跤袡C(jī)物提供了保障。如果可燃組分含量低，催化氧化技術(shù)使得能耗增加。目前也采用精餾分離去除可燃組分。
精餾提純技術(shù)：通常采用雙塔獲得高純度CO2液體。在T1塔中，甲醇、苯等組分溶解在塔底的CO2液體中，作為殘液排出，塔頂排出的原料氣經(jīng)一級冷凝器后部分液化，液體從塔上部進(jìn)入?yún)⑴c精餾，氣體進(jìn)入二級冷凝器繼續(xù)降溫。從二級冷凝器出來的液體進(jìn)入T2塔中提純，氣體作為廢氣排放。在T2塔底邊獲得CO2純度≥99.99%的液體CO2產(chǎn)品，T2塔頂部CO2濃度約76%的氣體同樣作為精餾尾氣排放。
通過雙塔提純，將沸點(diǎn)比CO2高的組分從T1塔底邊去除，將沸點(diǎn)比CO2低的組分從T2塔頂部排出，從而獲得了高純度的CO2。 我們采用不銹鋼填料塔和整體撬裝冷箱，制冷劑采用氨制冷或環(huán)保制冷劑，從2016年制造了第一套CO2回收裝置至今，已制造了20多套CO2回收裝置，規(guī)模從3萬噸/年到30萬噸/年，提供生產(chǎn)工業(yè)級/食品級CO2液體的成套技術(shù)。