一种低分压混合气体回收COSUB2/SUB的工艺.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201010593246.6

申请日:

2010.12.17

公开号:

CN102302889A

公开日:

2012.01.04

当前法律状态:

驳回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的驳回IPC(主分类):B01D 53/14申请公布日:20120104|||实质审查的生效IPC(主分类):B01D 53/14申请日:20101217|||公开

IPC分类号:

B01D53/14; C01B31/20

主分类号:

B01D53/14

申请人:

重庆理想科技有限公司

发明人:

罗奎; 贺尔顺

地址:

401329 重庆市南岸区海棠溪街道海棠溪正街40号17-8号

优先权:

专利代理机构:

重庆中流知识产权代理事务所(普通合伙) 50214

代理人:

胡长生

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内容摘要

本发明公开了一种低分压混合气体回收CO2的工艺,含CO2含量小于0.1MPa的烟道气进入洗涤塔,经引风机进入吸收塔底部,经富液泵进入再生气冷凝器,再进入贫富液换热器,经再生塔顶部喷洒入塔;吸收液分解释放出CO2,由所述再生塔塔顶流出,进入再生器冷凝器,再进入CO2分离器;吸收塔内吸收液为混合醇胺溶液,缓蚀剂为无机类铜盐、有机酸或有机盐,抗氧化降解剂为低价态含氧有机酸盐;所述工艺在解决了设备腐蚀问题,大大降低生产建设成本和运行成本,解决了气体中氧含量高对溶液的氧化问题,使原有工艺中所使用的乙醇溶液不会被降解,降低生产运行费用;具有吸附速度快、吸收能力强、CO2纯度高、投资少等优点。

权利要求书

1: 一种低分压混合气体回收 CO2 的工艺, 烟道气 (A) 进入洗涤塔 (1) , 经引风机 (2) 进 入吸收塔 (3) 底部, 经富液泵 (4) 进入再生气冷凝器 (9) , 再进入贫富液换热器 (7) , 经再生 塔 (6) 顶部进入 ; 所述再生塔 (6) 装有吸收液, 所述吸收液吸收 CO2 后并分解释放出再生 CO2, 再由所述再生塔 (6) 塔顶流出, 进入再生器冷凝器 (9) , 进入再生 CO2 分离器 (11) , 其特 征在于 : 吸收塔 (3) 内吸收液为混合醇胺溶液, 缓蚀剂为无机类铜盐、 有机酸或有机盐, 抗 氧化降解剂为低价态含氧有机酸盐。
2: 根据权利要求 1 所述的一种低分压混合气体回收 CO2 的工艺, 其特征在于 : 所述混合 醇胺溶液为一乙醇胺与立体障碍醇胺的混合液。
3: 根据权利要求 1 所述的一种低分压混合气体回收 CO2 的工艺, 其特征在于 : 所述吸收 塔 (3) 设专用洗涤液段 (15) , 洗涤液经洗涤液泵 (12) 加压至 0.65 MPa 后, 进入洗涤液冷却 器 (13) , 再进入吸收塔 (3) 上部, 洗涤液在洗涤段 (15) 中循环使用。
4: 根据权利要求 1 所述的一种低分压混合气体回收 CO2 的工艺, 其特征在于 : 所述再生 塔 (6) 底部设置蒸汽再沸器 (14) 。
5: 根据权利要求 1 所述的一种低分压混合气体回收 CO2 的工艺, 其特征在于 : 所述缓蚀 剂为碳酸铜、 PSAP(聚天冬氨酸) 、 PESA(聚环氧琥珀酸) 、 2,4- 己二烯酸钾或线性庚醇钠。
6: 根据权利要求 1 所述的一种低分压混合气体回收 CO2 的工艺, 其特征在于 : 所述抗氧 化降解剂为草酸钠或羧酸钠。
7: 根据权利要求 2 所述的一种低分压混合气体回收 CO2 的工艺, 其特征在于 : 所述立体 障碍醇胺具有如下结构 : 。
8: 根据权利要求 4 所述的一种低分压混合气体回收 CO2 的工艺, 其特征在于 : 所述蒸汽 再沸器 (14) 采用 0.47 MPa, 150℃的蒸汽对再生塔 (6) 底溶液加热。

说明书


一种低分压混合气体回收 CO2 的工艺

    【技术领域】
     本发明公开了一种低分压混合气体回收 CO2 的工艺。背景技术
     低分压 CO2 气体是指 CO2 分压小于 0.1 MPa 的混合气体, 如烟道气、 石灰窑气、 高炉 气、 煤气、 碱厂碳化尾气和强化石油开采伴生气等。国内外低分压 CO2 回收主要采用 MEA (一 乙醇胺) 法。目前国内采用 MEA 法回收烟道气中 CO2 装置有数十套。
     50 年代, 美国为适应酸性天然气的净化, 开发了 Girbotol 法——乙醇胺法, 一乙 醇胺法 (MEA) 法即属其中之一, 适用于 CO2 及 H2S, 早期的 Girbotol 法是采用三乙醇胺水溶 液, 但后来几乎完全由一乙醇胺所代替。其主要优点 : (1) 溶液对 CO2 的吸收能力高, 对其他组份的吸收能力低 ; (2) 对 CO2 的吸收速度快 ; (3) 解吸彻底, 贫液中 CO2 含量可低于 500 ppm。
     (4) 吸收过程中的循环量较低, 动力消耗也小。
     主要的缺点是 : (1) 再生所需的热量大 ; (2) 对碳钢的热交换设备腐蚀严重 ; (3) 不适宜从含氧气量较高的尾气中回收 CO2 ; (4) 溶液易发生氧化降解和高温降解 ; (5) 溶液消耗量较大 ; 国外针对 MEA 法存在的问题, 开发了一系列胺保护技术, 具有代表性的是道化学公司 的 FT-1 技术及 FS-1 溶剂, 在一定程度上解决了设备腐蚀、 能耗高等问题。国内泸天化集团 有限公司引进了 FT-1 技术, 但实际应用情况为 : 胺耗、 能耗较高, 溶剂昂贵且依赖进口。根 据理论分析和实际使用, FT-1 技术并没有从根本上解决胺降解及能耗高等技术问题。 发明内容
     有鉴于此, 本发明的目的在于提供一种低分压混合气体回收 CO2 的工艺。
     一种低分压混合气体回收 CO2 的工艺, 烟道气进入洗涤塔, 经引风机进入吸收塔底 部, 经富液泵进入再生气冷凝器, 再进入贫富液换热器, 经再生塔顶部喷洒入塔 ; 吸收液分 解释放出 CO2, 由所述再生塔塔顶流出, 进入再生器冷凝器, 再进入 CO2 分离器, 其特征在于 : 吸收塔内吸收液为混合醇胺溶液, 缓蚀剂为无机类铜盐、 有机酸或有机盐, 抗氧化降解剂为 低价态含氧有机酸盐。
     进一步, 所述混合醇胺溶液为一乙醇胺与立体障碍醇胺的混合液 ; 进一步, 所述吸收塔设专用洗涤液段, 洗涤液经洗涤液泵加压至 0.65 MPa 后, 进入洗涤 液冷却器, 再进入吸收塔上部, 洗涤液在洗涤段中循环使用 ; 进一步, 所述再生塔底部设置蒸汽再沸器 ;进一步, 所述缓蚀剂为碳酸铜、 PSAP(聚天冬氨酸) 、 PESA(聚环氧琥珀酸) 、 2,4- 己二烯 酸钾或线性庚醇钠 ; 进一步, 所述低价态含氧有机酸盐为草酸钠或羧酸钠 ; 进一步, 所述立体障碍醇胺具有如下结构 :进一步, 所述蒸汽再沸器采用 0.47 MPa, 150℃的蒸汽对再生塔底溶液加热。 附图说明 附图为本发明工艺路线图。
     附图标记 : 1- 洗涤塔 ; 2- 引风机 ; 3- 吸收塔 ; 4- 富液泵 ; 5- 贫液泵 ; 6- 再生塔 ; 7- 贫富液换热器 ; 8- 贫液冷却器 ; 9- 再生气冷凝器 ; 10-CO2 水冷器 ; 11-CO2 分离器 ; 12- 洗
     涤液泵 ; 13- 洗涤液冷却器 ; 14- 蒸汽再沸器 ; 15- 洗涤液段。 具体实施方式
     图为本发明工艺路线图, 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
     烟道气进入洗涤塔 1 与自塔顶喷淋的冷却水逆流接触, 气体被洗涤、 冷却, 自所述 洗涤塔 1 的底部排出的洗涤水 B 循环使用, 由所述洗涤塔 1 的顶部排出的气体温度降至 ≤ 40℃后, 经引风机 2 升压后进入 CO2 吸收塔 3 底部。所述 CO2 吸收塔 3 的底部内加入混 合醇胺溶液, 进入所述吸收塔 3 的气体中的 CO2 被吸收。
     上述过程中, 所述混合醇胺溶液吸收 CO2 达到平衡后形成的溶液称为富液, 所述富 液自 CO2 吸收塔 3 塔底由富液泵 4 抽出后进入再生气冷凝器 9 与再生塔 6 顶部出来的气体 交换热量, 富液进入贫富液换热器 7, 再到所述再生塔 6 的顶部, 通过喷头喷淋入塔。 在所述 再生塔 6 内, 混合醇胺溶液中分解释放出 CO2, CO2 进入所述再生气冷凝器 9, 出再生气冷凝 器 9 的气体进入 CO2 水冷却器 11, 所述出再生气冷却至≤ 40℃后进 CO2 分离器 11。
     为了减少系统中混合醇胺溶液损耗, 所述吸收塔 3 设计专用洗涤液段 15 进行洗 涤, 洗涤液经洗涤液泵 12 加压至 0.65 MPa 后, 进入洗涤液冷却器 13 进行降温, 然后进入所 述吸收塔 3 洗涤液上部, 从下部出来后进入洗涤液储槽, 如此循环使用。
     所述再生塔 6 底部设置一个蒸汽再沸器 14, 采用 0.47 MPa, 150℃的蒸汽对塔底溶 液加热, 以保证塔底温度。
     由所述再生塔底部 6 引出的贫液经贫富液换热器 7 进行换热, 经贫液泵 5 以及贫 液冷却器 8 进一步降温, 最后送入 CO2 吸收塔 3 上部喷淋入塔内。
     所述混合醇胺溶液、 缓蚀剂和抗氧化降解剂在具体实施过程中, 如下表所示 :实施例 1 在实施过程中, 吸收液仅加入 MEA 和 IST-II, 讨论草酸钠 (IST-II) 的加入, 对 MEA 抗氧 化降解效果的影响, 如下表所示 :由表 2 可知, 在 MEA 浓度一定的条件下, IST-II 添加量为 0.03% 时就有抗氧化效果, 添 加量≥ 0.12% 时, 抗氧化效果更好。
     实施例 2 在实施过程中, 吸收液仅加入 MEA 和 IST-III, 讨论立体障碍醇 (IST-III) 的加入, 对 MEA 抗氧化降解效果的影响, 如下表所示 :由表 4 可知, 在 180 分钟内, IST-III 不与 O2 反应, 随着反应时间延长, IST-III 与 O2 有 一定的副反应, 但速度较慢。因此, IST-III 具有较好的抗氧化性能。
     实施例 3 在实施过程中, 吸收液加入 MEA、 IST-I、 IST-II 和 IS-III, 讨论立体障碍醇 (IS-III) 、 碳酸铜 (IST-I) 的加入, 对 MEA 抗氧化降解效果、 CO2 吸收效果及抗腐蚀效果的影响, 如下表 所示 :从表中可以看出, MEA 水溶液对碳钢不较强的腐蚀性, 在 MEA 水溶液中加入 IST-II 复 合剂后, 其防腐效果相当好 ; IST-III 水溶液对碳钢腐蚀性较小, 而 IST-III 和 MEA 混合液 中加入 IST-I 腐效果更好, 腐蚀速率小 0.1mm/a。 上表可知, 吸收液包括 MEA、 IST-I、 IST-II 和 IST-III 时, 不仅胺降解率最低、 吸收 CO2 吸收量最大, 而且腐蚀速率最小。
     所述发明开发了一种缓蚀剂 IST-I 抗氧化剂 IST-II, 解决了胺水溶液回收含氧气 体中 CO2 时的氧化降解问题, 用复合胺溶液作吸收剂, 提高 CO2 吸收能力。确定了一组复合 溶液, 使吸收液对碳钢腐蚀速率小于 0.1mm/a, 解决了设备腐蚀问题。
    

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1、10申请公布号CN102302889A43申请公布日20120104CN102302889ACN102302889A21申请号201010593246622申请日20101217B01D53/14200601C01B31/2020060171申请人重庆理想科技有限公司地址401329重庆市南岸区海棠溪街道海棠溪正街40号178号72发明人罗奎贺尔顺74专利代理机构重庆中流知识产权代理事务所普通合伙50214代理人胡长生54发明名称一种低分压混合气体回收CO2的工艺57摘要本发明公开了一种低分压混合气体回收CO2的工艺,含CO2含量小于01MPA的烟道气进入洗涤塔,经引风机进入吸收塔底部,经富液。

2、泵进入再生气冷凝器,再进入贫富液换热器,经再生塔顶部喷洒入塔;吸收液分解释放出CO2,由所述再生塔塔顶流出,进入再生器冷凝器,再进入CO2分离器;吸收塔内吸收液为混合醇胺溶液,缓蚀剂为无机类铜盐、有机酸或有机盐,抗氧化降解剂为低价态含氧有机酸盐;所述工艺在解决了设备腐蚀问题,大大降低生产建设成本和运行成本,解决了气体中氧含量高对溶液的氧化问题,使原有工艺中所使用的乙醇溶液不会被降解,降低生产运行费用;具有吸附速度快、吸收能力强、CO2纯度高、投资少等优点。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图1页CN102302891A1/1页21一种低分压。

3、混合气体回收CO2的工艺,烟道气(A)进入洗涤塔(1),经引风机(2)进入吸收塔(3)底部,经富液泵(4)进入再生气冷凝器(9),再进入贫富液换热器(7),经再生塔(6)顶部进入;所述再生塔(6)装有吸收液,所述吸收液吸收CO2后并分解释放出再生CO2,再由所述再生塔(6)塔顶流出,进入再生器冷凝器(9),进入再生CO2分离器(11),其特征在于吸收塔(3)内吸收液为混合醇胺溶液,缓蚀剂为无机类铜盐、有机酸或有机盐,抗氧化降解剂为低价态含氧有机酸盐。2根据权利要求1所述的一种低分压混合气体回收CO2的工艺,其特征在于所述混合醇胺溶液为一乙醇胺与立体障碍醇胺的混合液。3根据权利要求1所述的一种低。

4、分压混合气体回收CO2的工艺,其特征在于所述吸收塔(3)设专用洗涤液段(15),洗涤液经洗涤液泵(12)加压至065MPA后,进入洗涤液冷却器(13),再进入吸收塔(3)上部,洗涤液在洗涤段(15)中循环使用。4根据权利要求1所述的一种低分压混合气体回收CO2的工艺,其特征在于所述再生塔(6)底部设置蒸汽再沸器(14)。5根据权利要求1所述的一种低分压混合气体回收CO2的工艺,其特征在于所述缓蚀剂为碳酸铜、PSAP(聚天冬氨酸)、PESA(聚环氧琥珀酸)、2,4己二烯酸钾或线性庚醇钠。6根据权利要求1所述的一种低分压混合气体回收CO2的工艺,其特征在于所述抗氧化降解剂为草酸钠或羧酸钠。7根据权。

5、利要求2所述的一种低分压混合气体回收CO2的工艺,其特征在于所述立体障碍醇胺具有如下结构。8根据权利要求4所述的一种低分压混合气体回收CO2的工艺,其特征在于所述蒸汽再沸器(14)采用047MPA,150的蒸汽对再生塔(6)底溶液加热。权利要求书CN102302889ACN102302891A1/4页3一种低分压混合气体回收CO2的工艺技术领域0001本发明公开了一种低分压混合气体回收CO2的工艺。背景技术0002低分压CO2气体是指CO2分压小于01MPA的混合气体,如烟道气、石灰窑气、高炉气、煤气、碱厂碳化尾气和强化石油开采伴生气等。国内外低分压CO2回收主要采用MEA(一乙醇胺)法。目前。

6、国内采用MEA法回收烟道气中CO2装置有数十套。000350年代,美国为适应酸性天然气的净化,开发了GIRBOTOL法乙醇胺法,一乙醇胺法(MEA)法即属其中之一,适用于CO2及H2S,早期的GIRBOTOL法是采用三乙醇胺水溶液,但后来几乎完全由一乙醇胺所代替。其主要优点(1)溶液对CO2的吸收能力高,对其他组份的吸收能力低;(2)对CO2的吸收速度快;(3)解吸彻底,贫液中CO2含量可低于500PPM。0004(4)吸收过程中的循环量较低,动力消耗也小。0005主要的缺点是(1)再生所需的热量大;(2)对碳钢的热交换设备腐蚀严重;(3)不适宜从含氧气量较高的尾气中回收CO2;(4)溶液易发。

7、生氧化降解和高温降解;(5)溶液消耗量较大;国外针对MEA法存在的问题,开发了一系列胺保护技术,具有代表性的是道化学公司的FT1技术及FS1溶剂,在一定程度上解决了设备腐蚀、能耗高等问题。国内泸天化集团有限公司引进了FT1技术,但实际应用情况为胺耗、能耗较高,溶剂昂贵且依赖进口。根据理论分析和实际使用,FT1技术并没有从根本上解决胺降解及能耗高等技术问题。发明内容0006有鉴于此,本发明的目的在于提供一种低分压混合气体回收CO2的工艺。0007一种低分压混合气体回收CO2的工艺,烟道气进入洗涤塔,经引风机进入吸收塔底部,经富液泵进入再生气冷凝器,再进入贫富液换热器,经再生塔顶部喷洒入塔;吸收液。

8、分解释放出CO2,由所述再生塔塔顶流出,进入再生器冷凝器,再进入CO2分离器,其特征在于吸收塔内吸收液为混合醇胺溶液,缓蚀剂为无机类铜盐、有机酸或有机盐,抗氧化降解剂为低价态含氧有机酸盐。0008进一步,所述混合醇胺溶液为一乙醇胺与立体障碍醇胺的混合液;进一步,所述吸收塔设专用洗涤液段,洗涤液经洗涤液泵加压至065MPA后,进入洗涤液冷却器,再进入吸收塔上部,洗涤液在洗涤段中循环使用;进一步,所述再生塔底部设置蒸汽再沸器;说明书CN102302889ACN102302891A2/4页4进一步,所述缓蚀剂为碳酸铜、PSAP(聚天冬氨酸)、PESA(聚环氧琥珀酸)、2,4己二烯酸钾或线性庚醇钠;进。

9、一步,所述低价态含氧有机酸盐为草酸钠或羧酸钠;进一步,所述立体障碍醇胺具有如下结构进一步,所述蒸汽再沸器采用047MPA,150的蒸汽对再生塔底溶液加热。附图说明0009附图为本发明工艺路线图。0010附图标记1洗涤塔;2引风机;3吸收塔;4富液泵;5贫液泵;6再生塔;7贫富液换热器;8贫液冷却器;9再生气冷凝器;10CO2水冷器;11CO2分离器;12洗涤液泵;13洗涤液冷却器;14蒸汽再沸器;15洗涤液段。具体实施方式0011图为本发明工艺路线图,下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。0012烟道气进入洗涤塔1与自塔顶喷淋的冷却水逆流接触,气体被洗涤、冷却,自所述洗涤塔1的底部排出。

10、的洗涤水B循环使用,由所述洗涤塔1的顶部排出的气体温度降至40后,经引风机2升压后进入CO2吸收塔3底部。所述CO2吸收塔3的底部内加入混合醇胺溶液,进入所述吸收塔3的气体中的CO2被吸收。0013上述过程中,所述混合醇胺溶液吸收CO2达到平衡后形成的溶液称为富液,所述富液自CO2吸收塔3塔底由富液泵4抽出后进入再生气冷凝器9与再生塔6顶部出来的气体交换热量,富液进入贫富液换热器7,再到所述再生塔6的顶部,通过喷头喷淋入塔。在所述再生塔6内,混合醇胺溶液中分解释放出CO2,CO2进入所述再生气冷凝器9,出再生气冷凝器9的气体进入CO2水冷却器11,所述出再生气冷却至40后进CO2分离器11。0。

11、014为了减少系统中混合醇胺溶液损耗,所述吸收塔3设计专用洗涤液段15进行洗涤,洗涤液经洗涤液泵12加压至065MPA后,进入洗涤液冷却器13进行降温,然后进入所述吸收塔3洗涤液上部,从下部出来后进入洗涤液储槽,如此循环使用。0015所述再生塔6底部设置一个蒸汽再沸器14,采用047MPA,150的蒸汽对塔底溶液加热,以保证塔底温度。0016由所述再生塔底部6引出的贫液经贫富液换热器7进行换热,经贫液泵5以及贫液冷却器8进一步降温,最后送入CO2吸收塔3上部喷淋入塔内。0017所述混合醇胺溶液、缓蚀剂和抗氧化降解剂在具体实施过程中,如下表所示说明书CN102302889ACN102302891。

12、A3/4页5实施例1在实施过程中,吸收液仅加入MEA和ISTII,讨论草酸钠(ISTII)的加入,对MEA抗氧化降解效果的影响,如下表所示由表2可知,在MEA浓度一定的条件下,ISTII添加量为003时就有抗氧化效果,添加量012时,抗氧化效果更好。0018实施例2在实施过程中,吸收液仅加入MEA和ISTIII,讨论立体障碍醇(ISTIII)的加入,对MEA抗氧化降解效果的影响,如下表所示由表4可知,在180分钟内,ISTIII不与O2反应,随着反应时间延长,ISTIII与O2有一定的副反应,但速度较慢。因此,ISTIII具有较好的抗氧化性能。0019实施例3在实施过程中,吸收液加入MEA、I。

13、STI、ISTII和ISIII,讨论立体障碍醇(ISIII)、碳酸铜(ISTI)的加入,对MEA抗氧化降解效果、CO2吸收效果及抗腐蚀效果的影响,如下表所示说明书CN102302889ACN102302891A4/4页6从表中可以看出,MEA水溶液对碳钢不较强的腐蚀性,在MEA水溶液中加入ISTII复合剂后,其防腐效果相当好;ISTIII水溶液对碳钢腐蚀性较小,而ISTIII和MEA混合液中加入ISTI腐效果更好,腐蚀速率小01MM/A。0020上表可知,吸收液包括MEA、ISTI、ISTII和ISTIII时,不仅胺降解率最低、吸收CO2吸收量最大,而且腐蚀速率最小。0021所述发明开发了一种缓蚀剂ISTI抗氧化剂ISTII,解决了胺水溶液回收含氧气体中CO2时的氧化降解问题,用复合胺溶液作吸收剂,提高CO2吸收能力。确定了一组复合溶液,使吸收液对碳钢腐蚀速率小于01MM/A,解决了设备腐蚀问题。说明书CN102302889ACN102302891A1/1页7图1说明书附图CN102302889A。

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