本发明专利技术公开了一种水泥窑尾烟低浓度CO2提纯装置及提纯方法，压缩机将低浓度CO2原料气增压送入膜分离器中，CO2在膜的渗透气侧富集，N2、O2等杂质气体经过尾气放空；膜分离器渗透气侧富集的CO2通过第一阀门或第二阀门进入VSA真空吸附装置中，CO2作为吸附相被吸附塔所截留，非吸附气经过第五阀门或第六阀门排空；真空泵通过第三阀门或第四阀门将纯的CO2抽出；纯净CO2一部分被用于通过第一阀门或第二阀门吹扫VSA真空吸附塔内残留的非吸附气。通过本发明专利技术可以将低浓度CO2提纯到99.9％以上，收率≥60％较高。收率≥60％较高。收率≥60％较高。
【技术实现步骤摘要】
一种水泥窑尾烟低浓度CO2提纯装置及提纯方法
[0001]本专利技术属于CO2提纯
，尤其涉及一种水泥窑尾烟低浓度CO2提纯装置及提纯方法。
技术介绍
[0002]CO2是温室气体之一，据了解水泥窑生产1吨孰料约排放二氧化碳0.86吨。据2018年统计，水泥生产所排放的CO2约占全球排放总量的7％，因此水泥行业二氧化碳减排任务异常艰巨。水泥工业可以通过采取各种不同的技术措施来降低CO2排放，例如富氧燃烧提高能量效率、使用替代燃料、替代原料等，然而这些技术革新所带来的减排效果有限。CO2捕获和储存(CCS)技术近年来被逐步应用于减少水泥工业CO2排放，被公认为是水泥工业深入全面碳减排的重大举措，被欧洲列为《2050欧洲低碳发展技术路线图》。我国也将CCS技术作为节能减排大力推举和扶持的措施之一。
[0003]二氧化碳回收和提纯分离是CCS技术的关键，而水泥窑排放烟气中成分复杂、CO2含量低(15～40％V/V)等导致CO2回收和提纯面临技术难度大、工艺复杂、成本较高等特点。目前有MEA化学吸收法、纯氧(O2+CO2，CO2为目标气体)燃烧法、冷却氨水法、膜分离法、分体式钙循环法和集成式钙循环法等多种CO2捕获和减排工艺流程，其中应用较广的CO2捕集技术是MEA吸收法，然而MEA吸收工艺设备投入较大、收率低，对于中小型生产线投资占比过重、收益不佳，尤其是碳交易指标越来越引起重视。如何降低设备投资、提高CO2收率、降低占地和运营成本等将成为水泥窑CO2捕获项目大范围推广所面临的关键问题。
[0004]现有技术中专利申请号为CN202022159488.6提供了一种CO2提纯精馏塔塔顶分离结构，包括精馏塔，精馏塔内设置有填料段和冷凝段，填料段和冷凝段之间设置有隔板；填料段下端的精馏塔的侧壁上设置有二氧化碳进气口；隔板与填料段之间的精馏塔通过一输送管道与精馏塔塔顶连通，所述冷凝段与隔板之间的精馏塔侧壁上设置有液态二氧化碳回流口，所述隔板与填料段之间的精馏塔的侧壁上设置有液态二氧化碳进口，所述的液态二氧化碳回流口与液态二氧化碳进口通过相应的管道连通。该技术通过在精馏塔内设置隔板，从而使得气体自上而下，通过改变气体流向，杜绝不凝废气排放带出不纯的产品二氧化碳，提高产能，降低生产运行成本；从而减少产品的损失，提高装置的的效率和降低其能耗比。但是该专利主要为精馏获得液态二氧化碳，较为复杂，投入较大，不适宜低浓度CO2的回收提纯及大面积推广使用。
技术实现思路
[0005]本专利技术提供一种水泥窑尾烟低浓度CO2提纯装置及提纯方法，可以将包括但不限于水泥窑尾烟所排放的低浓度CO2高效回收并提纯，不仅可以获得99.9％的高纯CO2，而且获得60％以上的收率。
[0006]一种水泥窑尾烟低浓度CO2提纯装置，包括压缩机，压缩机的一端和原料气进气管连接，另一端通过管路和膜分离器连接，膜分离器通过导流管路和VSA真空吸附装置连接，
导流管路上设有阀门组件A，VSA真空吸附装置另一端设有排气管路，排气管路上设有阀门组件C，真空泵一端通过抽出管路和真空吸附装置连接，真空泵另一端和存储装置连接，抽出管路上设有阀门组件B，存储装置通过管路和阀门组件A连接。
[0007]原料气可以为干式水泥窑尾烟，成分如下：
[0008]二氧化碳CO233.5％氮气N263.4％氧气O22.9％一氧化碳CO0.2％
[0009]优选的是，所述阀门组件A至少包括第一阀门或第二阀门。
[0010]上述任一方案优选的是，所述阀门组件B至少包括第三阀门或第四阀门(V04)。
[0011]上述任一方案优选的是，所述压缩机出口压力≥0.2MPa。
[0012]上述任一方案优选的是，所述膜分离器渗透气通过导流管路进入VSA真空吸附装置，所述膜分离器尾气端安装有调节阀门，尾气经调压后直接排空。
[0013]上述任一方案优选的是，所述VSA真空吸附装置包括至少两个并列设置的真空吸附塔。
[0014]上述任一方案优选的是，所述阀门组件C包括第五阀门或第六阀门。
[0015]上述任一方案优选的是，所述导流管路的一端设有导流分管，导流分管分别和真空吸附装置连接，抽出管路的一端设有抽出分管，真空泵一端通过抽出分管和导流分管连通，第三阀门或第四阀门分别设置在抽出分管上。
[0016]一种水泥窑尾烟低浓度CO2提纯装置的提纯方法，包括以下步骤：
[0017]步骤(1)、压缩机将低浓度CO2原料气增压送入膜分离器中，CO2在膜分离器的渗透气侧富集，杂质气体经过膜分离器尾气端调压后直接排空；
[0018]步骤(2)、膜分离器渗透气侧富集的CO2通过导流管路和阀门组件A进入VSA真空吸附装置中，CO2作为吸附相被吸附塔所截留，非吸附气经过阀门组件C排空；
[0019]步骤(3)、真空泵通过阀门组件B将纯净CO2抽出，纯净CO2一部分被用于通过阀门组件A吹扫VSA真空吸附塔内残留的非吸附气。
[0020]上述任一方案优选的是，所述步骤(1)中膜分离器尾气端安装有调节阀门，尾气经调节阀门调压后直接排空。
[0021]上述任一方案优选的是，所述步骤(1)中压缩机出口压力要求≥0.2MPa。
[0022]上述任一方案优选的是，所述步骤(2)中阀门组件A至少包括第一阀门或第二阀门。
[0023]上述任一方案优选的是，所述步骤(3)中阀门组件B至少包括第三阀门或第四阀门。
[0024]上述任一方案优选的是，所述步骤(2)中VSA真空吸附装置包括至少两个并列设置的真空吸附塔。
[0025]上述任一方案优选的是，所述步骤(2)中阀门组件C包括第五阀门或第六阀门。
[0026]上述任一方案优选的是，所述步骤(2)中导流管路的一端设有导流分管，导流分管分别和真空吸附装置连接，抽出管路的一端设有抽出分管，真空泵一端通过抽出分管和导流分管连通，第三阀门或第四阀门分别设置在抽出分管上。
[0027]有益效果
[0028](1)本专利技术公开一种水泥窑尾烟低浓度CO2提纯装置，压缩机将低浓度CO2原料气(其余为空气)增压送入膜分离器中，CO2在膜的渗透气侧富集，N2、O2等杂质气体经过尾气放空；膜分离器渗透气侧富集的CO2通过第一阀门或第二阀门进入VSA真空吸附装置中，CO2作为吸附相被吸附塔所截留，非吸附气经过第五阀门或第六阀门排空；真空泵通过第三阀门或第四阀门将纯的CO2抽出；纯净CO2一部分被用于通过第一阀门或第二阀门吹扫VSA真空吸附塔内残留的非吸附气。通过本专利技术可以将低浓度CO2提纯到99.9％以上，收率≥60％较高。
[0029](2)本专利技术中压缩机兼顾膜分离器和VSA真空吸附装置的动力源，能耗较低。
附图说明
[0030]图1为一种水泥窑尾烟低浓度CO2提纯装置的结构示意图。
[0031]图中：M01、压缩机；M02、真空泵；C01、膜分离器；C02、VSA真空吸附装置；V01、第一阀门；V02、第二本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种水泥窑尾烟低浓度CO2提纯装置，其特征在于：包括压缩机(M01)，压缩机(M01)的一端和原料气进气管连接，另一端通过管路和膜分离器(C01)连接，膜分离器(C01)通过导流管路和VSA真空吸附装置(C02)连接，导流管路上设有阀门组件A，VSA真空吸附装置(C02)另一端设有排气管路，排气管路上设有阀门组件C，真空泵(M02)一端通过抽出管路和真空吸附装置(C02)连接，真空泵(M02)另一端和存储装置连接，抽出管路上设有阀门组件B，存储装置通过管路和阀门组件A连接。2.如权利要求1所述的水泥窑尾烟低浓度CO2提纯装置，其特征在于：所述膜分离器(C01)渗透气通过导流管路进入VSA真空吸附装置(C02)，所述膜分离器(C01)尾气端安装有调节阀门，尾气经调压后直接排空。3.如权利要求2所述的水泥窑尾烟低浓度CO2提纯装置，其特征在于：所述VSA真空吸附装置(C02)包括至少两个并列设置的真空吸附塔。4.如权利要求1所述的水泥窑尾烟低浓度CO2提纯装置，其特征在于：所述导流管路的一端设有导流分管，导流分管分别和真空吸附装置(C02)连接，抽出管路的一端设有抽出分管，真空泵(M02)一端通过抽出分管和导流分管连通，第三阀门(V03)或第四阀门(V04)分别设置在抽出分管上。5.一种水泥窑尾烟低浓度CO2提纯装置的提纯方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤(1)、压缩机(M01)将低浓...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭会友，
申请(专利权)人：安徽碳零环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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