一种天然气燃烧的烟气分离利用方法及其系统技术方案

本发明专利技术涉及一种天然气燃烧的烟气分离利用方法及其系统，包括以下步骤：S1、将待处理的烟气进行催化氧化，使得烟气中残余的氧气充分反应而消除；S2、烟气进入预热器，在预热器内进行热交换，使烟气的热量降低；S3、采用压缩机对烟气进行压缩，烟气通过压缩机压缩后温度升高，高温度的烟气进入换热器后通过冷却水进行降温，其中含有的水蒸气在降温以后形成液态而排出等。本发明专利技术的优点是：对天然气燃烧产生的烟气采用压缩及两级膨胀制冷的方式，依次分离出液态二氧化碳及液态氮气。实现了天然气燃烧烟气的分离利用，并且显著减少了排向大气的二氧化碳。氧化碳。氧化碳。

【技术实现步骤摘要】
一种天然气燃烧的烟气分离利用方法及其系统


[0001]本专利技术涉及一种天然气燃烧的烟气分离利用方法及其系统，用于天然气的燃烧尾气的分离，得到液态二氧化碳及液态氮气，变废为宝，并大幅减少二氧化碳排放量。

技术介绍

[0002]天然气是非常重要的能源形式，由于其低碳、低污染的特点，使用范围及份额逐年增加。在工业锅炉、民用采暖等领域，天然气占比最大的主要应用方式是直接进行燃烧，产生热量，排出含有二氧化碳、水蒸气的烟气。通常情况下烟气直接排向大气，没有任何利用价值。

技术实现思路

[0003]为克服现有技术的缺陷，本专利技术将天然气燃烧产生的烟气进行分离，得到液态二氧化碳、液态氮气，作为产品能够广泛应用于工业及民用领域；最终排放的二氧化碳量大幅减少。本专利技术提供一种天然气燃烧的烟气分离利用方法及其系统，本专利技术的技术方案是：
[0004]一种天然气燃烧的烟气分离利用方法，包括以下步骤：
[0005]S1、将待处理的烟气进行催化氧化，使得烟气中残余的氧气充分反应而消除；
[0006]S2、烟气进入预热器，在预热器内进行热交换，使烟气的热量降低；S3、采用压缩机对烟气进行压缩，烟气通过压缩机压缩后温度升高，高温度的烟气进入换热器后通过冷却水进行降温，其中含有的水蒸气在降温以后形成液态而排出；
[0007]S4、烟气进入预冷器，对烟气进行冷冻，在冷冻过程中，烟气中含有的水份被进一步被排出；
[0008]S5、冷冻后的气体分为两路，其中第一路气体进入第一膨胀机，推动第一膨胀机做功，随后压强以及温度下降，持续产生冷量；第二路气体保持压力不做膨胀，膨胀制冷以后的第一路气体与高压的第二路的气体在第一冷凝器中进行换冷，将第二路气体进行降温，其中，烟气中的二氧化碳发生液化，实现分离，进入第一液罐中；
[0009]S6、二氧化碳被分离以后的气体进行再次分成两路，分别为第三路气体和第四路气体，其中第三路气体经过第二膨胀机进行膨胀减压降温，第四路气体保持压力，与第三路气体在第二冷凝器实现换冷，使得第四路气体在高压低温状态下冷凝，其中的氮气成为液态，进入第二液罐进行储存。
[0010]在所述的步骤S5和S6中，经过膨胀制冷作为制冷工质使用的第一路气体和第三路气体在完成冷量交换以后，以及冷凝后残余的气体，统称残余气体，该残余气体进入预冷器，作为预冷环节的冷源使用，在预冷器中被提高温度。
[0011]在所述的步骤S4中，经过预热的残余气体被送往预热器。
[0012]在所述的步骤S1中，所述的催化氧化的步骤是在稀有金属制成的网状催化床上进行，反应温度为600℃以上；所述催化床上的催化剂为钯碳，具体为：是将金属钯粉附着到活性炭骨架上形成的颗粒物，粒径在5～10mm；添加天然气进行催化燃烧的量以烟气中残余的
氧气含量为指标，使得烟气中残余的氧气含量的体积比在0.5％以下；采用烟气含氧率监测仪表进行在线监测，当烟气中的残余含氧量超出该标准时，增加补充天然气量，反之则减少补充天然气量。催化燃烧的停留时间为3～10s之间。
[0013]在所述的步骤S2中，所述烟气经过预热器后，烟气的温度降低至 40～50℃；在所述的步骤S3中，所述的压缩机对气体进行压缩时，压力为10～15MPa；在所述的步骤S4中，冷冻后的烟气温度在1～3℃。
[0014]在所述的步骤S5中，所述的第二路气体降温后，温度为
‑
35～
‑
30℃；在所述的步骤S6中，二氧化碳被分离后的气体压强为6MPa，温度为
ꢀ‑
30～
‑
25℃；所述的第三路气体经过第二膨胀机进行膨胀减压降温后，温度低至
‑
176℃以下。
[0015]所述的残余气体在预冷器中被提高温度至
‑
4～0℃；随后被送往预热器，被加热到160℃以上。
[0016]在所述的步骤S1中，待处理的烟气通过风机引入至催化氧化的空间。
[0017]本专利技术还涉及一种天然气燃烧的烟气分离利用系统，包括通过管道依次连通的催化氧化室1、预热器2、压缩机3、换热器4和预冷器5，催化氧化室1上设置有天然气入口，在该预冷器5的出气口形成并联的第一管路和第二管路，所述的第一管路上串联有第一膨胀机6和第一冷凝器7，所述的第二管路上接入所述的第一冷凝器7的入口，该第一冷凝器7的出口与接入第一液罐8(用于存放液态二氧化碳)的入口，该第一液罐8的出口处形成并联的第三管路和第四管路，在所述的第三管路上串联有第二膨胀机9和第二冷凝器10，所述的第四管路上接入所述的第二冷凝器10的入口，该第二冷凝器10的出口接入第二液罐11(用于存放液态氮气)。
[0018]所述的第一冷凝器7以及第二冷凝器10与所述的预冷器5之间安装有第一回流管道；所述的预冷器5与预热器2之间安装有第二回流管道；所述的第二液罐11与所述的预冷器5之间安装有第三回流管道。
[0019]在所述催化氧化室1的入口处安装有风机12。
[0020]本专利技术的优点是：对天然气燃烧产生的烟气采用压缩及两级膨胀制冷的方式，依次分离出液态二氧化碳及液态氮气。实现了天然气燃烧烟气的分离利用，并且显著减少了排向大气的二氧化碳。制取的二氧化碳可用作干冰、油田注入采油、尿素生产的原料、甲醇生产的原料等；氮气可以用于深冷制冷、合成氨的原料、化工生产的保护气体等，用途都十分广泛；工艺简洁、运行能耗低。
附图说明
[0021]图1是本专利技术的系统主体结构示意图。
具体实施方式
[0022]下面结合具体实施例来进一步描述本专利技术，本专利技术的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本专利技术的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本专利技术的精神和范围下可以对本专利技术技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本专利技术的保护范围内。
[0023]参见图1，一种天然气燃烧的烟气分离利用方法，包括以下步骤： S1、将待处理的
烟气进行催化氧化，使得烟气中残余的氧气充分反应而消除；
[0024]S2、烟气进入预热器，在预热器内进行热交换，使烟气的热量降低； S3、采用压缩机对烟气进行压缩，烟气通过压缩机压缩后温度升高，高温度的烟气进入换热器后通过冷却水进行降温，其中含有的水蒸气在降温以后形成液态而排出；
[0025]S4、烟气进入预冷器，对烟气进行冷冻，在冷冻过程中，烟气中含有的水份被进一步被排出；
[0026]S5、冷冻后的气体分为两路，其中第一路气体进入第一膨胀机，推动第一膨胀机做功，随后压强以及温度下降，持续产生冷量；第二路气体保持压力不做膨胀，膨胀制冷以后的第一路气体与高压的第二路的气体在第一冷凝器中进行换冷，将第二路气体进行降温，其中，烟气中的二氧化碳发生液化，实现分离，进入第一液罐中；
[0027]S6、二氧化碳被分离以后的气体进行再次分成两路，分别为第三路气体和第四路气体，其中第三路气体经过第二膨胀机进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种天然气燃烧的烟气分离利用方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将待处理的烟气进行催化氧化，使得烟气中残余的氧气充分反应而消除；S2、烟气进入预热器，在预热器内进行热交换，使烟气的热量降低；S3、采用压缩机对烟气进行压缩，烟气通过压缩机压缩后温度升高，高温度的烟气进入换热器后通过冷却水进行降温，其中含有的水蒸气在降温以后形成液态而排出；S4、烟气进入预冷器，对烟气进行冷冻，在冷冻过程中，烟气中含有的水份被进一步被排出；S5、冷冻后的气体分为两路，其中第一路气体进入第一膨胀机，推动第一膨胀机做功，随后压强以及温度下降，持续产生冷量；第二路气体保持压力不做膨胀，膨胀制冷以后的第一路气体与高压的第二路的气体在第一冷凝器中进行换冷，将第二路气体进行降温，其中，烟气中的二氧化碳发生液化，实现分离，进入第一液罐中；S6、二氧化碳被分离以后的气体进行再次分成两路，分别为第三路气体和第四路气体，其中第三路气体经过第二膨胀机进行膨胀减压降温，第四路气体保持压力，与第三路气体在第二冷凝器实现换冷，使得第四路气体在高压低温状态下冷凝，其中的氮气成为液态，进入第二液罐进行储存。2.根据权利要求1所述的一种天然气燃烧的烟气分离利用方法，其特征在于，在所述的步骤S5和S6中，经过膨胀制冷作为制冷工质使用的第一路气体和第三路气体在完成冷量交换以后，以及冷凝后残余的气体，统称残余气体，该残余气体进入预冷器，作为预冷环节的冷源使用，在预冷器中被提高温度。3.根据权利要求1所述的一种天然气燃烧的烟气分离利用方法，其特征在于，在所述的步骤S4中，经过预热的残余气体被送往预热器。4.根据权利要求2或3所述的一种天然气燃烧的烟气分离利用方法，其特征在于，在所述的步骤S1中，所述的催化氧化的步骤是在稀有金属制成的网状催化床上进行，反应温度为600℃以上；所述催化床上的催化剂为钯碳，具体为：是将金属钯粉附着到活性炭骨架上形成的颗粒物，粒径在5～10mm；添加天然气进行催化燃烧的量以烟气中残余的氧气含量为指标，使得烟气中残余的氧气含量的体积比在0.5％以下；采用烟气含氧率监测仪表进行在线监测，当烟气中的残余含氧量超出该标准时，增加补充天然气量，反之则...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾洪骏，闫永勤，
申请(专利权)人：北京时代科仪新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：