本發(fā)明涉及co2吸收系統(tǒng)活性炭脫硫,更具體的公開了一種將工業(yè)純氧用于co2吸收系統(tǒng)活性炭脫硫方法。
背景技術(shù):
1、當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的co2脫除工藝主要有物理吸附和化學(xué)吸收兩種,化學(xué)吸收因其脫除效率高、工藝條件限制少被廣泛應(yīng)用,其中醇胺吸收co2應(yīng)用最為廣泛。
2、醇胺吸收co2后,由再生裝置再生醇胺循環(huán)使用,同時釋放吸收的co2氣體,即再生氣;再生氣中主要成分為co2,還含有少量的水、h2s等,為滿足直接排放標(biāo)準(zhǔn)或co2資源利用要求需脫除再生氣中存在的h2s。
3、活性炭脫硫因其化學(xué)、物理穩(wěn)定性高,對硫的負(fù)載量大、催化能力強、可再生性高的特點被廣泛應(yīng)用于h2s脫除,且其對co2吸附量小,co2損耗小的同時能脫除掉再生氣中的水分,干燥氣體。
4、活性炭對h2s的脫除主要分兩個步驟:物理吸附和化學(xué)吸收;物理吸附:活性炭多孔表面吸附h2s分子;化學(xué)吸收:被活性炭吸附的h2s在活性炭表面的催化作用下與氣體組分中的o2反應(yīng):
5、
6、(k為反應(yīng)速率常數(shù))反應(yīng)產(chǎn)生的硫單質(zhì)吸附在活性炭表面微孔內(nèi),h2s分子中的s從氣相轉(zhuǎn)移至固相被脫除。
7、現(xiàn)有活性炭脫h2s工藝常采用注入壓縮空氣提供o2脫硫。壓縮空氣在提供o2(體積分?jǐn)?shù)約21%)的同時還帶入了大量的n2(體積分?jǐn)?shù)約78%),n2承擔(dān)了反應(yīng)體系的部分分壓,其降低了再生氣脫硫反應(yīng)的h2s和o2的分壓,降低了h2s催化氧化反應(yīng)的反應(yīng)速率常數(shù),降低了h2s的脫除效率;
8、并且壓縮空氣帶入的n2極其穩(wěn)定不易通過反應(yīng)消耗或物理方法脫除,降低了脫硫后氣體中co2的純度,同時n2為下游的co2深度凈化系統(tǒng)帶來了更高的工作負(fù)荷,不利于co2的資源化利用;
9、因為壓縮空氣中的氮氣體積分?jǐn)?shù)大,所使用的壓縮空氣量比實際反應(yīng)的所需的理論o2量高出4.76倍。
10、用壓縮空氣參與催化反應(yīng)進(jìn)行活性炭脫硫的模型見附圖1。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明提供一種將工業(yè)純氧用于co2吸收系統(tǒng)活性炭脫硫方法,能夠解決co2吸收系統(tǒng)利用壓縮空氣進(jìn)行活性炭脫硫帶入頑固氮氣的問題,采用了工業(yè)純氧替代壓縮空氣進(jìn)行活性炭脫硫,解決了產(chǎn)品氣氮氣含量高導(dǎo)致后端凈化難度大、資源化處理難的問題,同時利用主工藝富余工業(yè)純氧減少了壓縮空氣的消耗,并提出一套安全儀表系統(tǒng)及控制邏輯保障工藝安全,穩(wěn)定運行。
2、為解決上述技術(shù)問題,根據(jù)本發(fā)明的一個方面,更具體的說是一種將工業(yè)純氧用于co2吸收系統(tǒng)活性炭脫硫方法,包括如下步驟:
3、s1、脫硫前再生氣由脫硫塔底部的管道進(jìn)入脫硫塔,進(jìn)入前利用注氧閥組注氧進(jìn)入氧噴嘴,氧噴嘴將氧氣均勻分散至脫硫前再生氣中混合均勻,進(jìn)入脫硫塔后o2與h2s的混合氣體與活性炭接觸發(fā)生催化反應(yīng)生成s(s),s(s)被多孔活性炭吸附進(jìn)而被脫除;
4、s2、設(shè)置一套基于脫硫效果的自動控制邏輯,自動控制邏輯具備o2流量自動控制、h2s脫硫效果串級控制、前饋控制三個控制模式能根據(jù)脫硫效果自動控制注氧流量,并能根據(jù)再生氣流量波動前饋控制注氧流量,邏輯圖見圖3:
5、s3、為規(guī)避工業(yè)純氧與活性炭接觸導(dǎo)致的自燃現(xiàn)象,設(shè)置一套安全儀表并配置安全矩陣控制:選擇注入氧氣流量、脫硫塔填料溫度及閥門閥位作為聯(lián)鎖條件;
6、其中,氧氣流量:根據(jù)工藝設(shè)計計算出系統(tǒng)設(shè)計最大工況脫硫所需o2流量,作為o2流量的上限,超出該流量系統(tǒng)將聯(lián)鎖關(guān)閉,脫硫塔進(jìn)出口閥門與注氧管線的閥門切斷氣體流動,預(yù)防出現(xiàn)注氧過量存在自燃風(fēng)險;
7、脫硫塔填料溫度:在塔身上中下各安裝一組溫度安全儀表,當(dāng)填料內(nèi)部溫度超過安全溫度時,為避免超溫運行可能出現(xiàn)的自燃現(xiàn)象,將聯(lián)鎖關(guān)閉脫硫塔進(jìn)出口閥門與注氧管線的閥門切斷氣體流動,系統(tǒng)內(nèi)大量的co2將作為滅火劑熄滅可能出現(xiàn)的自燃;
8、脫硫塔進(jìn)出口的閥門閥位:當(dāng)脫硫塔進(jìn)出口閥門失去開到位信號時,為避免閥位變化導(dǎo)致的再生氣流量急劇減少進(jìn)而導(dǎo)致氧氣過量出現(xiàn)自燃、爆炸,注氧閥門將聯(lián)鎖關(guān)閉,聯(lián)鎖表見圖5。
9、更進(jìn)一步的,所述步驟s1中,氧噴嘴采用高效噴嘴,能將高壓氧氣注射分散進(jìn)脫硫前再生氣管道,以確保o2與h2s的混合效果。
10、更進(jìn)一步的,根據(jù)o2使用量和介質(zhì)屬性按比例縮小管系尺寸、壓力等級、管道閥門類型等工程事項,減少投資和維護成本。
11、更進(jìn)一步的,所述步驟s2中:
12、o2流量自動控制模式下根據(jù)設(shè)定o2流量控制;
13、h2s脫硫效果串級控制模式下,根據(jù)反饋h2s含量與設(shè)定h2s含量經(jīng)過pid調(diào)整后,輸出o2流量設(shè)定至o2流量調(diào)節(jié)閥調(diào)整o2流量,進(jìn)而控制脫硫效果,為保障串級模式控制的穩(wěn)定性,對反饋h2s含量進(jìn)行濾波處理,獲得平滑的h2s反饋信號,減少控制流程的穩(wěn)定性;
14、前饋控制:為減小自動控制邏輯相對于工藝的滯后性,通過再生氣流量變化計算出o2流量變化,該變化值進(jìn)行比值計算后計入串級控制輸出值,調(diào)整串級控制向流量控制的最終輸出值,以適應(yīng)再生氣流量可能的大幅波動;
15、系統(tǒng)自動控制模式下,三種控制模式同時投入。
16、更進(jìn)一步的,采用注入體積分?jǐn)?shù)>99.6%的工業(yè)純氧進(jìn)行脫硫,在反應(yīng)動力學(xué)上減小甚至消除了氮氣分壓p(n2),提高了反應(yīng)體系中的o2和h2s分壓,提高了式1的反應(yīng)速率系數(shù)k,推動了反應(yīng)的正向進(jìn)行,提高了h2s的轉(zhuǎn)化率,進(jìn)而促進(jìn)了系統(tǒng)的脫硫效率,反應(yīng)體系見圖2。
17、更進(jìn)一步的,所述安全儀表接入到主工藝sis系統(tǒng),設(shè)置聯(lián)鎖控制邏輯,超溫自動聯(lián)鎖系統(tǒng)停止并報警,規(guī)避了o2注入可能導(dǎo)致的活性炭自燃風(fēng)險。
18、本發(fā)明一種將工業(yè)純氧用于co2吸收系統(tǒng)活性炭脫硫方法的有益效果為:
19、本發(fā)明中,減小甚至消除了脫硫后產(chǎn)品氣co2中的n2含量,便于下游co2的深度凈化與資源化利用,減少了再生氣co2不純導(dǎo)致直接排空造成的碳資源浪費。
20、本發(fā)明中,利用廠區(qū)富余o2減少了脫硫用氣體用量4.76倍,按使用實績進(jìn)行測算,平均每年減少能介使用189.4萬m3,減少能介使用費用7.3萬元/年。
1.一種將工業(yè)純氧用于co2吸收系統(tǒng)活性炭脫硫方法,其特征在于,包括如下步驟:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種將工業(yè)純氧用于co2吸收系統(tǒng)活性炭脫硫方法,其特征在于,所述步驟s1中,氧噴嘴采用高效噴嘴。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種將工業(yè)純氧用于co2吸收系統(tǒng)活性炭脫硫方法,其特征在于,根據(jù)o2使用量和介質(zhì)屬性按比例縮小管系尺寸、壓力等級、管道閥門類型等工程事項。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種將工業(yè)純氧用于co2吸收系統(tǒng)活性炭脫硫方法,其特征在于,所述步驟s2中:
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種將工業(yè)純氧用于co2吸收系統(tǒng)活性炭脫硫方法,其特征在于,采用注入體積分?jǐn)?shù)>99.6%的工業(yè)純氧進(jìn)行脫硫。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種將工業(yè)純氧用于co2吸收系統(tǒng)活性炭脫硫方法,其特征在于,所述安全儀表接入到主工藝sis系統(tǒng),設(shè)置聯(lián)鎖控制邏輯,超溫自動聯(lián)鎖系統(tǒng)停止并報警。