二氧化碳回收技术案例

资 二氧化碳作为新的碳资源可以被用于多种
源
领域，而我国目前的二氧化碳回收工作还 比较滞后。
社
开发成熟的技术把二氧化碳进行回收、 利用和再资源化，可获得良好的经济效
会 益和社会效益。
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常用回收二氧化碳的技术
溶剂吸收法
共性
变压吸附法 膜分离法 催化燃烧法
来自百度文库
利用二氧化 碳与伴生组分 物理或化学性 质的差异达到 分离或净化的 目的。
实践
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海城绿洲环保公司二氧化碳装置
2000年10月为海 城绿洲环保公司设计 并建造一套吸附精馏 法回收回转窑尾气二 氧化碳装置，生产能 力1万吨/年，2001年 5月一次性开车成功， 产品达到了食品级标 准要求。
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锦州六陆公司二氧化碳生产装置
2002～2003年为锦 州六陆公司总包承建3 万吨/年食品级二氧化 碳生产装置，一次性开 车成功, 产品纯度在 99.992%以上,杂质含量 符合国家最新食品级标 准,并超过美国可口可 乐、百事可乐公司和英 国BOC公司企业标准。
氨，10-6 磷化氢，10-6 氰化氢，10-6
氮，10-6 氢气，10-6
含量
1.0 0.3 5 10 30 10 2.5 0.3 0.5 50 10
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吸附精馏法回收二氧化碳技术
CO2 原料气
净化
食品级液体二氧化碳
大连理工大学
吸附精馏法回收精制二氧化碳技术
难挥发杂质
杂质
易挥发杂质
吸附法除去
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总硫10-6 碳氢化合物10-6
苯，10-6 甲醇，10-6 乙醇，10-6 乙醛，10-6
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含量
项目
≥99.9 ≤0.002
2.5
2.5
1.0 0.1 20 0.02 10 10 0.2
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含氧有机物，10-6 氯乙烯10-6
油脂，10-6（m/m） 蒸发残渣，10-6（m/m）
氧气，10-6 一氧化碳，10-6
精馏法除去
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解决关键技术问题的总体思路
原料二氧化碳
水分、油脂、硫化物、烃类
氢气、氧气、氮气、甲烷
加压 固体复合吸附剂
冷冻
塔顶
优化精馏塔
残气
99.992%液体二氧化碳
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工艺流程示意图
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技术关键之一 ： 吸附剂
1
CO2中 杂质
由于二氧化碳本身有极性，可以被多种 分子筛吸附，因此脱除二氧化碳中的微 量杂质更难。
· ··O σ
·
Π
4 3
·
C
·
Π
4 3
·· σ O ··
··
三中心四电子的大π键
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1、对碱性体系有较强的亲和性， 可以用显碱性的吸附剂或吸收 剂选择分离CO2;
2、有较强的物理吸附活性，这
增加了其杂质脱除的难度。
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3
二氧化碳的来源
• 各类燃料燃烧过程 • 化肥厂和有机化工厂制氢过程 • 碳酸盐矿石分解过程 • 粮食酒精发酵过程 • 气田矿井自然生成 • 化工生产过程副产气
用较温和操作条件下的精馏法脱除。
模拟 用BWR-LS数学模型计算二氧化碳非理想 2 计算 物系气液平衡常数、理论板数、回流比、
气液流速等参数进行精馏塔设计。
热泵 3 技术
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结合先进的热泵精馏工艺，实现节能 并使多种轻组分含量都脱出到ppm级， 达到食品级标准要求。
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本技术的创新点
1
针对不同杂质开发不同配方的吸附剂，分别脱除二氧化 碳气中的多种组分，其选择性强，产品纯度高。
2
在一套吸附床中装填几种不同的吸附剂，同时吸附几 种杂质，简化流程。
3
直接使用精馏塔顶和闪蒸罐顶排出的轻组分气体作吸 附剂再生气，降低了生产成本。
4
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用精馏法脱除轻组分，脱除到ppm级，符合食品级，采
用热泵精馏技术，节省能耗。
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技术推广应用情况
技术应用
解决实际问题 价值体现
技术开发
理论
能高。
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常用回收二氧化碳的技术汇总
溶剂吸收法 适合低浓度气体
变压吸附法
化肥厂变换 气脱碳
膜分离法
还没有大规模 工业化实例
催化燃烧法
脱出可燃杂质 操作成本高
开发新的回收技术
吸附精馏法
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食品级二氧化碳标准
项目
二氧化碳，10-2 水分，10-2
一氧化氮，10-6 二氧化氮，10-6 二氧化硫，10-6
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变压吸附法
吸 附
CO2
量
其它
压力
加压吸附 降压解吸
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二氧化碳原料气
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其它气体
二氧化碳产品
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膜分离法
其它
CO2
混和气
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中空纤维管
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催化燃烧法
能够把碳氢化合
物氧化成CO2和 H2O.
操作条件:
>300ºC, 充足的
O2，净化度低。 反应后需要进一
步低温液化，耗
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吸收——解吸
含CO2混合气
吸收选择性 吸收可逆性
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液滴吸收CO2
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CO2解吸
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吸附——解吸
含CO2混合气 吸附剂颗粒 吸附剂放其中
选择吸附
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解吸
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吸附选择性 吸附可逆性
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溶剂吸收法
化学溶剂吸收法
低温吸收 高温解吸
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溶剂吸收法
物理溶剂吸收法 加压吸收 降压解吸
杂质 轻烃、硫化物、氮氧化物、油脂、含氧 2 种类多 有机物、苯系物、水分等杂质各自物性
不同，所采用的吸附剂要有针对性。
3
吸附剂 匹配
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在一套吸附床中装填几种不同的吸附剂 匹配使用，同时吸附几种杂质，要兼顾 吸附和脱附时杂质间互相干扰。
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技术关键之二 ：精馏塔
脱除 针对氢气、氧气、氮气、氩气、甲烷、 1 轻杂质 一氧化碳等轻组分杂质，在液化过程中
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二氧化碳的性质 0 C 0
二氧化碳在常温常压下为无色而略带刺鼻气味和微酸 味的气体。密度为1.976kg/m3，分子量44.01，临界温度
31.4℃，临界压力7.28MPa。CO2分子有16个价电子，基态
为线性分子，属D∞h 点群。CO2分子中碳氧键键长为116pm, 具有一定程度的叁键特性。
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二氧化碳的用途
• 机械加工过程的保护焊接 • 啤酒饮料行业 • 多种化学反应原料 • 烟丝膨化过程 • 食品蔬菜保鲜行业 • 干冰生产 • 油田注井采油 • 电子、激光、医药、消防、气肥等
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二氧化碳回收的重要性
环
二氧化碳的大量排放带来严重的环境污染，
境
《京都议定书》的生效，说明二氧化碳的 减排问题已经成为世界关注的大事。
Dalian University of Technology
吸附精馏法回收二氧化碳 工业化技术及应用
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汇报提纲
一、二氧化碳回收的意义
1、二氧化碳的性质 2、二氧化碳回收的重要性
二、二氧化碳回收技术发展概况
1、二氧化碳回收技术概述 2、吸附精馏法回收精制二氧化碳技术
三、技术推广应用情况
四、从技术开发到技术推广的体验