一種從工業(yè)廢氣中回收二氧化碳的方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及工業(yè)廢氣處理領(lǐng)域，具體涉及一種從工業(yè)廢氣中回收二氧化碳的方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]全球氣候變暖已經(jīng)成為人類面臨的最大規(guī)模的環(huán)境問(wèn)題，越來(lái)越受到世界各國(guó)政府和人民的關(guān)注。目前，減排和捕集溫室氣體是科技領(lǐng)域最活躍的攻關(guān)課題之一。0)2分離捕集技術(shù)一般包括溶劑吸收法、物理吸附法、膜分離法、低溫分離法和o2/co2循環(huán)燃燒法等。工業(yè)排放廢氣、鍋爐煙氣中CO2濃度低，大約5%?15%，CO2捕集回收困難，成本較高。
[0003]現(xiàn)有的0)2撲集技術(shù)通常是利用對(duì)CO 2吸收能力強(qiáng)，即溶解度大的物理或化學(xué)溶劑，在一定壓力下吸收含碳廢氣中的CO2，含碳廢液減壓加熱解析出0)2氣，獲得再生氣。再生氣可以單獨(dú)加壓去生產(chǎn)尿素。但是目前還沒(méi)有適用于尿素工廠的便捷、節(jié)能的0)2回收方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種適合于尿素生產(chǎn)工廠應(yīng)用的反應(yīng)過(guò)程簡(jiǎn)便、節(jié)能的將工業(yè)廢氣中的二氧化碳回收利用的方法。
[0005]本發(fā)明的第二個(gè)目的在于提供一種工業(yè)廢氣處理系統(tǒng)。
[0006]為達(dá)到以上目的，本發(fā)明提供了一種從工業(yè)廢氣中回收二氧化碳的方法，包括以下步驟:
[0007]步驟一:將工業(yè)廢氣經(jīng)過(guò)脫硫處理并冷卻至20_30°C后與氨水在0.1-3.0MPa下接觸獲得碳酸氫銨水溶液和尾氣，將尾氣進(jìn)行脫鹽水洗滌后排放；
[0008]步驟二:將步驟一獲得的碳酸氫銨水溶液加壓至1.7-3.0MPa后通入中壓甲銨轉(zhuǎn)化器與氨氣接觸獲得中壓甲銨溶液；
[0009]步驟三:將所述中壓甲銨溶液通入尿素生產(chǎn)裝置，用于生產(chǎn)尿素。
[0010]可選的，所述工業(yè)廢氣為尿素生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣，其中，二氧化碳的含量為5-15%。
[0011]可選的，步驟二中所述氨氣為尿素生產(chǎn)過(guò)程中分離自精餾塔的含氨氣工藝氣。
[0012]本發(fā)明提供了一種工業(yè)廢氣處理系統(tǒng)，包括:
[0013]二氧化碳吸收塔⑴、尾氣清洗器(2)、碳銨升壓泵(3)、液力噴射泵(4)、中壓甲銨轉(zhuǎn)化器(5)。
[0014]可選的，所述二氧化碳吸收塔⑴中設(shè)置有浮動(dòng)填料(11)、廢氣入口(12)、尾氣出口(13)、氨水進(jìn)液口(14)、碳酸氫銨水溶液出口(15)，其中，所述浮動(dòng)填料(11)為非金屬空心球或?qū)嵭那颉?br>[0015]可選的，所述廢氣入口(12)設(shè)置于二氧化碳吸收塔⑴的下部，氨水進(jìn)液口(14)設(shè)置于二氧化碳吸收塔(I)的上部，尾氣出口(13)設(shè)置于二氧化碳吸收塔(I)的頂部并通過(guò)管路與設(shè)置于尾氣清洗器(2)下部的尾氣入口(21)連接；所述尾氣清洗器(2)中還設(shè)置有洗滌水入口(22)、尾氣排放口(23)和浮閥塔板(24)。
[0016]可選的，所述中壓甲銨轉(zhuǎn)化器(5)上部設(shè)置有碳酸氫銨液入口(51)、下部設(shè)置有氨氣入口(52)、中壓甲銨溶液出口(53)。
[0017]可選的，所述碳酸氫銨水溶液出口(15)與碳銨升壓泵(3)連接，所述碳銨升壓泵
(3)的另一端通過(guò)碳酸氫銨管路(8)與碳酸氫銨入口(51)連接。
[0018]可選的，所述系統(tǒng)還包括與中壓甲銨溶液出口(53)連接的高壓甲銨泵(6)、所述高壓甲銨泵(6)的另一端與尿素合成系統(tǒng)連接。
[0019]可選的，所述氨氣入口(52)通過(guò)氨氣管路(9)與尿素精餾塔(7)連接。
[0020]本發(fā)明所提供的方法以含5%?15% CO2的工業(yè)廢氣作為起始原料，利用工廠廢氨水，將CO2回收并用于尿素生產(chǎn)，避免了現(xiàn)有的回收方法中存在的CO2的封存問(wèn)題。該方法無(wú)需從外界引入原料，對(duì)廢氣進(jìn)行了有效的再利用。本發(fā)明回收的工藝涉及的反應(yīng)過(guò)程簡(jiǎn)單、易操作，減少了廢氣0)2的排放，環(huán)境友好，而且達(dá)到了尿素增產(chǎn)的實(shí)際效益，具有良好的應(yīng)用前景。
【附圖說(shuō)明】
[0021]附圖是用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分，與下面的【具體實(shí)施方式】一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0022]圖1是本發(fā)明所述系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]附圖標(biāo)記說(shuō)明:
[0024]1:二氧化碳吸收塔；11:浮動(dòng)填料；12:廢氣入口 ；13:尾氣出口 ；14:氨水進(jìn)液口 ；15:碳酸氫銨水溶液出口 ；
[0025]2:尾氣清洗器；21:尾氣入口 ；22:洗滌水入口 ；23:尾氣排放口 ；24:浮閥塔板；25:氨水返回管路；
[0026]3:碳銨升壓泵；4:液力噴射泵；
[0027]5:中壓甲銨轉(zhuǎn)化器；51:碳酸氫氨入口 ；52:氨氣入口 ；
[0028]53:中壓甲銨溶液出口 ；54:冷卻系統(tǒng)；55:氣相出口 ；
[0029]6:尚壓甲錢栗；7:尿素精飽塔；
[0030]8:碳酸氫銨管路；81:中壓碳銨返回噴射器；
[0031]9:氨氣管路。
【具體實(shí)施方式】
[0032]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的【具體實(shí)施方式】?jī)H用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0033]本發(fā)明提供了一種從工業(yè)廢氣中回收二氧化碳的方法，包括以下步驟:
[0034]步驟一:將工業(yè)廢氣經(jīng)過(guò)脫硫處理并冷卻至20_30°C后與氨水在0.1-3.0MPa下接觸獲得碳酸氫銨水溶液和尾氣，將尾氣進(jìn)行脫鹽水洗滌后排放；
[0035]步驟二:將步驟一獲得的碳酸氫銨水溶液加壓至1.7-3.0MPa后通入中壓甲銨轉(zhuǎn)化器與氨氣接觸獲得中壓甲銨溶液；
[0036]步驟三:將所述中壓甲銨溶液通入尿素生產(chǎn)裝置，用于生產(chǎn)尿素。
[0037]優(yōu)選的，步驟一中接觸的條件為22_28°C，0.2-2.0MPa0
[0038]其中，在步驟一中，相對(duì)于每立方米的工業(yè)廢氣，氨水的用量為1-5升。
[0039]在本發(fā)明所提供的方法中，所述工業(yè)廢氣為含有二氧化碳的工業(yè)廢氣，二氧化碳的含量可以為5-15% (體積百分含量)。優(yōu)選的情況下，所述工業(yè)廢氣為尿素生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣，其中，二氧化碳的含量為5-15% (體積百分含量)。
[0040]本發(fā)明所提供的方法對(duì)于將工業(yè)廢氣進(jìn)行脫硫處理的方法沒(méi)有特別的要求，只要能夠?qū)U氣中的硫含量脫至5ppmv以下即可，例如可以采用氧化鐵脫硫劑或活性炭脫硫方法。
[0041]其中，所述氨水的濃度可以為5-25% (質(zhì)量百分含量)，優(yōu)選的情況下，為了獲得更好的工業(yè)廢棄物處理利用效果，所述氨水可以為含氨廢水，例如可以為收集自褐煤(或煙煤)固定床加壓氣化排出的含氨廢水。
[0042]其中，相對(duì)于每立方米的工業(yè)廢氣，氨水的用量為1-5升。工業(yè)廢氣的通入速度視回收的含氨廢水的量及氨濃度而定。
[0043]其中，所述尾氣中氨氣含量小于18mg/Nm3達(dá)到大氣排放標(biāo)準(zhǔn)。
[0044]所述碳酸氫銨水溶液的濃度為20-80克/升。
[0045]本發(fā)明所提供的方法對(duì)于對(duì)尾氣進(jìn)行清洗的方法沒(méi)有特別的限制，例如可以采用氧化鐵脫硫劑或活性炭脫硫方法。
[0046]可選的，步驟二中所述氨氣為尿素生產(chǎn)過(guò)程中分離自精餾塔的含氨氣工藝氣的量沒(méi)要求，只要使得通入的冊(cè)13經(jīng)反應(yīng)后，得到的甲胺溶液濃度達(dá)標(biāo)即可。
[0047]步驟二中接觸的溫度條件為20_30°C。碳酸氫銨的通入速度可以根據(jù)回收的含氨廢水的量及氨濃度進(jìn)行調(diào)整。
[0048]在步驟三中，將中壓甲銨溶液通入尿素生產(chǎn)系統(tǒng)中用于后續(xù)生產(chǎn)尿素，所述中壓甲銨溶液的濃度為60-80% (質(zhì)量百分含量)。
[0049]如圖1所示，本發(fā)明的工業(yè)廢氣處理系統(tǒng)，包括:
[0050]二氧化碳吸收塔1、尾氣清洗器2、碳銨升壓泵3、液力噴射泵4、中壓甲銨轉(zhuǎn)化器5。
[0051]其中，所述二氧化碳吸收塔I中設(shè)置有浮動(dòng)填料11、廢氣入口 12、尾氣出口 13、氨水進(jìn)液口 14、碳酸氫銨水溶液出口 15，其中，所述浮動(dòng)填料11為非金屬空心球或?qū)嵭那颉?br>[0052]其中，所述浮動(dòng)填料11的作用在于在塔頂噴淋的氨水重力作用以及塔底上升氣流的推力作用下，通過(guò)填料內(nèi)件不斷浮動(dòng)，使氣液兩相更充分的接觸，提高CO2吸收效率與除塵效率。
[0053]所述廢氣入口 12設(shè)置于二氧化碳吸收塔I的下部，氨水進(jìn)液口 14設(shè)置于二氧化碳吸收塔I的上部，尾氣出口 13設(shè)置于二氧化碳吸收塔I的頂部并通過(guò)管路與設(shè)置于尾氣清洗器2下部的尾氣入口 21連接。所述尾氣清洗器2中還設(shè)置有洗滌水入口 22、尾氣排放口 23和浮閥塔板24，浮閥塔板的數(shù)量沒(méi)有特別的限制，可以為單層，浮閥塔板的結(jié)構(gòu)可以按照不同氣量負(fù)荷進(jìn)行調(diào)整。
[0054]在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，脫硫后的工業(yè)廢氣通過(guò)液力噴射泵4經(jīng)廢氣入口 12進(jìn)入二氧化碳吸收塔1，氣體向上流動(dòng)通過(guò)浮動(dòng)填料11的作用與經(jīng)由氨水進(jìn)液口 14輸入的氨水逆流接觸，進(jìn)行傳質(zhì)反應(yīng)，尾氣通過(guò)尾氣出口 13經(jīng)管路和尾氣入口 21進(jìn)入尾氣清洗器2，碳酸氫銨水溶液經(jīng)碳酸氫銨水溶液出口 15運(yùn)輸至碳銨升壓泵3。在尾氣清洗器中，利用經(jīng)洗滌水入口 22進(jìn)入的洗滌水對(duì)尾氣進(jìn)行清洗，清洗后的尾氣通過(guò)尾氣排放口 23排出。二氧化碳吸收塔I和尾氣清洗器2之間還可以設(shè)置有氨水返回管路25，用于將在清洗器2中經(jīng)脫鹽水清洗后得到的氨水返回二氧化碳吸收塔I進(jìn)行再利用。<