En los últimos años, bajo los requisitos nacionales de política de conservación de energía y reducción de emisiones, las empresas de refinación de petróleo y otras empresas generalmente han sido equipadas con dispositivos de recuperación de dióxido de carbono, y la capacidad de producción de dispositivos de recuperación de dióxido de carbono ha aumentado rápidamente. Sin embargo, debido al impacto de los eventos de salud pública, el tiempo de puesta en marcha de los nuevos dispositivos de dióxido de carbono se ha retrasado generalmente. El mercado de dióxido de carbono aguas abajo involucra muchas industrias, y sus condiciones de desarrollo son diferentes. La demanda de dióxido de carbono en el futuro también es diferente. Los puntos de crecimiento de las industrias aguas abajo se concentran principalmente en hielo seco, preservación de alimentos, productos químicos, inyección de campo petrolero y recuperación de petróleo, etc. El dióxido de carbono se usa principalmente en la industria química para complementar el carbono para los productos aguas abajo. Las principales industrias de aplicaciones incluyen la producción de carbonato de dimetilo, ácido acético glacial y otros productos. Se espera que la demanda de dióxido de carbono en la producción industrial aumente en sincronización con la producción industrial. La investigación sobre productos químicos de alto valor a partir de dióxido de carbono ha realizado avances continuos, como el dióxido de carbono a metanol, olefinas, aromáticos, gasolina, dióxido de carbono a ácido fórmico, dióxido de carbono y reforma de metano para la síntesis de gases, dióxido de carbono a plásticos degradables, etc., que se espera que se produzcan masas en los pocos años en los pocos años. Además, la aplicación de hielo seco como líquido de corte en la producción industrial también ha progresado significativamente.
En la actualidad, los principales métodos para el reciclaje industrial y la utilización de dióxido de carbono incluyen absorción física y absorción química, separación de adsorción, separación de membrana, oxidación catalítica, destilación a baja temperatura y otros procesos. Todas estas tecnologías utilizan las diferencias entre las propiedades físicas o químicas del dióxido de carbono y sus componentes asociados para separarlas o purificarlas. Cada método tiene sus ventajas y desventajas, y el método apropiado debe seleccionarse en función de las condiciones de recuperación.
Palabras clave:dióxido de carbono; tecnología de recuperación; purificación de gas; licuefacción y purificación
Comparación de tecnología de proceso
Método de absorción
El método de absorción es un método de absorción ampliamente utilizado en el hogar y en el extranjero, principalmente que incluye absorción física y absorción química. En la solución, cuando hay una alta presión en la solución, generalmente se usa una absorción de alta presión y baja temperatura, mientras que se usa un calentamiento de presión reducido durante el análisis. El material de absorción seleccionado tiene buena selectividad para dióxido de carbono, alta solubilidad, propiedades estables y sin efecto corrosivo. Los buenos materiales de absorción física incluyen: polietilenglicol, acrilato, etanol, monoetanolamina dimetil éter y metanol. El método de absorción química se refiere a la reacción de dióxido de carbono con ciertos solventes de absorción para producir un compuesto intermedio, mientras que otros gases no reaccionarán con el disolvente. El compuesto intermedio producido se descompondrá en un dióxido de carbono y un disolvente en otro dispositivo. Este método puede descargar continuamente dióxido de carbono, y el disolvente de absorción se recicla y finalmente se da cuenta de la separación de dióxido de carbono de otros gases mixtos. Se han estudiado las características del dióxido de carbono con buena selectividad, rendimiento estable, baja toxicidad, baja correos, no volátil, no inflamable y no nuevos contaminantes. Comúnmente se usan compuestos de metildietanolamina, monoetanolamina, etc.
El método de absorción es generalmente adecuado para tratar gases con una concentración de dióxido de carbono de menos del 20%. Las ventajas de este método son la velocidad de reacción rápida, la capacidad de absorber efectivamente grandes cantidades de dióxido de carbono, buen efecto de separación y el disolvente requerido para la reacción generalmente se puede reciclar y reutilizar. Las desventajas son que se requiere mucha energía para calentar el solvente, y el solvente en sí puede tener un riesgo de contaminación.
Método de separación de adsorción
El método de separación de adsorción utiliza la interacción entre el absorbente y el dióxido de carbono para lograr la separación de dióxido de carbono. El método de adsorción se puede dividir en tres métodos de acuerdo con la temperatura de trabajo y la presión de trabajo: temperatura variable, presión variable y temperatura variable y presión variable. El absorbedor se usa para absorber el dióxido de carbono en condiciones de alta temperatura y alta presión, y luego lo descompone después de enfriar y reducir la presión, y el dióxido de carbono se separa cambiando la temperatura y el ciclo de presión. Los materiales de adsorción tradicionales incluyen tamices moleculares, alúmina y carbono activado. La tecnología de absorción de temperatura variable generalmente se usa para proyectos que contienen una pequeña cantidad de impurezas o difícil de eliminar, y es una tecnología comúnmente utilizada en la industria actual.
El método de separación de adsorción es generalmente adecuado para tratar gases con una concentración de dióxido de carbono de menos del 80%. La ventaja de este método es que el proceso es simple y las impurezas que son difíciles de volatilizar pueden eliminarse de manera efectiva por la adsorción. Las desventajas son una gran inversión, un alto consumo de energía y una vida útil corta del adsorbente.
Método de separación de membrana
El método de separación de membrana utiliza la diferencia de presión del dióxido de carbono como la fuerza impulsora del proceso de separación para separar diferentes permeabilidades de gas y coeficientes de difusión. Durante el proceso de separación, el gas mixto pasa a través del material de la membrana. Debido a su tamaño molecular y polaridad, las moléculas de dióxido de carbono pueden pasar a través del material de la membrana, mientras que otras moléculas de gas están bloqueadas en la superficie de la membrana, logrando así una separación efectiva y recuperación de dióxido de carbono. Los materiales de membrana generalmente están hechos de polímeros, cerámica, metales y otros materiales, con diferentes permeabilidades y selectividades. Los materiales de membrana de uso común incluyen membrana de acetato de celulosa, membrana de politersulfona, membrana de polipéptidos, membrana de poliimida, membrana modificada con óxido de polifenileno, etc.
El método de separación de membrana es adecuado para tratar gases con fuentes de gas limpia y concentraciones de dióxido de carbono por debajo del 80%. Actualmente no hay un ejemplo industrial a gran escala. Sus características son una pequeña huella, operación simple, bajo consumo de energía y baja inversión única. La desventaja es que este método requiere procesos de pretratamiento, filtración y deshidratación, con una alta tasa de purificación, y las impurezas afectarán el ciclo de vida de la membrana.
Método de oxidación catalítica
El método de oxidación catalítica convierte principalmente sustancias que contienen hidrocarburos en el gas crudo de dióxido de carbono en dióxido de carbono y agua. Este método puede eliminar efectivamente las impurezas en el gas sin procesar, y el grado de purificación alcanza los niveles de 10 a 12, pero el proceso es complicado y el consumo de energía y el costo son altos.
Método de destilación criogénica
El método de destilación criogénica utiliza principalmente la diferencia en los puntos de ebullición de los componentes del gas sin procesar para separar el gas crudo a través de una torre de destilación. Uno es la separación de licuefacción, que utiliza tecnología criogénica para licuar y separar el dióxido de carbono. El otro es la separación de condensación, que solidifica y separa el dióxido de carbono a una temperatura más baja de acuerdo con las diferentes temperaturas de condensación. La destilación criogénica recupera los gases con una concentración de dióxido de carbono superior al 90%. La desventaja es que el efecto de separación no es bueno, y la baja temperatura puede causar fácilmente que los equipos y las instalaciones se bloqueen, por lo que generalmente se usa raramente.
Oxidación catalítica + destilación criogénica proceso combinado
This combined process is to pressurize, dehydrogenate and dry the waste gas of the petroleum refining unit containing carbon dioxide, and gradually remove various light hydrocarbons, oxygen-containing organic matter, carbide and water components in carbon dioxide in a targeted manner, and then through liquefaction distillation and purification steps, it can meet the national food-grade product standards, and obtain high-purity food-grade liquid carbon dióxido y hielo seco con una pureza de más del 99.996%.
Selección de tecnología de proceso
En los últimos años, los requisitos estándar para el dióxido de carbono de grado industrial y de grado alimenticio se han vuelto cada vez más altos, y el uso de dióxido de carbono recuperado por un solo método de purificación de procesos en la industria y el procesamiento de alimentos se ha restringido en gran medida. Tomando el gas de cola de dióxido de carbono producido por una unidad de etilenglicol de 1 millón de T/A como un gas de materia prima para producir dióxido de carbono líquido de grado alimenticio y hielo seco como ejemplo, se lleva a cabo la selección de ruta de la tecnología de proceso.
El gas de cola producido por la unidad de etilenglicol es de aproximadamente 30 t/h, con una temperatura de 60 grados y una presión de 0.03 MPa. El contenido de cada componente en el gas de la cola es: dióxido de carbono mayor o igual al 80%, agua: 17%, etileno: 100 × 10-6 ~ 750 × 10-6, iones de cloruro: 1 × 10-6 ~ 3 × 10-6, y trazas de óxido de etileno. Estas impurezas no pueden eliminarse de manera estable y efectiva por absorción, adsorción, destilación y otros métodos. En la actualidad, el método más efectivo para eliminar C2 y más (incluida la materia orgánica que contiene oxígeno) en el hogar y en el extranjero es la oxidación catalítica. El proceso combinado de oxidación catalítica y destilación de baja temperatura se puede utilizar para purificar el dióxido de carbono. La operación anual de este proceso puede alcanzar las 8.400 horas, y la capacidad de procesamiento de gas crudo es del 40% al 110%. Los indicadores de productos pueden cumplir fundamentalmente los estándares de calidad de grado alimenticio. The purity of carbon dioxide can reach 99.99%, the product quality is stable, and all indicators can be better than the "National Food Safety Standard Food Additive Carbon Dioxide" GB 1886.228-2016 standard or ISBT standard, and there is no wastewater or waste liquid discharge during the production process, no VOCs in the tail gas, and the tail gas emission indicators of the project meet the requirements of national and local emission standards.
Características del proceso y ventajas técnicas
Purificación de gas
El sistema de purificación de gases incluye un enfriador de agua, un tanque de adsorción, un precalentador de deshidrogenación, una torre de oxidación de deshidrogenación, un enfriador de agua de deshidrogenación, un preolpeador y una secadora.
El gas de escape de dióxido de carbono de la unidad de etilenglicol tiene una temperatura alta y contiene agua saturada. Para mejorar la eficiencia del compresor, el gas crudo debe enfriarse. Después de ser enfriado y separado por el enfriador de agua, el gas crudo es presurizado por el compresor de gas de dióxido de carbono y ingresa al tanque de adsorción. El aceite, el agua, los cloruros y otras sustancias tóxicas que se pueden transportar se filtran para proteger el catalizador de deshidrogenación. Después de ser calentado por el precalentador de deshidrogenación, ingresa a la torre de purificación de deshidrogenación. Bajo la acción del catalizador activo (catalizador de metales preciosos) y una cierta temperatura, todos los hidrocarburos (incluida la materia orgánica que contiene oxígeno) y otros componentes combustibles en el gas de dióxido de carbono reaccionan con oxígeno para generar dióxido de carbono y H2O. Después de que el precalentador de deshidrogenación recupere el calor, va al secador para eliminar la humedad. El contenido total de hidrocarburos en el gas purificado y seco es menor o igual a 48 × 10-6, hidrocarburos no metano menores o igual a 18 × 10-6, y humedad menor o igual a 18 × 10-6.
Ecuación de reacción principal:
C2H4+3O2→ 2CO2+2H2O+Q
CxHy+O2→ XCO2+y /2H2O
CxHyO+O2→ XCO2+y /2H2O
Todos están catalíticamente oxidados a CO2y H2O.
El sistema de secado utiliza adsorbentes de tamiz molecular multifuncional, y puede elegir adsorbentes de grasa, adsorbentes de cloruro, absorbentes de agua, desecantes y desecantes, que conducen a una mayor purificación de gas dióxido de carbono. La regeneración de adsorbentes puede adoptar un proceso de regeneración de ciclo completamente cerrado más ecológico, utilizando directamente la energía térmica de la deshidrogenación catalítica para la regeneración, con un bajo consumo de energía y sin emisiones de gases de escape, garantizando una tasa de recuperación de dióxido de carbono estable del dispositivo, y solo se descarga condensado durante el proceso de regeneración.
Licuefacción y purificación
El sistema de licuefacción y purificación incluye un dispositivo residual de recuperación de frío, un licor, una torre de purificación, un reinicio y un subfrutador.
Después del secado, el gas de dióxido de carbono ingresa al dispositivo residual de recuperación de frío e intercambia calor con el aire descargado desde la parte superior de la torre de purificación. Después de recuperar el frío, ingresa al Licor y está licuado bajo la refrigeración del Freón. El líquido de dióxido de carbono de salida se controla a aproximadamente -16 grados, y luego ingresa a la torre de purificación para la destilación. La parte inferior de la torre de purificación está controlada por un reinicio para controlar la temperatura del hervidor de la torre a -13 ~ -15 grados, la temperatura de evaporación superior de la torre a -30 grados y la presión se controla a aproximadamente 2.2 MPa. El dióxido de carbono evaporado con el gas no condensable (O2, N2, etc.) se enfría y se recupera aún más para mejorar el rendimiento. Dado que la temperatura del líquido en la parte inferior de la torre de purificación es relativamente alta, para reducir las pérdidas de almacenamiento, se puede establecer un subenfriador después de la torre de purificación. La temperatura de evaporación del subfrutador se controla a -30 grados, de modo que la temperatura del líquido de dióxido de carbono se reduce a -25 grados para el almacenamiento en un tanque esférico de baja temperatura. El producto se almacena en tanques esféricos de dióxido de carbono, parte de los cuales es transportado por camiones tanque y parte de los cuales se usa como materia prima de hielo seco.
El proceso de refrigeración utiliza las características de evaporación del freón medio y de baja presión para enfriar y licuar gas de dióxido de carbono a diferentes temperaturas, lo que puede mejorar en gran medida la eficiencia de licuefacción del gas dióxido de carbono.
El hielo seco se puede producir reduciendo la presión del dióxido de carbono líquido a la presión normal, vaporizando parte del dióxido de carbono en gas, y luego enfriando la otra parte del líquido en sólidos similares a los copos de nieve, y luego la exprime en bloques o gránulos a través de un refrigerador. Después del embalaje, se coloca en una caja aislada y se entrega a los clientes en automóvil. El aire liberado por hielo seco se intercambia con el gas de salida del compresor de hielo seco a través del enfriador de recuperación de hielo seco, y luego entra en el compresor de gas de hielo seco para la compresión. Después de que el gas comprimido se intercambia calor, está conectado a la entrada del licor del sistema para el reciclaje.
Tres sistemas de tratamiento de residuos
Gas residual:El lecho de secado y el lecho de adsorción se regeneran regularmente, y el gas no condensable de la torre de destilación se usa como fuente de gas de regeneración. El gas de cola regenerado descargado cumple con el estándar de descarga directa y puede descargarse directamente. Para el gas de la cola que contiene una pequeña cantidad de etileno y otros gases de cola de calidad inferior en condiciones de trabajo anormales, se puede incorporar al sistema de incineración de líquidos de gas y gases residuales para el tratamiento de incineración. En general, el tiempo de residencia de gases de combustión es mayor o igual a 2 s, y la eficiencia de combustión es mayor o igual que el 99.9%, lo que cumple con la descarga estándar de gas residual en condiciones de trabajo anormales.
Aguas residuales:El volumen de descarga de aguas residuales de este proceso es de 6 m3/H, y el volumen de descarga es pequeño, que puede usarse directamente como agua de enfriamiento circulante.
Residuos sólidos:Este proceso solo generará residuos sólidos durante el período de mantenimiento, principalmente adsorbente, tamiz molecular y catalizador de deshidrogenación; El carbono activado es un desecho peligroso, el tamiz molecular es silicato, que es un desecho general, y el catalizador de deshidrogenación contiene metales preciosos, que son un desechos fijos generales. Después de generar los desechos sólidos anteriores, se puede enviar a una unidad calificada para su eliminación después de almacenarse temporalmente en el almacén de residuos sólidos generales de desechos peligrosos/desechos sólidos.
Control de seguridad de procesos
El producto de carbono del producto líquido se puede transportar al tanque esférico de dióxido de carbono a través de las tuberías. La tubería de entrada debe estar equipada con una válvula de corte y un interruptor de calibre de nivel de nivel esférico de dióxido de carbono. Para evitar el peligro de que el tanque esférico de dióxido de carbono esté lleno de líquido, se establece un enclavamiento alto del calibre de nivel de tanque esférico para cerrar el dióxido de carbono líquido en la válvula de corte de la tubería de tanque esférico; Para evitar el peligro del tanque esférico de dióxido de carbono que se está evacuando, se establece un enclavamiento bajo del medidor de nivel de tanque esférico para cerrar la válvula de corte de la tubería de salida del tanque esférico; La tubería de carga de dióxido de carbono líquido está equipada con una válvula de corte y una entrada de calibre de nivel de nivel de tanque esférico de dióxido de carbono, y el enclavamiento de nivel de líquido bajo bajo cierra la válvula de corte de la tubería de carga; La tubería de dióxido de carbono líquido para secar la máquina de hielo está equipada con una válvula de corte y una entrada de calibre de nivel de nivel de tanque esférico de dióxido de carbono, y el enclavamiento de nivel de líquido bajo bajo cierra la válvula de corte de la tubería de la máquina de hielo seca; La bomba de llenado en el proceso de carga está equipada con un límite de medidor de flujo enclavado para cerrar la válvula de corte de la tubería de salida del tanque esférico.
Online analytical instrument systems such as total hydrocarbon analyzer, trace sulfur analyzer, benzene analyzer, oxygen analyzer, and intelligent dew point meter are set up to sample and analyze the inlet and outlet of the carbon dioxide adsorption tank, the outlet of the dehydrogenation water cooler, the outlet of the dryer, the outlet of the purification tower vent, the outlet of the purification tower kettle, the vent main tubería, la salida de la tubería de llenado del tanque esférico criogénico, la salida de la tubería de extracción de hielo seco del tanque esférico criogénico y la salida de la ventilación del tanque esférico criogénico. Se establece un detector de gas combustible en línea después del tanque de adsorción de gas crudo, y la detección y análisis en línea del contenido de oxígeno y el contenido de hidrocarburos se establecen en la salida del oxidante de deshidrogenación, respectivamente. Los componentes y características del gas sin procesar en cada etapa de procesamiento se analizan en tiempo real, y cada señal de datos de monitoreo se introduce en el sistema DCS para el monitoreo en tiempo real, y su concentración se controla para ser inferior al 25% del valor más bajo del límite de explosión más bajo del componente más explosivo y el gas mixto. Cuando el% de gas combustible lel en el gas mixto de entrada excede el 25% del límite de explosión más bajo, el sistema se entrelazará y cortará la válvula de alimentación del oxidante de deshidrogenación para evitar que el gas explosivo ingrese al oxidante de deshidrogenación en condiciones abnormales de antemano, para garantizar la operación segura y confiable del dispositivo.
El sistema de alivio de presión de emergencia considera el circuito de presión protegido por el dispositivo de seguridad (válvula de seguridad), y selecciona el más grande de las condiciones de descarga que pueden ser causadas por la falla de cada componente clave como el valor de configuración de la condición de alivio de presión de la válvula de seguridad. Los recipientes y tuberías a presión están equipados con válvulas de seguridad en caso de sobrepresión, como tuberías de entrada y salida del tanque de adsorción, tuberías de entrada de calentador eléctrico de regeneración, tuberías de entrada de secador, tuberías de entrada de la torre de purificación, los separadores de subcoolación, los separadores de diioxidas de carbono, los tanques especiales, etc. Cuando el sistema se exagera sobreppresado, la valva de la seguridad de la seguridad a la presión de la presión a la presión de la presión a la presión de la presión a los requisitos de presión.
NuevoExpone principalmente la selección de la ruta del proceso para la recuperación y purificación del dióxido de carbono de alta concentración en el gas de la cola emitido por la industria de refinación de petróleo. De acuerdo con las diferencias en la pureza de dióxido de carbono, la composición de impurezas, los parámetros de proceso, los requisitos de calidad del producto y la tasa de recuperación en el gas cola de diferentes unidades, combinadas con las características de varios métodos de proceso para la recuperación y la purificación de dióxido de carbono, un método de proceso combinado adecuado para resolver fundamentalmente los problemas de seguridad y el producto causados por los cambios en los cambios en la composición de impureza en el gas de escape, para garantizar el safe, "safe, sano, sano, establecido y excelente.
Conclusión
Tomar el a2O Proceso como ejemplo, a través del análisis de principios de proceso y la investigación de campo de las plantas de tratamiento de aguas residuales, combinadas con especificaciones y estándares relevantes, los métodos de identificación convencionales e indirectos de la A2O El estado de la operación del proceso se determina a su vez, y se propone la base de identificación basada en indicadores de monitoreo de contaminantes terminales, parámetros de proceso, consumo de energía del centro de aguas residuales, descarga de lodos, estado de operación del equipo, etc. Sobre esta base, las habilidades de operación y mantenimiento en términos de parámetros de operación de proceso, indicadores de propiedades de lodo y agua, estado de operación del equipo, etc. se analizan de manera integral, y se diseña un software que puede identificar y analizar rápidamente fallas, lo que proporciona una referencia para realizar la operación inteligente, eficiente y estable de la A de la A de la A de la A de la A de la A de la A2O Proceso.
