一种高效CCUS工艺的制作方法

一种高效ccus工艺
技术领域
1.本发明涉及二氧化碳处理技术领域，具体的说是一种煤化工行业的高效ccus工艺。


背景技术：

2.自上世纪以来，人类的城市化与工业产能急剧上升，对气候产生了重大影响，其中以二氧化碳为首的温室气体排放带来了全球气候变暖、海水酸化等令世界瞩目的重大问题，严重的影响了人类的生存和发展。因此减少co2的排放对于缓解气候变暖、实现碳中和至关重要。
3.碳捕集、封存及利用(carbon capture，utilization and storage，简称ccus)一直是国际社会关注的热点，被认为是最具潜力、最具实效性的减排手段。
4.ccus技术涉及到二氧化碳捕集、运输以及封存等多个技术环节，对整个产业链的发展来说其成本高是制约发展的重要因素。究其根本仍旧是由于项目本身的经济性较差，导致在政府、资本企业在合力推进过程中动力不足。
5.公开号215479714u公开了一种配套有psa尾气ccus系统的冷凝式制氢转化炉系统，包括：转化段、第一介质加热段、高温空气预热段、第二介质加热段、低温空气预热段、冷凝式空气预热段、烟气风机、烟囱、净化尾气及补充燃料加热段、增压机、ccus系统及psa系统；自转化段来的高温烟气进入第一介质加热段换热降温；后分为两路，一路进入高温空气预热段与来自低温空气预热段的空气换热；另一路烟气进入并行设置的净化尾气及补充燃料加热段与通过增压机加压的ccus系统的净化尾气和补充燃料换热，本实用新型有效利用了烟气余热，可将烟气出口温度降低至60～120℃以下，提高转化炉热效率，可进一步减少co2排放量。该方案重点是针对来自转化段来的高温烟气如何有效利用余热，提高转化炉热效率，不涉及原料气分离的问题，而且对于温度不高的原料气，没有更好的手段提高ccus系统经济性。


技术实现要素：

6.本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种工艺简单、有效回收能量、有效分离各种可资源化气体作为高附加值产品，经济性好、设备投资和运行成本低的高效ccus工艺。
7.本发明高效ccus工艺，包括以下步骤：
8.a、原料气经过co2捕集工序对低浓度的co2进行捕集提浓；
9.b、经过捕集提浓的原料气通过co2压缩工序进行增压；
10.c、增压后的原料气通过co2净化工序进行脱除硫氮氯等有害物质；
11.d、净化后的co2混合气体通过co2精馏工序进行精密分离，将co2混合气体中o2、n2、ch4、co、c2h4、c2h6、c3h6、c3h8、c4h
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、轻烃及其他可资源化物质与co2分离开来。
12.所述步骤a中，所述co2捕集工序为，原料气经co2吸收塔捕集、再经解析塔解析后得
到的原料气中co2浓度在80％vol以上、温度为25℃、压力15kpag。
13.所述步骤b中，所述co2压缩工序为，经co2捕集工序后的原料气进入原料气缓冲罐，经过原料气缓冲罐稳压后，进入co2压缩机增压至2.5～8mpag，再经换热器降温至40℃。
14.所述步骤b中，co2压缩机增压后的原料气送入换热器与热载体间接换热，换热后的热载体作为热源，为co2精馏工序中各塔的再沸器供热，供热降温后的热载体回送换热器循环使用。
15.所述步骤c中，所述co2净化工序为，经过co2压缩工序后的原料气依次进除油器进行脱油、进cos水解器进行脱除有机硫、进脱硫反应器脱除无机硫。
16.所述步骤d中,co2精馏工序为，净化后的原料气先送入co2液化器将原料气冷却至-25℃后进入co2脱重塔，塔底分离c3及c3以上组分送入轻烃分离塔，塔顶分离含有co2、n2、o2、co、ch4、h2的混合气送入co2脱轻塔；
17.轻烃分离塔将c3h6、c3h8、c4h
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分别从塔顶、塔中部、塔底采出，即可得到高纯度的丙烯、丙烷及丁烷产品；co2脱轻塔的塔底分离出液体co2产品，塔顶出含部分co2的轻组分。
18.所述步骤d中,co2压缩机为一级或多级压缩机，所采用的驱动方式为电驱或者蒸汽透平驱动。
19.有益效果：
20.1.本发明方法集合co2捕集、co2压缩、co2净化、co2精馏四个工序将原料气中的依次进行捕集、增压、净化和分离，从而脱除co2气体中的有机及无机的硫、氮、氯等有害物质，分离出的o2、n2可作为高附加空分产品，分离出的ch4、co、c2h4、c2h6、c3h6、c3h8、c4h
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及轻烃作为高附加值化工产品，实现了经济效益。
21.2、充分利用增压后气体温度升高的特点，出压缩机的原料气在换热器中与热截体间接换热，回收热能，该部分热源完全满足精馏工序的各塔再沸器的热负荷，使精馏分离过程中无需耗费能源，大大降低了装置循环水的消耗量，在显著的提高产品精度和品质的同时降低了装置的能耗及运行成本。
22.3、先通过净化工序脱除杂质，再采用三塔结合的精馏工序，有效分离多种可资源化气体作为高附加值产品，具有工艺简单、有效回收能量、经济性好、设备投资和运行成本低的优点。
附图说明
23.图1为本发明工艺流程图。
24.其中，1.1-co2吸收塔、1.2-co2解析塔；2.1-原料气缓冲罐；2.2-co2压缩机、2.3-换热器；3.1-除油器、3.2-cos水解反应器、3.3-脱硫反应器；4.1-co2液化器、4.2-co2脱重塔、4.3-co2脱轻塔、4.4-轻烃分离塔。
25.具体实施例方式
26.下面结合附图对本发明作进一步解释说明：
27.本技术实施例中沿原料气输送方向依次设置有co2捕集、co2压缩、co2净化、co2精馏四个工序。
28.本实施例中，co2原料气各项指标为：co2含量为37.39％，n2含量为62.31％，其余为轻烃组分。
29.其中，co2捕集工序中，co2原料气先经co2吸收塔捕集1.1、再经co2解析塔1.2解析，得到的原料气中co2温度为25℃、压力15kpag，流量253000nm3/h。捕集后的原料气具体组成见表1。
30.表1原料气规格
31.序号组成单位数值1co2％vol82.932co％vol0.343h2％vol0.014n2％vol10.815ch4％vol1.766o2％vol0.737c2h4％vol0.298c2h6％vol1.59c3h8％vol0.9410c3h6％vol0.2311c4h
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％vol0.212h2sppmv～2413cosppmv～4014nh3ppmv～415ch3ohppmv～16816h2o-饱和
32.所述co2压缩工序中，经co2捕集工序后的原料气进入原料气缓冲罐2.1，经过原料气缓冲罐2.1稳压后，进入co2压缩机2.2增压至2.5～8mpag，再送入换热器2.3与热载体间接换热降温至40℃，换热后的热载体作为热源，为co2精馏工序中各塔的再沸器供热，供热降温后的热载体回送换热器2.3循环使用。所述热载体可以使用循环水或导热油等，通过换热器2.3回收增压后原料气的热能同时也减少了后续为净化气降温所需的热能。
33.所述co2净化工序为，经过co2压缩工序后的原料气依次进除油器3.1进行脱油、进cos水解器3.2进行脱除有机硫、进脱硫反应器3.3脱除无机硫得到净化气。
34.所述co2精馏工序为，净化后的原料气先送入co2液化器4.1将原料气冷却至-25℃后进入co2脱重塔4.2，塔底分离c3及c3以上组分送入轻烃分离塔4.3，塔顶分离含有co2、n2、o2、co、ch4、h2的混合气送入co2脱轻塔4.4；
35.轻烃分离塔4.3将c3h6、c3h8、c4h
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分别从塔顶、塔中部、塔底采出，即可得到高纯度的丙烯、丙烷及丁烷产品；co2脱轻塔4.4的塔底分离出液体co2产品，塔顶出含部分co2的轻组分。
36.采用本实施例的方法后，不仅大大提高co2产品的纯度(纯度可达到食品级二氧化碳≥99.9％)，而且将c3h6、c3h8、c4h
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、n2、o2、co、ch4、h2等产品逐级分离出来，精馏分离的热源采用co2压缩过程中所产生的热量，在大大提高产品经济性同时，降低装置循环水用量可节约循环水用量845m3/h，降低装置能耗20704kwh，实现了降本增效的发明目的。