一种从工业尾气中浓缩CO2的方法技术

本发明专利技术涉及二氧化碳浓缩技术领域，公开了一种从工业尾气中浓缩CO2的方法，所述工业尾气中含水，使用依次连接的脱水装置和吸附浓缩CO2装置，其方法包括如下步骤：（1）脱水：工业尾气先进入脱水装置进行脱水；（2）浓缩CO2：未被吸附的气体从脱水装置顶部脱出，经过加热后，进入吸附浓缩CO2装置，CO2被CO2吸附剂吸附并浓缩，降温后由真空抽出，得到浓缩CO2产品。本发明专利技术可以提高CO2的分离效率和浓缩CO2产品的浓度；大幅度降低CO2浓缩的动力消耗，节能减排。节能减排。节能减排。

【技术实现步骤摘要】
一种从工业尾气中浓缩CO2的方法


[0001]本专利技术涉二氧化碳浓缩
，更具体地说，本专利技术是一种从工业尾气中浓缩CO2的方法。

技术介绍

[0002]随着工业化进程的发展，我国二氧化碳作为废气的排放量每年已愈100亿吨。二氧化碳的来源主要有天然气开采及其燃烧、合成氨生产、石油炼制工业、炼钢工业、锅炉燃烧、焦炭及重油燃烧等，过量二氧化碳的排放会造成温室效应，给环境带来很大危害。因此，控制二氧化碳的排放量以及对排放的二氧化碳回收、利用，已成为世界各国十分关注的问题。
[0003]这些含CO2的工业尾气都存在气体压力低、含水量高、CO2含量低等特点，给这些气源中CO2的回收、利用带来了很大的难度。近年来，关于这些尾气中回收、提纯CO2的工艺也在不断地开发，包括膜分离工艺、压缩液化工艺、吸附提纯工艺等。其中，吸附提纯工艺是近十几年来应用比较广泛的脱碳工艺，具有适应性好、自动化程度高、吸附剂使用周期长等优点，因而得到广泛应用，但仍存在吸附分离效率及浓度较低的弊端。
[0004]公开号为CN103055659B的中国专利技术专利公开了一种捕集烟道气中二氧化碳系统和方法，其中方法包括先进行气体吸附步骤，然后进行气体解吸步骤；系统包括多层变压吸附装置，所述多层变压吸附装置含有至少一个吸附床，每个吸附床含有至少一层水蒸气吸附层和至少一层二氧化碳吸附层；所述水蒸气吸附层在所述二氧化碳吸附层的下方，使烟道气先通过水蒸气吸附层，然后通过二氧化碳吸附层。其不足之处在于使用的多层变压吸附装置为装填多层吸附剂的变压吸附装置，在同一个吸附塔内同时脱水和浓缩二氧化碳，且采用冲洗步骤，因此需要严格控制进入的水蒸汽含量和较高的解析真空度，该方法降低了二氧化碳提纯效率，增大了二氧化碳提纯所需的动力消耗。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供了一种从工业尾气中浓缩CO2的方法，将脱水工艺结合吸附浓缩CO2工艺，通过控制具体的工艺步骤，提高吸附分离效率和最终产品CO2的浓度，降低能耗，易于实现工业化。
[0006]本专利技术的目的通过以下技术方案予以实现。
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种从工业尾气中浓缩CO2的方法，所述工业尾气中含水，使用依次连接的脱水装置和吸附浓缩CO2装置，其方法包括如下步骤：(1)脱水：工业尾气先进入脱水装置进行脱水；(2)浓缩CO2：未被吸附的气体从脱水装置顶部脱出，经过加热后，进入吸附浓缩CO2装置，CO2被CO2吸附剂吸附并浓缩，降温后由真空抽出，得到浓缩CO2产品。
[0008]本专利技术中采用的工业尾气所含CO2浓度较低，常规的工艺方法的分离效率较低，现采用先脱水再变压吸附浓缩CO2的方法进行浓缩，可得到CO2不小于85％的产品，分离效率得到极大的提高。并且本方法使用的能耗低，易于实现工业化。
[0009]将高含水量的工业尾气先进入脱水装置进行脱水，未被吸附的气体从塔顶部出来，经过加热后再进入吸附浓缩CO2装置。加热的目的是CO2吸附剂对CO2的吸附力太强，提高进气温度可以克服部分吸附力，减轻CO2吸附剂再生及真空抽出浓缩CO2产品的动力消耗。如果进入吸附浓缩CO2装置的气体不加热，抽真空再生时就需要非常高的动力消耗。另外，将被吸附CO2气体，需要经过冷却器降温后再抽真空，这是为了保证真空泵的抽气能力，降低能耗。因为，高温气体的分子间距大，相同体积的高温气体的实际分子数量少，不进行降温会严重影响抽真空的效率，相当于真空泵做虚功而加大能耗。
[0010]作为优选，步骤(2)中，经过加热后的气体温度为65～100℃；所述CO2吸附剂为硅胶、活性炭、4A分子筛、5A分子筛和13X分子筛的一种或多种组合；所述降温的温度为不超过45℃；所述真空的真空度为绝压30～50KPa；所述浓缩CO2产品的CO2浓度为不小于85％。
[0011]控制气体进入吸附浓缩CO2装置的加热温度，可以使CO2吸附剂保持高的再生效率，进而可以在后续抽真空时降低真空度，在较低的绝压30～50KPa真空度下即可实现较高的产品CO2浓度，最终降低能耗。加热后的气体温度为65℃以下时，不能达到85％以上的产品CO2浓度，且CO2吸附剂再生效果差，需要较大的真空度才能实现再生。加热后的气体温度高于100℃时，CO2吸附剂的吸附量很小，不利于提高CO2的分离效率和工业化应用。控制抽真空前的降温温度也是为了降低抽真空动力消耗，且在该温度下的CO2吸附剂的再生效率可以维持在一个较高状态。
[0012]作为优选，所述步骤(1)中，工业尾气先进入脱水装置进行脱水为：将工业尾气进行加压，之后冷却到常温后进入脱水装置，工业尾气中的水分经脱水吸附剂吸附进行脱水，脱水吸附剂经过再生过程再生而重复利用。
[0013]作为优选，所述加压的压力为绝压130～150KPa；所述脱水吸附剂为活性氧化铝、硅胶、3A分子筛、4A分子筛和13X分子筛的一种或多种组合。
[0014]作为优选，所述再生过程包括抽真空过程；所述抽真空过程为将脱水吸附剂中的被吸附水分从脱水装置的底部真空抽出。
[0015]作为优选，所述再生过程包括依次进行的热吹过程和冷吹过程。
[0016]作为优选，所述热吹过程为直接加热脱水吸附剂并带出水分或者先加热步骤(2)中未被CO2吸附剂吸附的穿透气，再通入脱水装置中，加热脱水吸附剂并带出水分。热吹过程是需要高温气体来把脱水吸附剂加热并带出水分，直接用除尘后的200～250℃的高温烟气，通过引风机抽到吸附塔内，对脱水吸附剂加热并带出水分，气体又送回到锅炉系统中的脱硫之前。或者是采用除尘后的200～250℃的高温烟气加热经吸附浓缩CO2装置后的穿透气，把穿透气加热到120～150℃，再通过引风机进入到脱水装置内对脱水吸附剂加热并带出水分，并可直接排放。这两种热吹方式均无需外加蒸汽，减少能耗。
[0017]作为优选，所述冷吹过程为通入冷却后的步骤(2)中未被CO2吸附剂吸附的穿透气，使脱水吸附剂降温。
[0018]作为优选，所述方法中加热使用的热源均为除尘后、温度为200～250℃的高温烟气；所述工业尾气包括锅炉烟气、石灰窑尾气、水泥窑尾气或高炉煤气；所述脱水装置和吸附浓缩CO2装置均包括并列且数量不小于2的吸附塔。本专利技术中的方法适用于涉及锅炉烟气、石灰窑尾气、水泥窑尾气、高炉煤气等低分压、高含水量、低浓度CO2混合气浓缩CO2的工艺。
[0019]第二方面，本专利技术还提供了一种从工业尾气中浓缩CO2的方法，当所述工业尾气中不含水，其方法仅包括上述的步骤(2)。
[0020]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(1)提高CO2的分离效率和浓缩CO2产品的浓度；(2)大幅度降低CO2浓缩的动力消耗，节能减排。
附图说明
[0021]图1为本专利技术中一种从工业尾气中浓缩CO2的方法的装置连接示意图；图2为本专利技术中实施例1的装置连接示意图；图3为本专利技术中实施例2的装置连接示意图；图4为本专利技术中实施例3的装置连接示意图；图5为本专利技术中实施例4的装置连接示本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种从工业尾气中浓缩CO2的方法，其特征在于，所述工业尾气中含水，使用依次连接的脱水装置和吸附浓缩CO2装置，其方法包括如下步骤：（1）脱水：工业尾气先进入脱水装置进行脱水；（2）浓缩CO2：未被吸附的气体从脱水装置顶部脱出，经过加热后，进入吸附浓缩CO2装置，CO2被CO2吸附剂吸附并浓缩，降温后由真空抽出，得到浓缩CO2产品。2.如权利要求1所述一种从工业尾气中浓缩CO2的方法，其特征在于，步骤（2）中，经过加热后的气体温度为65~100℃；所述CO2吸附剂为硅胶、活性炭、4A分子筛、5A分子筛和13X分子筛的一种或多种组合；所述降温的温度为不超过45℃；所述真空的真空度为绝压30~50KPa；所述浓缩CO2产品的CO2浓度为不小于85%。3.如权利要求1所述一种从工业尾气中浓缩CO2的方法，其特征在于，所述步骤（1）中，工业尾气先进入脱水装置进行脱水为：将工业尾气进行加压，之后冷却到常温后进入脱水装置，工业尾气中的水分经脱水吸附剂吸附进行脱水，脱水吸附剂经过再生过程再生而重复利用。4.如权利要求3所述一种从工业尾气中浓缩CO2的方法，其特征在于，所述加压的压力为绝压130~150KPa；所述脱水吸附剂为活性氧化铝、硅胶、3A分子筛、4A分子筛和13X分子筛...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡鸿频，
申请(专利权)人：杭州东安科技有限公司，
类型：发明
国别省市：