煤化工二氧化碳尾气低温捕集提纯液化与分离系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种煤化工二氧化碳尾气低温捕集提纯液化与分离系统及方法，所述系统包括原料气压缩机、再沸器、一号吸附塔、二号吸附塔、再生气加热器、换热器、高压分离器、低压分离器、冷凝换热器和二氧化碳精馏塔；本系统将煤化工装置产生的低浓度二氧化碳尾气通过低温的方法进行捕集、提纯、液化与分离，生产工业级标准的二氧化碳产品，可以与氢气通过甲烷化装置转化为甲烷，从而实现二氧化碳的回收与综合利用，减少温室气体的，提高二氧化碳资源利用率，具有显著的经济和社会价值。具有显著的经济和社会价值。具有显著的经济和社会价值。

【技术实现步骤摘要】
煤化工二氧化碳尾气低温捕集提纯液化与分离系统及方法


[0001]本专利技术涉及低碳能源环保
，具体地讲，涉及一种煤化工二氧化碳尾气低温捕集提纯液化与分离系统及方法。

技术介绍

[0002]二氧化碳（CO2）作为温室气体，过量的排放已经造成全球环境的不断变暖。燃气发电厂、燃煤发电厂、煤化工装置每年都要排放大量的二氧化碳尾气，其中主要成分为二氧化碳、氮气，还有少量的氧气、一氧化碳和氢气。二氧化碳作为一种重要的化工原料，如果能够将尾气中的二氧化碳进行捕集、回收与利用，不仅能够减少温室气体的排放，而且提高碳资源的循环利用。
[0003]针对煤化工装置产生的二氧化碳尾气，其中二氧化碳组分的体积分数为70%~90%、氮气组分的体积分数为10%~30%、CO+H2组分体积分数约为1%，目前还没有针对煤化工装置产生的二氧化碳尾气进行回收处理的装置。
[0004]因此有必要开发一种煤化工二氧化碳尾气低温捕集提纯液化与分离系统，同时生产工业级液体二氧化碳和气体二氧化碳，CO2纯度达到体积分数为99.5%的工业级标准。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种系统完善的煤化工二氧化碳尾气低温捕集提纯液化与分离系统，并提供其方法。
[0006]本专利技术解决上述问题所采用的技术方案是：一种煤化工二氧化碳尾气低温捕集提纯液化与分离系统，其特征在于：包括原料气压缩机、再沸器、一号吸附塔、二号吸附塔、再生气加热器、换热器、高压分离器、低压分离器、冷凝换热器和二氧化碳精馏塔；所述原料气压缩机的进气口连接煤化工二氧化碳尾气输入管路，所述原料气压缩机的出气口与再沸器接通，所述二氧化碳精馏塔安装在再沸器上面，所述冷凝换热器安装在二氧化碳精馏塔上面； 所述换热器具有通道A、通道B、通道C、通道D、通道E和通道F，所述一号吸附塔和二号吸附塔并行设置，所述再沸器的出气口与一号吸附塔和二号吸附塔的底部进气口均接通，所述一号吸附塔和二号吸附塔的顶部出气口均与通道A的进口端接通，通道A的出口端与冷凝换热器的进气口接通，所述冷凝换热器还具有中部出气口和底部出液口，所述冷凝换热器的中部出气口接通至二氧化碳精馏塔的中部，所述冷凝换热器的底部出液口接通至二氧化碳精馏塔的顶部；所述二氧化碳精馏塔的顶部出气口与通道B的进口端接通，通道B的出口端与高压分离器的进口接通，高压分离器的顶部出口与通道C接通，高压分离器的底部出口与低压分离器的进口接通，低压分离器的顶部出口与通道D接通，通道D接通至煤化工二氧化碳尾气输入管路，低压分离器的底部出口与通道E接通，通道E与气体二氧化碳产品输送管路接通；所述二氧化碳精馏塔的底部出液口接通至液体二氧化碳产品输送管路；所述通道C的出口端与一条吸附剂加热再生气体输送管路接通，所述再生气加热器安装在吸附剂加热再生气体输送管路上，所述吸附剂加热再生气体输送管路的输出末端分别连接至一号
吸附塔和二号吸附塔的顶部出气口处，一号吸附塔和二号吸附塔的底部进气口处均与驰放气排放管路连接；所述通道F的进口端与二氧化碳精馏塔的底部出液口接通，通道F的出口端与气体二氧化碳产品输送管路接通。
[0007]优选的，所述再生气加热器的进气口处设置有一号程控阀，所述一号程控阀安装在吸附剂加热再生气体输送管路上。
[0008]优选的，在再生气加热器和一号程控阀的侧旁设置有再生气体输送旁路，所述再生气体输送旁路与吸附剂加热再生气体输送管路的一个接通点位于再生气加热器的出气口处，再生气体输送旁路与吸附剂加热再生气体输送管路的另一个接通点位于一号程控阀的进口处，所述再生气体输送旁路上安装有二号程控阀。
[0009]优选的，所述二氧化碳精馏塔采用规则波纹填料。
[0010]优选的，所述冷凝换热器为列管换热器，再沸器为U型管换热器。
[0011]本专利技术还提供了一种煤化工二氧化碳尾气低温捕集提纯液化与分离的方法，采用上述系统进行实施，其步骤如下：步骤一：煤化工二氧化碳尾气经过原料气压缩机增压后，进入再沸器，为再沸器提供热源；步骤二：从再沸器出来的二氧化碳尾气经过一号吸附塔或二号吸附塔深度脱除微量的水，达到干燥、净化指标；步骤三：干燥后的二氧化碳尾气进入换热器的通道A被降温冷却后，随后经过节流阀降低压力后进入冷凝换热器顶部壳程，为冷凝换热器提供冷源；从冷凝换热器壳程出来的气体从二氧化碳精馏塔中部进入进行精馏分离，从冷凝换热器壳程出来的液体从二氧化碳精馏塔顶部进入作为精馏塔回流液；步骤四：从二氧化碳精馏塔顶部出来的气体进入换热器的通道B中被降温冷却后进入高压分离器；从高压分离器顶部出来的气体经过节流阀降低压力，降压后的气体进入换热器的通道C进行复温，通道C中的经过复温出来的气体去一号吸附塔或二号吸附塔作为吸附剂加热再生气体；步骤五：从高压分离器底部出来的液体经过节流阀降低压力后进入低压分离器，从低压分离器顶部出来的气体经过调节阀控制后进入换热器的通道D进行复温，通道D中的经过复温后的气体返回原料气压缩机入口，实现二氧化碳循环压缩低温捕集提纯与分离；步骤六：从低压分离器底部出来的液体经过节流阀降低压力后进入换热器的通道E进行复温，通道E中的经过复温后的气体作为气体二氧化碳产品去界外；步骤七：从二氧化碳精馏塔底部出来的一部分液体作为液体二氧化碳产品去界外，另外一部分液体经过调节阀控制压力后进入换热器的通道F中，为换热器提供冷量，通道F中的经过复温后的气体作为气体二氧化碳产品去界外。
[0012]优选的，在步骤二中，利用一号吸附塔或二号吸附塔对二氧化碳尾气进行脱水干燥净化是采用二塔切换工艺，具体方法为：当一号吸附塔吸附水饱和时，此时进行切换，从再沸器出来的二氧化碳尾气仅进入到二号吸附塔中进行脱水处理，而一号吸附塔依次进行加热再生和冷却吹扫，从高压分离器顶部出来的气体作为驰放气经换热器的通道C进行复温后，然后再经过再生气加热器加热，加热后的驰放气进入一号吸附塔进行加热再生，再生后的驰放气去火炬排放，一号吸
附塔的吸附剂加热再生完成时，来自换热器的通道C的驰放气通过一号程控阀的控制而不经过再生气加热器，而是直接经过再生气体输送旁路对一号吸附塔进行冷却吹扫，吹扫后的驰放气去火炬排放；当二号吸附塔吸附水饱和时，此时进行切换，从再沸器出来的二氧化碳尾气仅进入到一号吸附塔中进行脱水处理，而二号吸附塔依次进行加热再生和冷却吹扫，从高压分离器顶部出来的气体作为驰放气经换热器的通道C进行复温后，然后再经过再生气加热器加热，加热后的驰放气进入二号吸附塔进行加热再生，再生后的驰放气去火炬排放，二号吸附塔的吸附剂加热再生完成时，来自换热器的通道C的驰放气通过一号程控阀的控制而不经过再生气加热器，而是直接经过再生气体输送旁路对二号吸附塔进行冷却吹扫，吹扫后的驰放气去火炬排放。
[0013]优选的，所述煤化工二氧化碳尾气的组成为二氧化碳组分的体积分数为70%~90%、氮气组分的体积分数为10%~30%、CO+H2组分体积分数约为1%和饱和态水。
[0014]本专利技术与现有技术相比，具有以下优点和效果：将煤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤化工二氧化碳尾气低温捕集提纯液化与分离系统，其特征在于：包括原料气压缩机（1）、再沸器（2）、一号吸附塔（3）、二号吸附塔（4）、再生气加热器（5）、换热器（6）、高压分离器（7）、低压分离器（8）、冷凝换热器（9）和二氧化碳精馏塔（10）；所述原料气压缩机（1）的进气口连接煤化工二氧化碳尾气输入管路（11），所述原料气压缩机（1）的出气口与再沸器（2）接通，所述二氧化碳精馏塔（10）安装在再沸器（2）上面，所述冷凝换热器（9）安装在二氧化碳精馏塔（10）上面；所述换热器（6）具有通道A、通道B、通道C、通道D、通道E和通道F，所述一号吸附塔（3）和二号吸附塔（4）并行设置，所述再沸器（2）的出气口与一号吸附塔（3）和二号吸附塔（4）的底部进气口均接通，所述一号吸附塔（3）和二号吸附塔（4）的顶部出气口均与通道A的进口端接通，通道A的出口端与冷凝换热器（9）的进气口接通，所述冷凝换热器（9）还具有中部出气口和底部出液口，所述冷凝换热器（9）的中部出气口接通至二氧化碳精馏塔（10）的中部，所述冷凝换热器（9）的底部出液口接通至二氧化碳精馏塔（10）的顶部；所述二氧化碳精馏塔（10）的顶部出气口与通道B的进口端接通，通道B的出口端与高压分离器（7）的进口接通，高压分离器（7）的顶部出口与通道C接通，高压分离器（7）的底部出口与低压分离器（8）的进口接通，低压分离器（8）的顶部出口与通道D接通，通道D接通至煤化工二氧化碳尾气输入管路（11），低压分离器（8）的底部出口与通道E接通，通道E与气体二氧化碳产品输送管路（12）接通；所述二氧化碳精馏塔（10）的底部出液口接通至液体二氧化碳产品输送管路（13）；所述通道C的出口端与一条吸附剂加热再生气体输送管路（14）接通，所述再生气加热器（5）安装在吸附剂加热再生气体输送管路（14）上，所述吸附剂加热再生气体输送管路（14）的输出末端分别连接至一号吸附塔（3）和二号吸附塔（4）的顶部出气口处，一号吸附塔（3）和二号吸附塔（4）的底部进气口处均与驰放气排放管路（15）连接；所述通道F的进口端与二氧化碳精馏塔（10）的底部出液口接通，通道F的出口端与气体二氧化碳产品输送管路（12）接通。2.根据权利要求1所述的煤化工二氧化碳尾气低温捕集提纯液化与分离系统，其特征在于：所述再生气加热器（5）的进气口处设置有一号程控阀（16），所述一号程控阀（16）安装在吸附剂加热再生气体输送管路（14）上。3.根据权利要求2所述的煤化工二氧化碳尾气低温捕集提纯液化与分离系统，其特征在于：在再生气加热器（5）和一号程控阀（16）的侧旁设置有再生气体输送旁路（17），所述再生气体输送旁路（17）与吸附剂加热再生气体输送管路（14）的一个接通点位于再生气加热器（5）的出气口处，再生气体输送旁路（17）与吸附剂加热再生气体输送管路（14）的另一个接通点位于一号程控阀（16）的进口处，所述再生气体输送旁路（17）上安装有二号程控阀（18）。4.根据权利要求1所述的煤化工二氧化碳尾气低温捕集提纯液化与分离系统，其特征在于：所述二氧化碳精馏塔（10）采用规则波纹填料。5.根据权利要求1所述的煤化工二氧化碳尾气低温捕集提纯液化与分离系统，其特征在于：所述冷凝换热器（9）为列管换热器，再沸器（2）为U型管换热器。6.一种煤化工二氧化碳尾气低温捕集提纯液化与分离的方法，采用权利要求1
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5任一
项所述的系统进行实施，其特征在于：步骤如下：步骤一：煤化工二氧化碳尾气经过原料气压缩机（1）增...

【专利技术属性】
技术研发人员：范庆虎，
申请(专利权)人：联碳杭州能源环保有限公司，
类型：发明
国别省市：