一种分离转化和消解二氧化碳气体的系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及石油化工技术领域，具体公开一种分离转化和消解二氧化碳气体的系统及方法，包括原料气存储装置、二氧化碳分离与提纯装置和二氧化碳消解装置，原料气存储装置包括流量计、二氧化碳分析仪、原料气储罐；二氧化碳分离与提纯装置包括气体净化塔、换热器、压缩机、气体分离塔、冷干机、真空泵、二氧化碳缓冲罐；二氧化碳消解装置包括风机、一氧化碳催化塔、催化气缓冲罐、一氧化碳净化罐、压缩机、一氧化碳储罐；各装置之间以及内部通过管道依次连接。本发明专利技术采用的分离提纯工艺能耗低，自动化程度高，采用的催化反应工艺常温下反应能耗低，反应收率高。采集1万方的15%二氧化碳原料气，能够实现消解利用65%的二氧化碳。

【技术实现步骤摘要】
一种分离转化和消解二氧化碳气体的系统及方法
本专利技术涉及石油化工
，具体涉及一种分离转化和消解二氧化碳气体的系统及方法。
技术介绍
二氧化碳常温下是一种无色无味无嗅而略有酸味的气体，正常情况下，大气中二氧化碳的含量为0.03%-0.04%。二氧化碳不仅可以通过工业方法制取，也是工业化生产和现代生活过程中大量产生的有害气体。自从世界进入工业化以来，超量的二氧化碳气体排放已经对地球生态环境造成了危害，是人类认知的地球变暖的元凶之一，也是危害人类生存环境的重要污染气体。中国政府宣布，2030年为我国碳排放的峰值年，2060年实现全国范围内碳中和目标。国家郑重承诺的这一目标对我国各行各业的生产方式和科技活动都将产生重大影响。标志着国家将实行污染气体排放许可证制度，对污染气体排放收费或强制碳中和制度等。长期以来，对二氧化碳气体排放的管控主要是提高工业生产过程中燃料的利用效率、降低燃料消耗、收集排放的二氧化碳气体注入地下、栽植树木吸收二氧化碳等。这些措施有一定的效果，但时间漫长，投资巨大，而且受季节影响见效很慢，易反复，效果难以检测和控制。鉴于上述缺陷，本专利技术利用科学的系统及方法将工业生产过程中产生的二氧化碳气体，较好地全部转化为有用气体，并循环利用，实现变废为宝，降低对环境的危害。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种分离转化和消解二氧化碳气体的系统及方法，本专利技术涉及的变温（TSA）、变压（PSA）相结合吸附方式分离混合气体，工艺成熟，能耗低，自动化程度高，采用的催化反应工艺常温下反应能耗低，反应收率高，使用该系统可以对二氧化碳进行更好的回收利用，回收后的二氧化碳一部分作为原料气售出，一部分作为催化还原制备一氧化碳气体的原料，最终实现消解高效率利用二氧化碳气体。在本专利技术的第一个方面，本专利技术提出了一种分离转化和消解二氧化碳气体的系统。根据本专利技术的实施例，所述一种分离转化和消解二氧化碳气体的系统包括：依次通过管道连接的原料气存储装置、二氧化碳分离与提纯装置、二氧化碳消解装置；所述原料气存储装置，用于存储气源地输送的原料气，包括安装在管道上的流量计、二氧化碳分析仪、原料气储罐，所述流量计和所述二氧化碳分析仪位于所述原料气储罐前端；所述二氧化碳分离与提纯装置包括气体净化塔、换热器、压缩机、气体分离塔、冷干机、真空泵、二氧化碳缓冲罐；所述气体净化塔一端进口通过管道与所述原料气储罐出口相连，所述气体净化塔一端出口经管道与所述换热器热通道进口相连，所述换热器热通道出口经压缩机与所述气体分离塔进口相连，所述气体分离塔一端出口经管道与所述冷干机入口相连，所述冷干机出口经所述真空泵与所述二氧化碳缓冲罐进口相连，所述气体分离塔另一端出口经管道与所述气体净化塔另一端进口相连；所述二氧化碳消解装置包括压缩机、风机、一氧化碳催化塔、催化气缓冲罐、一氧化碳净化罐、压缩机、一氧化碳储罐；所述压缩机入口经管道与所述二氧化碳储罐出口相连；所述风机入口经管道与所述二氧化碳缓冲罐出口相连，所述风机出口经管道与所述一氧化碳催化塔一端进口相连，所述一氧化碳催化塔一端出口经管道与所述一氧化碳净化罐入口端相连，所述一氧化碳净化罐出口端经所述压缩机与所述一氧化碳储罐进口端相连;所述一氧化碳催化塔另一端出口经管道与所述催化气缓冲罐入口相连，所述催化气缓冲罐出口经管道与所述风机入口相连。进一步地，所述气体净化塔包括变温气体净化塔，所述变温气体净化塔常温时用于吸附原料气中的硫化物、氮氧化物，所述变温气体净化塔高温时用于对所述气体分离塔排出混合气体进行再生；所述气体净化塔底部设下进口、侧进口，顶部设上出口，所述下进口经管道与所述原料气储罐出口相连，所述上出口经管道连接至所述换热器，所述侧进口通过管道与所述气体分离塔另一端出口连接。进一步地，所述换热器采用低温盐水或乙二醇冷却系统的板式或管壳式换热器。进一步地，所述气体分离塔包括一级变压吸附塔和二级变压吸附塔；所述一级变压吸附塔底部设第一进口、第一出口，顶部设第二出口，所述所述第一进口与所述压缩机出气口相连，所述第一出口经管道连接至冷干机，所述第二出口经管道连接至二级变压吸附塔；所述二级变压吸附塔底部设第二进口、第三出口，顶部设第四出口，所述第二进口经管道与所述一级变压吸附塔第二出口相连，所述第三出口经管道连接至所述冷干机，所述第四出口经管道连接至所述气体净化塔侧进口。进一步地，所述气体分离塔采用渗透膜工艺提纯二氧化碳。进一步地，所述一氧化碳催化塔底部设二氧化碳进口、混合气出口，顶部设一氧化碳出口、送炭口，所述二氧化碳进口经管道与所述风机出口相连，所述混合气出口经管道连接至催化气缓冲罐入口，所述一氧化碳出口经管道连接至所述一氧化碳净化罐入口，所述送炭口用于投入参与催化还原反应的炭粉。进一步地，所述一氧化碳催化塔是一座或多座。进一步地，所述原料气储罐是干式浮顶储罐。在本专利技术的第二个方面，本专利技术提出了一种分离转化和消解二氧化碳气体的方法。包括以下步骤：（1）对工业生产过程中产生的废气进行检测，获取气源地排放口原料气中二氧化碳气体的组分和排放量；（2）步骤（1）中的原料气进入二氧化碳分离与提纯装置，先经过气体净化塔脱除混合气体中的硫化物、氮氧化物，再用压缩机泵入气体分离塔变压吸附分离二氧化碳，分离出的高纯二氧化碳气体单独进入二氧化碳缓冲罐，其余混合气体重新回到气体净化塔再生和放空；（3）分离提纯的高纯二氧化碳气体，一部分经压缩机加压充装到气瓶；（4）步骤（2）中的大部分高纯二氧化碳气体进入二氧化碳消解装置，风机从二氧化碳缓冲罐抽出二氧化碳气体进入一氧化碳催化塔，与塔顶加入的炭粉在催化剂的作用下，发生催化还原反应生成高纯一氧化碳，经一氧化碳净化罐净化，再经压缩机加压存储至一氧化碳储罐；（5）步骤（4）分离出来未完全转化的混合气进入另外设置的催化气缓冲罐，返回步骤（4），重新进入加工流程。与现有技术比较本专利技术的有益效果在于：1、采用分离转化和消解二氧化碳的系统能够实现工业生产过程二氧化碳废气转化为有用气体，并循环利用，变废为宝，降低企业碳排放指标，同时降低对环境的危害。2、针对二氧化碳废气的回收较传统做法时效快，更易于实施，投资成本相对较低。3、本专利技术涉及的二氧化碳分离与提纯装置中采用变温和变压吸附相结合方式吸附混合气体中的硫化物、氮氧化物等杂质，工艺成熟，性能稳定，制取二氧化碳纯度高。二氧化碳消解装置中采用的催化反应工艺常温下反应能耗低，比常见的高温反应能耗低50%，反应收率高，能达到95%以上。4、该系统及方法的应用使采集10000方15%二氧化碳原料气，最终能够实现消解利用65%的二氧化碳，具有分离提纯二氧化碳产率高，消解利用效率高的优点。附图说明图1为本专利技术一个实施例一种分离转化和消解二氧化碳的系统的结构示意图；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分离转化和消解二氧化碳气体的系统，其特征在于：包括依次通过管道连接的原料气存储装置、二氧化碳分离与提纯装置、二氧化碳消解装置；/n所述原料气存储装置，用于存储气源地输送的原料气，包括安装在管道上的流量计、二氧化碳分析仪、原料气储罐，所述流量计和所述二氧化碳分析仪位于所述原料气储罐前端；/n所述二氧化碳分离与提纯装置包括气体净化塔、换热器、压缩机、气体分离塔、冷干机、真空泵、二氧化碳缓冲罐；/n所述气体净化塔一端进口通过管道与所述原料气储罐出口相连，所述气体净化塔一端出口经管道与所述换热器热通道进口相连，所述换热器热通道出口经压缩机与所述气体分离塔进口相连，所述气体分离塔一端出口经管道与所述冷干机入口相连，所述冷干机出口经所述真空泵与所述二氧化碳缓冲罐进口相连，所述气体分离塔另一端出口经管道与所述气体净化塔另一端进口相连；/n所述二氧化碳消解装置包括压缩机、风机、一氧化碳催化塔、催化气缓冲罐、一氧化碳净化罐、压缩机、一氧化碳储罐；/n所述压缩机入口经管道与所述二氧化碳储罐出口相连；/n所述风机入口经管道与所述二氧化碳缓冲罐出口相连，所述风机出口经管道与所述一氧化碳催化塔一端进口相连，所述一氧化碳催化塔一端出口经管道与所述一氧化碳净化罐入口端相连，所述一氧化碳净化罐出口端经所述压缩机与所述一氧化碳储罐进口端相连；/n所述一氧化碳催化塔另一端出口经管道与所述催化气缓冲罐入口相连，所述催化气缓冲罐出口经管道与所述风机入口相连。/n...

【技术特征摘要】
1.一种分离转化和消解二氧化碳气体的系统，其特征在于：包括依次通过管道连接的原料气存储装置、二氧化碳分离与提纯装置、二氧化碳消解装置；
所述原料气存储装置，用于存储气源地输送的原料气，包括安装在管道上的流量计、二氧化碳分析仪、原料气储罐，所述流量计和所述二氧化碳分析仪位于所述原料气储罐前端；
所述二氧化碳分离与提纯装置包括气体净化塔、换热器、压缩机、气体分离塔、冷干机、真空泵、二氧化碳缓冲罐；
所述气体净化塔一端进口通过管道与所述原料气储罐出口相连，所述气体净化塔一端出口经管道与所述换热器热通道进口相连，所述换热器热通道出口经压缩机与所述气体分离塔进口相连，所述气体分离塔一端出口经管道与所述冷干机入口相连，所述冷干机出口经所述真空泵与所述二氧化碳缓冲罐进口相连，所述气体分离塔另一端出口经管道与所述气体净化塔另一端进口相连；
所述二氧化碳消解装置包括压缩机、风机、一氧化碳催化塔、催化气缓冲罐、一氧化碳净化罐、压缩机、一氧化碳储罐；
所述压缩机入口经管道与所述二氧化碳储罐出口相连；
所述风机入口经管道与所述二氧化碳缓冲罐出口相连，所述风机出口经管道与所述一氧化碳催化塔一端进口相连，所述一氧化碳催化塔一端出口经管道与所述一氧化碳净化罐入口端相连，所述一氧化碳净化罐出口端经所述压缩机与所述一氧化碳储罐进口端相连；
所述一氧化碳催化塔另一端出口经管道与所述催化气缓冲罐入口相连，所述催化气缓冲罐出口经管道与所述风机入口相连。


2.如权利要求1所述的一种分离转化和消解二氧化碳气体的系统，其特征在于：所述气体净化塔包括变温气体净化塔，所述变温气体净化塔常温时用于吸附原料气中的硫化物、氮氧化物，所述变温气体净化塔高温时用于对所述气体分离塔排出混合气体进行再生；
所述气体净化塔底部设下进口、侧进口，顶部设上出口，所述下进口经管道与所述原料气储罐出口相连，所述上出口经管道连接至所述换热器，所述侧进口通过管道与所述气体分离塔另一端出口连接。


3.如权利要求2所述的一种分离转化和消解二氧化碳气体的系统，其特征在于：所述换热器采用低温盐水或乙二醇冷却系统的板式或管壳式换热器。


4.如权利要求3所述的一种分离转化和消解二氧化碳气体的系统，其特征在于：所述气体分离塔包括一级变压吸附塔和二级变压吸附...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭成山，吕家鑫，方东海，林国华，李洪秀，
申请(专利权)人：东营金川水土环境工程有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37