一种从石灰窑气中提纯高浓度二氧化碳的变压吸附工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种从石灰窑气中提纯高浓度二氧化碳的变压吸附工艺，变压吸附装置在每一次循环中包括吸附A，顺放PP，产品气CO2充压P，抽真空V，终充F的变压吸附工艺步骤。本发明专利技术具有投资少、简单易行、纯度高且稳定的获得CO2产品气的特点，同时，可变废为宝，减少环境污染及温室气体排放。及温室气体排放。及温室气体排放。

【技术实现步骤摘要】
一种从石灰窑气中提纯高浓度二氧化碳的变压吸附工艺


[0001]本专利技术属于工业气体吸附分离
，具体的说，是一种从石灰窑气中提纯高浓度二氧化碳的变压吸附工艺。

技术介绍

[0002]变压吸附法是利用吸附剂只对特定气体吸附和解吸能力上的差异而进行分离的方法，常用于工业气体的吸附分离和净化。目前，变压吸附技术已成功的应用于合成氨系统中，例如0.8Mpa变换气脱除CO2及1.7～3.0Mpa的两级串联脱除CO2及提纯CO2气体纯度达98%用于尿素生产装置，变换气的含量较高的气体成分为H2：～54%，N2：～17%，CO2：～28%，压力在0.7Mpa以上，温度：～40℃，其中的CO2与主要成分的H2十分容易分离，加上压力高、温度相对较低，易于吸附，CO2容易提纯。由此人们推论出富含CO2达～30%的石灰窑气在高压、低温下，采用现有的变换气脱碳工艺技术中的吸附、均压降、顺放、置换、抽空、均压升、充压步骤也可以达到99%以上的提纯效果。
[0003]例如唐莉等在“变压吸附分离CO2技术的应用”（《化肥工业》，第23卷第6期，21
‑
23）中公开的变压吸附提纯CO2装置的技术指标提到：变压吸附提纯CO2工艺较适合的气源为CO2含量在20%～60%之间的各种工业气体，如石灰窑气、合成氨变换气等。可实现产品CO2纯度：99.5%～99.99%（液态），CO2提取率：≥75%的提纯效果。但该文献仅以合成氨变换气为原料生产10t/dCO2的装置为例，对于石灰窑气中的CO2的提纯却并没有给出相应的成功案例予以佐证。
[0004]我们知道，石灰窑气主要气体成分为CO2：28～35%、O2：3.2～3.5%、CH4：0.4～0.6%、N2：57～63%、CO：3.4～4.5%，压力为常压，由于CO2与主要气体N2的分离，与H2相比十分困难，如将石灰窑气加压到700Kpa及以上，能否将CO2提纯到95%理论上可行但实际上难以确定，同时加压电耗所投入的成本就可能大于产品气CO2的价值，经济效益差，故鲜有企业进行尝试。除此之外，如利用鼓风机将石灰窑气(或烟道气)加压到30～100Kpa，原料气温度将达到～70℃左右，但100Kpa下的低压、高温并不是变压吸附装置的合适选择，加上石灰窑气中含大量尘、含大量硫，现有吸附剂能否在低压、高温度下，从石灰窑气主要气体成分为CO2：28～35%、O2：3.2～3.5%、CH4：0.4～0.6%、N2：57～63%、CO：3.4～4.5%分离提纯CO2达95%以上，技术上也难以确定。
[0005]鉴于目前国内并无该类成功的变压吸附装置运行，为此，本专利技术专利提供了一种新的从石灰窑气中提纯高浓度二氧化碳的变压吸附工艺。

技术实现思路

[0006]本专利技术旨在解决现有利用变压吸附技术提纯石灰窑气中二氧化碳时存在的不合理操作，提出了一种从石灰窑气中提纯高浓度二氧化碳的变压吸附工艺，该工艺是利用变压吸附装置实现石灰窑气的吸附、顺放、充压、抽真空、终充并循环吸附的过程，可以实现从石灰窑气中提取CO2浓度达95%以上直至100%的产品气，电耗低，具备工业生产价值，且已在
国内的变压吸附工业装置上成功实施。
[0007]本专利技术通过下述技术方案实现：一种从石灰窑气中提纯高浓度二氧化碳的变压吸附工艺，变压吸附装置在每一次循环中包括吸附A，顺放PP，产品气CO2充压P，抽真空V，终充F的变压吸附工艺步骤。
[0008]变压吸附装置的原料气通过鼓风机将常压下的石灰窑气加压到30～200KPa的压力，从底部进入装满吸附剂的变压吸附装置的吸附塔，石灰窑气中大量气体O2、CH4、N2、CO及部分CO2气体利用吸附步骤从吸附塔顶部流出，并通过增减吸附时间控制出口净化气CO2浓度，净化气CO2浓度的大小将影响到产品气CO2的浓度和收率。净化气CO2浓度越高，产品气CO2浓度就越高，反之就越低。
[0009]变压吸附装置在吸附步骤结束后，采用了顺放PP工艺步骤，其目的是将吸附塔中的气体顺着吸附方向放入大气或进入顺放罐中，从而将部分CO2气体及杂质气体O2、CH4、N2、CO等尽量多的从吸附塔顶部放出，而将CO2尽量留在吸附塔中，顺放放出的气体可直接放空或放入顺放罐中保存备用。
[0010]在吸附、顺放工艺步骤结束后，通过真空泵憋压达10～150KPa压力、纯度达95%以上的CO2产品气从吸附塔的底部进入，对吸附塔进行由下而上的充压P，充压气从吸附塔底部进入并从顶部流出，可根据产品气CO2的纯度要求，手动或自动调节充压气的压力及气量，充压放出的气体可直接放空或放入充压罐中保存备用。充压产品气CO2的压力及数量将直接影响产品气CO2的纯度及回收率，所以根据实际需要找到CO2纯度和回收率的最佳平衡点，确定产品充压气CO2的压力和数量。充压产品气CO2数量越多，产品气CO2浓度就越高，回收率就越低。
[0011]变压吸附装置在吸附、顺放、充压步骤结束后，利用真空泵对吸附塔从底部进行抽空V，从而获得高纯度的CO2产品气，储存于产品气缓冲罐中，并将产品气缓冲罐的气体压力如通过自动调节阀憋压到10～150KPa的压力。真空泵可为无水的往复式真空泵或带水的水环真空泵。
[0012]变压吸附装置在吸附、顺放、充压、抽空结束后，采用终充F的方法将吸附塔压力充升到吸附压力，为进行下一循环的吸附步骤做好准备，终充气可以是储存在顺放罐中备用的顺放气或储存在充压罐中备用的充压气或净化气，也可以是它们之间的一种、两种、三种气体，分别、分时间充入吸附塔，以达到终充升压到吸附压力的目的。用顺放气或充压气升压，其目的是提高产品气CO2的纯度或回收率。
[0013]变压吸附装置的吸附剂由活性氧化铝、活性炭、细孔硅胶、分子筛中的一种、二种或多种组合组成，吸附剂种类及数量根据实际需要分别分层装入吸附塔，每种吸附剂之间由不锈钢丝网分开，避免不同吸附剂混合。
[0014]吸附塔的个数可有2
‑
30台，具体数量根据石灰窑气的处理量、产品气CO2浓度及回收率确定。
[0015]原料气石灰窑气的压力可加压到30～200KPa，可以采用鼓风机或压缩机或其它设备的方式达到该压力。
[0016]变压吸附装置净化气中的CO2浓度只要在产品气CO2浓度达到要求后，净化气中的CO2浓度控制范围可以是1～33%之间的任何值。
[0017]产品气CO2的充压压力可以是10～150KPa中的任何值。
[0018]本专利技术与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：（1）本专利技术在吸附阶段，利用加压且升温后的石灰窑气从变压吸附装置底部进入，经吸附剂吸附大量H2O、H2S、CO2后，部分CO2及O2、CH4、N2、CO等不易吸附的气体从吸附塔顶部流出，可通过吸附时间的调节来实现净化气中CO2的浓度控制，当控制净化气中CO2的浓度在1～33%时，可以提高后续步骤中产品气中CO2的浓度和收率。在实际操作过程中，成功案例的出口净化气CO2浓度可以控制在17～21%。
[0019]（本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种从石灰窑气中提纯高浓度二氧化碳的变压吸附工艺，其特征在于：变压吸附装置在每一次循环中包括吸附A，顺放PP，产品气CO2充压P，抽真空V，终充F的变压吸附工艺步骤。2.根据权利要求1所述的一种从石灰窑气中提纯高浓度二氧化碳的变压吸附工艺，其特征在于：变压吸附装置的原料气通过鼓风机将常压下的石灰窑气加压到30～200KPa的压力，从底部进入装满吸附剂的变压吸附装置的吸附塔，石灰窑气中大量气体O2、CH4、N2、CO及部分CO2气体利用吸附步骤从吸附塔顶部流出，并通过增减吸附时间控制出口净化气CO2浓度，净化气CO2浓度的大小将影响到产品气CO2的浓度和收率,净化气CO2浓度越高，产品气CO2浓度就越高，反之就越低。3.根据权利要求1所述的一种从石灰窑气中提纯高浓度二氧化碳的变压吸附工艺，其特征在于：变压吸附装置在吸附步骤结束后，采用了顺放PP工艺步骤，其目的是将吸附塔中的气体顺着吸附方向放入大气或进入顺放罐中，从而将部分CO2气体及杂质气体O2、CH4、N2、CO等尽量多的从吸附塔顶部放出，而将CO2尽量留在吸附塔中，顺放放出的气体可直接放空或放入顺放罐中保存备用。4.根据权利要求1所述的一种从石灰窑气中提纯高浓度二氧化碳的变压吸附工艺，其特征在于：在吸附、顺放工艺步骤结束后，通过真空泵憋压达10～150KPa压力、纯度达95%以上的CO2产品气从吸附塔的底部进入，对吸附塔进行由下而上的充压P，充压气从吸附塔底部进入并从顶部流出，可根据产品气CO2的纯度要求，手动或自动调节充压气的压力及气量，充压放出的气体可直接放空或放入充压罐中保存备用,充压产品气CO2的压力及数量将直接影响产品气CO2的纯度及回收率，所以根据实际需要找到CO2纯度和回收率的最佳平衡点，确定产品充压气CO2的压力和数量,充压产品气CO2数量越多，产品气CO2浓度就越高，回收率就越低。5.根据权利要求1所述的一种从石灰窑气中提纯高浓度二氧化碳的变压...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘明，
申请(专利权)人：刘明，
类型：发明
国别省市：