一种石灰窑尾气分离提纯的方法技术领域
本发明属于化工领域，尤其是涉及一种石灰窑尾气分离提纯的方法。
背景技术
电弧法电石生产工艺的主要原料包括焦炭和石灰，其中石灰是通过石灰
窑煅烧石灰石得到的，石灰窑煅烧生产石灰的过程中会产生大量的石灰窑尾
气，石灰窑尾气中含有28～35％的CO2气体，传统工艺废气除尘达标后直接
排放大气，造成严重污染。国家为了实现工业化低碳排放目标，在“政府工
作报告”及“十三五规划”中，都明确提出碳排放控制指标，并相继成立了
碳排放交易所，鼓励企业采取节能减排措施。基于中国碳排放总量大，国家
鼓励企业实现“变废为宝”的策略，将CO2回收利用为化工原料，生产高附
加值产品。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种石灰窑尾气分离提纯的方法，可以将尾
气进行提纯，得到高纯度的二氧化碳及氮气，进行再利用。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种石灰窑尾气分离提纯的方法，包括如下步骤：
(1)将石灰窑排放的尾气通入水洗塔进行喷淋，喷淋后的尾气通入脱
硫塔进行脱硫处理；
(2)脱硫后的尾气通入MEA吸收塔，MEA吸收塔中的一乙醇胺溶液
对尾气中的二氧化碳进行吸收，吸收二氧化碳后的一乙醇胺溶液送入解析塔
中，扩容、减压后释放出二氧化碳；
(3)释放出的二氧化碳进行增压、脱水、过滤，然后通入纯化吸收塔
进行除杂；
(4)尾气从MEA吸收塔排出后进行增压、脱水、过滤，然后通入纯化
吸收塔进行除杂，得到氮气。
进一步，所述的步骤(1)中将尾气通入水洗塔进行喷淋后使得尾气的
温度≤40℃，粉尘含量≤5mg/Nm3。
进一步，所述的步骤(1)中尾气通入脱硫塔进行脱硫处理使得尾气的
硫含量≤1ppm。
进一步，所述的步骤(1)中的脱硫处理是指脱硫塔中的Ca(OH)2溶液
对尾气中的二氧化硫进行吸收，形成CaSO3，CaSO3被氧化为CaSO4后进行
离心分离。
进一步，所述的步骤(2)中释放出二氧化碳后的一乙醇胺溶液送至脱
硫塔中进行循环使用。
进一步，所述的步骤(3)中的增压步骤使释放出的二氧化碳的压力增
至1.2-1.5MpaG；所述的步骤(4)中的增压步骤使尾气的压力增至
1.2-1.5MpaG。
进一步，所述的步骤(3)中除杂后的二氧化碳的纯度≥99.5％。
进一步，所述的步骤(4)中得到的氮气的纯度≥99.5％。
一种所述的石灰窑尾气分离提纯的方法分离得到的二氧化碳的用途，所
述的步骤(3)中除杂后的二氧化碳进行增压，降温至≤-30℃后进行液化、
灌装，然后投入生产使用或进行销售。
一种所述的石灰窑尾气分离提纯的方法分离得到的氮气的用途，所述的
步骤(4)中除杂后的氮气进行增压，降温至≤-80℃后进行液化、灌装，然
后投入生产使用或进行销售。
相对于现有技术，本发明所述的石灰窑尾气分离提纯的方法具有以下优
势：
(1)本发明所述的石灰窑尾气分离提纯的方法为CO2后续综合利用生
产化工产品提供一个平台，通过石灰窑尾气分离提纯工艺得到的纯度≥
99.5％CO2，得到的CO2可作为生产纯碱、甲醇、甲烷、尿素、低碳烯烃、
二甲醚、聚碳酸酯、碳酸二甲酯、环状碳酸酯和塑料的化工原料，也可以直
接加工成制冷剂、驱油剂、焊接保护气和食品级液体二氧化碳等；同时，还
能从石灰窑尾气中提纯分离出纯度≥99.5％的氮气，回收利用为全厂的惰性
保护气，“变废为宝”减少对厂区内空压站的投资，也可以液化作为产品外
卖。
(2)本发明所述的石灰窑尾气分离提纯的方法可以将废气“变废为宝”，
综合利用高附加值的化工原料，推动以CO2为原料的高附加值产品技术开发
和运用。既符合国家产业结构调整和环境保护政策的要求，又会给企业带来
一定的经济效益，有利于该技术的推广运用。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的
示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在
附图中：
图1为本发明实施例所述的石灰窑尾气分离提纯的方法的工艺流程图。.
具体实施方式
除非另外说明，本文中所用的术语均具有本领域技术人员常规理解的含
义，为了便于理解本发明，将本文中使用的一些术语进行了下述定义。
所有的数字标识，例如pH、温度、时间、浓度，包括范围，都是近似
值。要了解，虽然不总是明确的叙述所有的数字标识之前都加上术语“约”。
同时也要了解，虽然不总是明确的叙述，本文中描述的试剂仅仅是示例，其
等价物是本领域已知的。
下面结合实施例及附图来详细说明本发明。
如图1所示，该石灰窑尾气分离提纯的方法主要由水洗塔、脱硫塔、
MEA吸收塔、解析塔、纯化吸收塔、压缩机、离心泵、离心分离设备和冷
冻液化等设备组成，配套所需外购原料有Ca(OH)2溶液和一乙醇胺(MEA)
溶液；配套公用工程包括电、低压蒸汽、循环水和仪表空气等。
石灰窑尾气分离提纯的方法的产品主要包括：纯度≥99.5％CO2；纯度
≥99.5％N2；CaSO4副产品。
石灰窑尾气分离提纯的方法得到的纯度≥99.5％CO2可以作为生产纯
碱、甲醇、甲烷、尿素、低碳烯烃、二甲醚、聚碳酸酯、碳酸二甲酯、环状
碳酸酯和塑料的化工原料，也可以直接加工成制冷剂、驱油剂、焊接保护气
和食品级液体二氧化碳等；通过石灰窑尾气分离提纯工艺得到的纯度≥
99.5％N2可以回收利用为全厂的惰性保护气，也可以液化作为产品外卖。
所述的石灰窑尾气分离提纯的方法，包括如下步骤：
(1)尾气的前级预处理系统
将从石灰窑除尘后排放的含28～35％CO2、50～60％N2、5～8％H2O、
2～6％O2、粉尘30mg/Nm3以及微量CO和SO2的高温尾气通过水洗塔进行喷
淋，喷淋后将尾气(尾气温度由130～150℃降至≤40℃，粉尘含量≤5mg/Nm3)
通入分离器除水，除水后通入脱硫塔进行脱硫处理；
常温、低压状态下的尾气由脱硫塔底部进入向上流动，与从塔顶向下喷
入的稀Ca(OH)2溶液充分接触传质吸收，接触过程中Ca(OH)2溶液将SO2组
分吸收生成CaSO3(生石膏)。在溶液循环池中利用空气的氧化作用下，使
CaSO3氧化为CaSO4(熟石膏)副产品。反应方程如下：
Ca(OH)2﹢CO2→CaCO3↓+H2O
CaCO3﹢SO2﹢1/2H2O→CaSO3·1/2H2O﹢CO2↑
CaSO3·1/2H2O+1/2O2→CaSO4·1/2H2O
由于SO2在尾气中含量较少，操作中注意控制稀Ca(OH)2溶液的流量及
浓度，以防止CO2被大量吸收。
(2)二氧化碳的吸收、解析系统
从脱硫塔洗涤后的尾气，经过脱硫后的尾气的硫含量≤1ppm，经分离器
除水后，由鼓风机通入MEA吸收塔的底部且向上流动，从塔顶部喷出的
MEA溶液向下流动，在塔内填充物的作用下气相与液相充分接触，过程中
MEA溶液将CO2吸收，由贫液转化为富液，然后由富液泵送至换热器将MEA
富液的温度提高至120～130℃，此温度下的MEA富液送入解析塔中经扩
容、减压即可释放二氧化碳气体，释放二氧化碳后MEA富液转化为贫液，
分离出的CO2送至下步工序提纯，解析塔底部的贫液用换热器冷却至约70
℃送至脱硫塔循环使用。
(3)二氧化碳气体分离、精制、罐装系统
从解析塔顶部分离出来的二氧化碳气体经分离器除去大部分水后，再进
入集气罐缓冲，然后将CO2气体用压缩机增压至1.2MPaG，依次送至稳压罐、
冷却器、分离器、过滤器、干燥吸附塔进行脱水处理。脱水后经精密过滤器
除尘再进入纯化吸附塔，除去气体中含有的微量的O2和CO杂质，从而获
得纯度≥99.5％的CO2气体，此气体可以作为化工原料，也可以进一步增压、
降温至≤-30℃将CO2气体产品进行液化，然后灌装入瓶作为产品外卖。
(4)氮气分离、精制、罐装系统
从MEA吸收塔顶部出来的富氮气经过分离器除水后，送至集气罐缓冲，
用压缩机将其增压至1.2MPaG，依次输送到稳压罐、冷却器、分离器、过滤
器、干燥吸附塔进行脱水处理，然后输送至纯化吸附塔进行再次提纯处理，
除去气体中含有的O2和CO杂质，从而可获得纯度≥99.5％的氮气。
纯N2气体由压缩机加压至4.0MPaG进入配套有冷冻机的气体冷凝器，
将N2温度降至≤-80℃，使低温、高压环境下的N2气态转化为液态储存，需
要时由罐装泵罐装入瓶作为产品外卖。
实施例1
所述的石灰窑尾气分离提纯的方法，包括如下步骤：
(1)单台日产600吨石灰的气烧石灰窑，尾气排放量为55000Nm3/h，
尾气温度为150℃，压力为4000PaG；将含35％CO2、55％N2、8％H2O、2％O2、
粉尘30mg/Nm3以及微量CO和SO2的高温尾气通入水洗塔进行喷淋，喷淋
后的尾气通入脱硫塔进行脱硫处理；
(2)脱硫后的尾气通入MEA吸收塔，MEA吸收塔中的一乙醇胺溶液
对尾气中的二氧化碳进行吸收，吸收二氧化碳后的一乙醇胺溶液送入解析塔
中，扩容、减压后释放出二氧化碳；
(3)释放出的二氧化碳进行增压、脱水、过滤，然后通入纯化吸收塔
进行除杂，得到了29000kg/h的CO2，CO2产品纯度99.8％，含水4.2ppm，
油含量2.3ppm，粉尘颗粒0.16um，且无异味；
(4)尾气从MEA吸收塔排出后进行增压、脱水、过滤，然后通入纯化
吸收塔进行除杂，得到27000Nm3/h的N2，N2产品纯度99.7％，油含量
1.6ppm，粉尘颗粒0.24um，且无异味。
实施例2
所述的石灰窑尾气分离提纯的方法，包括如下步骤：
(1)单台日产150吨石灰的气烧石灰窑，尾气排放量为40000Nm3/h，
尾气温度为130℃，压力为4000PaG；将含28％CO2、60％N2、8％H2O、4％O2、
粉尘30mg/Nm3以及微量CO和SO2的高温尾气通入水洗塔进行喷淋，喷淋
后的尾气通入脱硫塔进行脱硫处理；
(2)脱硫后的尾气通入MEA吸收塔，MEA吸收塔中的一乙醇胺溶液
对尾气中的二氧化碳进行吸收，吸收二氧化碳后的一乙醇胺溶液送入解析塔
中，扩容、减压后释放出二氧化碳；
(3)释放出的二氧化碳进行增压、脱水、过滤，然后通入纯化吸收塔
进行除杂，得到了17000kg/h的CO2，CO2产品纯度99.6％，含水2.3ppm，
油含量2.8ppm，粉尘颗粒0.25um，且无异味；
(4)尾气从MEA吸收塔排出后进行增压、脱水、过滤，然后通入纯化
吸收塔进行除杂，得到23000Nm3/h的N2，N2产品纯度99.9％，油含量
1.9ppm，粉尘颗粒0.16um，且无异味。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本
发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在
本发明的保护范围之内。