專利名稱：一種CO₂濃縮提取返爐氣化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種從CO2再生塔濃縮提取CO2,返回碎煤固定床加壓氣化以提高 碳利用率的裝置，屬于資源再利用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
自從人類社會進入工業(yè)化生產(chǎn)以來，地球大氣層中CO2的濃度一直在以每年 1. 5X 10-6 (體積分數(shù))的速度不斷地攀升。為了控制CO2排放量的增長，最大限度地延緩 全球變暖加劇趨勢，如何降低大氣中CO2含量以及如何有效地利用CO2已經(jīng)成為許多國家的 戰(zhàn)略性研究課題。在CO2的回收利用方面人們已開發(fā)了許多可行的途徑如作為化工原料可以生產(chǎn) 尿素、甲醇、碳酸氫銨、純堿、其他碳酸鹽(脂)、水楊酸及其衍生物；二氧化碳經(jīng)化學(xué)合成制 備工業(yè)原料也取得了上述成果，但目前二氧化碳的主要用途仍利用其惰性特征，如CO2在飲 料、啤酒、煙草、農(nóng)業(yè)肥料、食品保鮮、石油開采等方面的應(yīng)用。盡管如此，同總的排放量相 比，迄今能夠得到有效利用的CO2僅占很小的一部分。CO2結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、反應(yīng)活性低，由于這一惰性特性使其化學(xué)固定和轉(zhuǎn)化受到限制，給 其進一步的綜合利用帶來很大困難。因此利用CO2作為有機合成的基本原料，其關(guān)鍵是CO2 的活化問題，不同的活化方式和活化態(tài)決定著可能被利用的反應(yīng)路線。CO2的活化方式主要 有生物活化、配位活化、光化學(xué)輻射活化、電化學(xué)還原活化、熱解活化及化學(xué)還原活化等，目 前尚未取得大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用。如果能有效地將惰性的CO2轉(zhuǎn)化為性能活潑的C0，而CO作 為通用化工合成氣的原料則能廣泛應(yīng)用于羰基合成領(lǐng)域，用來生產(chǎn)碳一化工產(chǎn)品如甲醇、 二甲醚、醋酸、甲酸、甲酸甲酯、碳酸二甲酯、DMF等。煤氣化及天然氣轉(zhuǎn)化過程中有大量的CO2生成，在后續(xù)的煤氣凈化過程中，CO2被 洗滌分離出來。目前這些CO2除化肥企業(yè)部分得到利用外，大部分作為廢氣直接排放。碎 煤固定床加壓氣化生成的粗煤氣中含有大量的CO2 (24% 36%之間)，粗煤氣經(jīng)凈化裝置， 利用低溫甲醇溶液對H2S、C02有選擇吸收的特性，分別脫出粗煤氣中的氣態(tài)輕質(zhì)油、H2S、CO2 等，使煤氣得到凈化，吸收了 H2S、CO2的甲醇溶液，經(jīng)再生后循環(huán)利用，再生脫出的H2S去硫 回收裝置，CO2 (70% 80%之間)氣體經(jīng)洗滌后作為廢氣直接排入大氣，不但造成了極其嚴 重的大氣污染，而且對寶貴的碳資源來說是一種巨大的浪費。如何能夠?qū)O2充分地利用， 已經(jīng)是一個關(guān)乎國際氣溫變暖的大問題。發(fā)明內(nèi)容本實用新型為解決現(xiàn)有碎煤固定床加壓氣化工藝中碳利用率低、蒸汽耗量大、污 水處理負荷高，凈化工藝中CO2廢氣直接排放，碳資源(CO2)浪費，污染環(huán)境等問題，提供了 一種提高CO2濃度及產(chǎn)量，并將其回用至碎煤固定床加壓氣化爐，以提高CO產(chǎn)量及濃度的 CO2濃縮提取返爐氣化裝置。技術(shù)方案一種CO2濃縮提取返爐氣化裝置，包括如下工序凈化CO2閃蒸塔II段 降壓閃蒸濃縮提取工序裝置通過管道連接甲醇及冷量回收工序裝置，冷量回收工序裝置通過管道與CO2壓縮返爐工序裝置連接，CO2壓縮返爐工序裝置通過管道與CO2返爐氣化工序 裝置連接。所述的凈化CO2閃蒸塔II段降壓閃蒸濃縮提取工序裝置為管道(1)與CO2閃蒸 塔II段(2)相連接，閃蒸氣管道(4)的一端與閃蒸塔的上端連接，在閃蒸氣管道(4)上設(shè) 置有壓力控制器(3)。所述的甲醇及冷量回收工序裝置為閃蒸氣管道(4)的另一端與高效氣液分離器 (5)連接，高效氣液分離器(5)與CO2閃蒸塔III段(14)由管道(13)相連接。高效氣液分 離器(5)與CO2換熱器(6)由管道(16)相連接，管道(7)的一端與CO2換熱器(6)的出口 端相連接。所述的0)2壓縮工序裝置為管道(7)的另一端與CO2壓縮機(8)相連接，高壓CO2 管道(9) 一端與CO2壓縮機⑶相連接，另一端與氣化劑管道(10)相連接，在高壓CO2管道 (9)上安裝有控制閥(15)。所述的CO2返爐氣化工序裝置為氣化劑管道(10)與 氣化爐(11)的底部相連接， 在氣化爐(11)的中上部設(shè)置有粗煤氣出口管道(12)。有益效果本實用新型在碎煤固定床加壓氣化的基礎(chǔ)上，給出了一種0)2濃縮提取 返爐氣化工藝裝置，克服了現(xiàn)有碎煤固定床加壓氣化工藝裝置上存在的問題，產(chǎn)生如下技 術(shù)效果1、采取CO2返爐(C02+C — 2C0)，粗煤氣中的有效氣成份(CO)得到提升，同時提高 氣化反應(yīng)碳的有效利用率。2、CO2替代部分蒸汽返爐，減少高壓蒸汽消耗，節(jié)省大量能量消 耗，同時減少污水產(chǎn)量，污水負荷大大降低。3、采用降壓閃蒸提取濃縮CO2，對原系統(tǒng)工藝流 程改動最少，避免了使用傳統(tǒng)CO2真空閃蒸或熱再生工藝，節(jié)省了大量動力設(shè)備和系統(tǒng)裝置 投資，大大降低了 CO2回收成本。4、C02返爐氣化提供了一種CO2回收利用的新途徑，減少了 CO2廢氣排放，減輕大氣環(huán)境污染問題。該裝置對我國以煤為原料的制氣法工藝來生產(chǎn)合成 化工產(chǎn)品所需的原料氣的煤化工企業(yè)具有重要意義。

圖為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中管道(1)、C02閃蒸塔II段(2)、壓力控制器(3)、閃蒸氣管道(4)、高效氣液 分離器(5) XO2換熱器(6)、管道(7) XO2壓縮機(8)、高壓CO2管道(9)、氣化劑管道(10)、 氣化爐(11)、粗煤氣出口管道(12)、管道(13)、CO2閃蒸塔III段(14)、控制閥(15)、管道。
具體實施方式
結(jié)合本實用新型的附圖，對本實用新型作進一步的說明實施例1一種CO2濃縮提取返爐氣化裝置，以碎煤固定床加壓氣化法制得粗煤氣(含有CO、 CO2, H2、CH4及H2S、N2等)，經(jīng)過凈化裝置，利用甲醇在低溫狀態(tài)下選擇吸收性能，脫出co2、 H2S等雜質(zhì)氣體，使煤氣得到凈化，吸收CO2的富CO2甲醇液進入CO2閃蒸塔，通過壓力控制 器(3)降低CO2閃蒸塔II段(2)內(nèi)閃蒸氣壓力，提高CO2閃蒸氣的流量和純度，CO2閃蒸氣 通過閃蒸氣管道(4)，經(jīng)過設(shè)置于閃蒸氣管道(4)上的壓力控制器(3)到達高效氣液分離器(5)，經(jīng)過高效氣液分離器(5)以及CO2換熱器(6)，回收甲醇和冷量，再利用CO2壓縮機(8)進行壓縮至3. 4Mpa，作為氣化劑并入氣化劑管道(10)內(nèi)，同其他的氣化劑一同送入碎煤加 壓固定床氣化爐(11)，代替部分蒸汽參與氣化反應(yīng)，CO2在氣化區(qū)約850°C的平均溫度下與 C反應(yīng)生成C0，氣化爐出口的粗煤氣中CO得到提高，經(jīng)公知的后續(xù)工藝處理，最終得到所需 的高品質(zhì)凈煤氣。實施例2一種CO2濃縮提取返爐氣化裝置，以碎煤固定床加壓氣化法制得粗煤氣(含有CO、 CO2, H2、CH4及H2S、N2等)，經(jīng)過凈化裝置，利用甲醇在低溫狀態(tài)下選擇吸附性能，脫出co2、 H2S等雜質(zhì)氣體，使煤氣得到凈化，吸收CO2的富CO2甲醇液進入CO2閃蒸塔，通過壓力控制 器(3)降低CO2閃蒸塔II段(2)內(nèi)閃蒸氣壓力，提高CO2閃蒸氣的流量和純度，CO2閃蒸氣 通過閃蒸氣管道(4)，經(jīng)過設(shè)置于閃蒸氣管道(4)上的壓力控制器(3)到達高效氣液分離器 (5)，經(jīng)過高效氣液分離器(5)以及CO2換熱器(6)，回收甲醇和冷量，再利用CO2壓縮機(8) 進行壓縮至3. IMpa，作為氣化劑并入氣化劑管道(10)內(nèi)，同其他的氣化劑一同送入碎煤加 壓固定床氣化爐(11)，代替部分蒸汽參與氣化反應(yīng)，CO2在氣化區(qū)約900°C的平均溫度下與 C反應(yīng)生成C0，氣化爐出口的粗煤氣中CO得到提高，經(jīng)公知的后續(xù)工藝處理，最終得到所需 的高品質(zhì)凈煤氣。實施例3富含CO2的低溫甲醇(溫度-34°、壓力7. 9bar(A))通過管道⑴進入CO2閃蒸塔 II段(2)，通過壓力控制器(3)，將CO2閃蒸塔II段⑵的壓力由3.2bar(A)降低到1. 5 2. Obar(A)，CO2閃蒸氣量增加了 140 150%，純度由75 85%增加到95%以上。由于降 低了閃蒸壓力，CO2閃蒸氣帶甲醇液量相應(yīng)增加，在CO2閃蒸氣管道上設(shè)置有一臺高效氣液 分離器(5)，分離出的甲醇液由管道(13)返回CO2閃蒸塔III段(14)。分離過甲醇液滴后 的CO2氣(溫度-38. 4°、壓力1. 8bar (A))進入CO2換熱器(6)回收冷量。由于0)2閃蒸氣 量大幅增加，CO2換熱器(6)的換熱面積由45m2增加到79. 2m2。復(fù)熱后的CO2閃蒸氣(溫度 5°、壓力1. 7bar(A))由管道(7)進入CO2壓縮機(8)，CO2壓力由1. 7bar(A)加壓至31 334bar(A)0通過設(shè)置在高壓CO2管道(9)上的控制閥(15)并入氣化劑管道(10)，進入氣 化爐(11)。在氣化爐(11)內(nèi)發(fā)生C02+C = C0反應(yīng)。氣化爐(11)出口粗煤氣管道(12)中 粗煤氣的CO含量提高了 3 4個百分點。本實用新型在碎煤固定床加壓氣化的基礎(chǔ)上，給出了一種CO2濃縮提取返爐氣化 工藝裝置，克服了現(xiàn)有碎煤固定床加壓氣化工藝裝置上存在的問題，產(chǎn)生如下技術(shù)效果1、 采取CO2返爐(C02+C — 2C0)，粗煤氣中的有效氣成份(CO)得到提升，同時提高氣化反應(yīng)碳 的有效利用率。2、C02替代部分蒸汽返爐，減少高壓蒸汽消耗，節(jié)省大量能量消耗，同時減少 污水產(chǎn)量，污水負荷大大降低。3、采用降壓閃蒸提取濃縮CO2，對原系統(tǒng)工藝流程改動最少， 避免了使用傳統(tǒng)CO2真空閃蒸或熱再生工藝，節(jié)省了大量動力設(shè)備和系統(tǒng)裝置投資，大大降 低了 CO2回收成本。4、CO2返爐氣化提供了一種CO2回收利用的新途徑，減少了 CO2廢氣排 放，減輕大氣環(huán)境污染問題。該裝置對我國以煤為原料的制氣法工藝來生產(chǎn)合成化工產(chǎn)品 所需的原料氣的煤化工企業(yè)具有重要意義。
權(quán)利要求一種CO2濃縮提取返爐氣化裝置，其特征在于，包括如下工序凈化CO2閃蒸塔II段降壓閃蒸濃縮提取工序裝置通過管道連接甲醇及冷量回收工序裝置，冷量回收工序裝置通過管道與CO2壓縮返爐工序裝置連接，CO2壓縮返爐工序裝置通過管道與CO2返爐氣化工序裝置連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種C02濃縮提取返爐氣化裝置，其特征在于，所述的凈化 co2閃蒸塔II段降壓閃蒸濃縮提取工序裝置為富含C02的低溫甲醇通過管道(1)進入co2 閃蒸塔II段(2)，閃蒸氣管道(4)的一端與閃蒸塔的上端連接，在閃蒸氣管道(4)上設(shè)置有 壓力控制器(3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種C02濃縮提取返爐氣化裝置，其特征在于，所述的甲醇及 冷量回收工序裝置為閃蒸氣管道(4)的另一端與高效氣液分離器(5)連接，高效氣液分 離器(5)與C02閃蒸塔III段(14)由管道(13)相連接，高效氣液分離器(5)與C02換熱器 (6)由管道(16)相連接，管道(7)的一端與C02換熱器(6)的出口端相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種C02濃縮提取返爐氣化裝置，其特征在于，所述的C02壓 縮返爐工序裝置為管道(7)的另一端與C02壓縮機(8)相連接，高壓0)2管道(9) 一端與 C02壓縮機(8)相連接，另一端與氣化劑管道(10)相連接，在高壓0)2管道(9)上安裝有控 制閥(15)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種C02濃縮提取返爐氣化裝置，其特征在于，所述的C02返 爐氣化工序裝置為氣化劑管道(10)與氣化爐(11)的底部相連接，在氣化爐(11)的中上 部設(shè)置有粗煤氣出口管道(12)。
專利摘要本實用新型為一種CO2濃縮提取返爐氣化裝置，包括凈化CO2閃蒸塔II段降壓閃蒸濃縮提取工序裝置、甲醇及冷量回收工序裝置、CO2壓縮返爐工序裝置以及CO2返爐氣化工序裝置；本裝置解決了現(xiàn)有碎煤固定床加壓氣化工藝碳利用率低、蒸汽耗量大、污水處理負荷高，凈化工藝CO2廢氣直接排放，碳資源(CO2)浪費，污染環(huán)境等問題；使CO2資源回收利用系統(tǒng)的投資大幅度減??；提高了氣化反應(yīng)碳的利用率，降低了蒸汽消耗，減少了CO2廢氣的排放和污水產(chǎn)量，保護了環(huán)境；該裝置對我國以煤為原料的制氣法工藝來生產(chǎn)合成化工產(chǎn)品所需的原料氣的煤化工企業(yè)具有重要意義。
文檔編號C10J3/72GK201614361SQ20092025877
公開日2010年10月27日 申請日期2009年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月3日
發(fā)明者任富強, 伏盛世, 劉志輝, 張曉 , 張愛民, 牛獻斌, 王彥鑫, 程延峰, 陳麗, 魯學(xué)華 申請人:河南省煤氣(集團)有限責(zé)任公司義馬氣化廠