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變壓吸附技術(shù)回收二氧化碳的方法
2021-09-25 11:26:52
變壓吸附技術(shù)就是對混合氣中各氣體組分選擇性吸附及各組分在吸附劑上的吸附容量隨壓力的變化而呈現(xiàn)差異的特性實現(xiàn)混合氣體的分離或提純。變壓吸附分離技術(shù)正在加速占領(lǐng)工業(yè)氣體分離的市場。所以進一步研究變壓吸附技術(shù)具有十分重要的作用，二氧化碳回收設(shè)備。
溫室氣體CO2是一種重要的化工原料，可以應(yīng)用在食品、輕工、冶金、化工、醫(yī)藥等行業(yè)，向大氣中排放不僅污染環(huán)境，也造成資源浪費。因此回收相關(guān)生產(chǎn)裝置的二氧化碳尾氣，是一種利國利民的好事，且具有一定的經(jīng)濟效益。合成氨廠變壓吸附脫碳尾氣中CO2的體積分?jǐn)?shù)達到85％左右，完全可以回收加工后作為一種產(chǎn)品。
目前回收提濃CO2氣體的方法有溶劑法、膜分離法、變壓吸附（PSA）法、精餾法等方法。其中溶劑法投資大、流程長、能耗高、設(shè)備腐蝕嚴(yán)重、開停車麻煩、運行費用高。膜分離法回收CO2，成本高，長期運行的可靠性有待進一步解決。精餾法能耗相對較高，產(chǎn)品回收率低，應(yīng)用更少。相對而言，國內(nèi)目前CO2的回收采用變壓吸附法的較多。
回收二氧化碳技術(shù)方案
技術(shù)方案一:該技術(shù)方案的工藝流程為合成氨裝置變壓吸附脫碳尾氣首先經(jīng)過緩沖罐將其中的水分、固體雜質(zhì)進行初步分離后，進行壓縮。因為壓縮后氣體溫度升高，經(jīng)利用部分液體CO2產(chǎn)品或裝置其它設(shè)備的尾氣將其降低溫度后，再次將其中的水分等雜質(zhì)脫除出來。經(jīng)壓縮、分離大多數(shù)雜質(zhì)后的氣體可以進入變壓吸附裝置，進行提濃操作，將其中大部分的雜質(zhì)氣體脫除掉。經(jīng)變壓吸附后的CO2氣體因為仍含有部分雜質(zhì)氣體，尤其是含硫化合物，需要再經(jīng)過脫硫工序?qū)⑵渲械暮蚧衔锩摮?。脫硫后的CO2氣體再經(jīng)過冷卻液化后，將其中不能液化的氣體分離開來，就可以作為產(chǎn)品儲運。
技術(shù)方案二: 該技術(shù)方案的工藝流程為原料氣經(jīng)緩沖后，進行壓縮，利用其它設(shè)備的中間產(chǎn)品將氣體降溫后，送入脫硫裝置，將其中的有機硫以及無機硫都脫除干凈，利用液化CO2后剩余的冷量將氣體初步降溫后，將其中的水分等雜質(zhì)脫除掉，然后進行液化。液化完畢后，將其中不凝氣等分離出來，即可作為產(chǎn)品，二氧化碳回收設(shè)備。
技術(shù)方案三:該技術(shù)方案的工藝流程為原料氣經(jīng)初步分離其中的水分、固體雜質(zhì)等后，進行一次壓縮，再進入脫硫裝置，將其中的有機硫以及無機硫都脫除干凈，然后再進行二次壓縮，壓縮后，再將其中的水分等分離出來，然后才進入PSA 裝置，其作用是對微量雜質(zhì)進行深度脫除以及將原料氣中水份進行干燥。經(jīng)干燥及脫除雜質(zhì)后的原料氣再進入冷凍系統(tǒng)進行液化，將其中的有效成分CO2液化后，無效成分在提純裝置中分離出來，此時即成為產(chǎn)品。 
針對三個技術(shù)方案提供的初步方案進行分析，認(rèn)為脫硫是必須的，且是在變壓吸附之前就進行，這樣可減少吸附劑和其它工段的催化劑的中毒，因此技術(shù)方案1 相對而言需要調(diào)整。
在整套裝置運轉(zhuǎn)過程中，不同設(shè)備的溫差較大，因此需要考慮能耗問題，將能量消耗控制在較低，換熱過程要充分考慮到放空尾氣、原料氣、壓縮后相對溫度較高的氣體、產(chǎn)品等的冷量、熱量回收利用問題。因此技術(shù)方案2 在用能上是合適的。工藝路線簡單，相對而言則投資省，但在一定程度上不能保障產(chǎn)品的純度，經(jīng)對三種技術(shù)方案的調(diào)查，技術(shù)供應(yīng)商進行實地考察以及業(yè)績考察，發(fā)現(xiàn)這三種技術(shù)方案業(yè)績都沒有問題，產(chǎn)品質(zhì)量合格，因此投資少、工藝流程短的相對更合適一些，技術(shù)方案2 相對更合適。
變壓吸附為常用的CO2回收技術(shù)，也是應(yīng)用較廣的回收技術(shù)；原料氣在加工過程中，一步適當(dāng)去掉其中的固體雜質(zhì)以及水分后，第二步應(yīng)當(dāng)壓縮后脫硫，再進行變壓吸附，這樣更有利于降低生產(chǎn)費用，防止降低催化劑及吸附劑的使用壽命；在產(chǎn)品質(zhì)量相當(dāng)?shù)那闆r下，綜合能耗低的工藝路線應(yīng)優(yōu)先考慮；生產(chǎn)過程中為保障產(chǎn)品氣體的純度，少采用甚至不采用含潤滑油的動力設(shè)備，例如壓縮機采用無油潤滑壓縮機等。
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