工业级液体二氧化碳项目工艺选择

王童年(新疆天智辰业化工有限公司，新疆 石河子 832000)

工业级液体二氧化碳项目工艺选择

王童年(新疆天智辰业化工有限公司，新疆 石河子 832000)

二氧化碳引发的温室效应影响人类的生存，近几年来二氧化碳的工业生产及其方法表现活跃。本文通过对国内外二氧化碳生产工艺进行对比分析，得出一种适合本企业回收二氧化碳的生产工艺,本工艺可充分利用现有资源，具有投资少、建设周期短、投资效率较高的总体效果。

工业级；二氧化碳；工艺

随着全世界工业化进程的加快，全球范围内的温室效应正在不断的加剧，引发温室效应的主要气体为二氧化碳，减少温室气体的排放已成为各国以及全球的重大难题。对于二氧化碳的排放问题，联合国制定了《联合国气候变化框架公约》，后续还增加了补充条款，以进一步加强降低各国二氧化碳的排放程度，再到《哥本哈根会议协议》，全球各国对二氧化碳的减排都非常的重视。但发达国家对自己的减排目标有所保留，同时希望发展中国家也投入大量资金和技术来减少二氧化碳的排放，但是发展中国家受制于技术和资金的问题，减排困难重重。中国做为温室气体排放的大国，如何减少二氧化碳的排放，同时做好二氧化碳的回收成为我国的重大难题，研究新型的二氧化碳回收技术、大力发展新能源、促进能源的再生利用成为我国保护环境的一项重要工作。

1 二氧化碳原料分析

二氧化碳产品来源有两种途径：一种是开采二氧化碳的天然气田通过提纯进行销售。另一种是以工业生产过程中产生的尾气中的二氧化碳作为原料，经过提纯生产二氧化碳产品进行销售。本项目生产的原料为公司MDEA脱碳尾气（主要成分为CO2），二氧化碳生产过程的原料气来源充足，尾气处理做为后续工程，建设周期短，同时可以利用现有公用工程的资源，可以降低项目的投资，可以大幅提高项目的收益。

原料气主要成分分析表

2 二氧化碳生产工艺介绍

液体二氧化碳生产就是二氧化碳原料气经过净化和液化的过程，食品级和工业级二氧化碳的生产工艺，其主要区别就是净化技术不同，产品的品质等级就不一样。常见的工业二氧化碳生产工艺主要有：吸附分离法、溶剂吸收法、膜分离法、浅低温吸附精馏法等[1]。

(1)吸附分离法

吸附分离法是利用吸附剂对混合气体中的不同组分吸附程度不同对二氧化碳进行吸附和解析来分离CO2，吸附剂可再生循环使用。

(2)溶液吸收法

溶液吸收法分物理吸收法和化学吸收法。物理溶剂吸收法是原料气通过吸收剂对二氧化碳和其他气体的溶解度不同实现气体的分离，在加压条件下，根据平衡分压二氧化碳的溶解度提高，吸收剂在低压条件下加热实现二氧化碳的解析。物理吸收法对于吸收剂的要求较高。不腐蚀设备、稳定性好、对CO2的吸收性高[2]。

化学吸收法是利用原料气中的CO2与化学中间体在反应器内发生反应，生产的产物经过加热分解出二氧化碳，利用冷却分离技术把二氧化碳进行回收达到净化的目的。

(3)膜分离法

膜分离法是把原料气通过材料膜，利用膜的选择透过性把二氧化碳分离出来。此分离方法投资费用低、操作简单、能耗低，在工业生产中应用比较广泛。膜分离法得到的二氧化碳产品纯度不高[3]，需要将其和吸附法结合起来才能得到高纯度的CO2。

(4)浅低温吸附精馏法

二氧化碳的临界温度为31.1℃，临界压力为7.4MPa，只要达到临界温度和压力就可以使CO2变为液态，同时配合吸附法脱除沸点比二氧化碳高、通过精馏仍无法分离的杂质。

3 本项目工艺选择

本项目生产工艺采用低温精馏组合法，其工艺步骤为先用精脱硫脱除气体中的含硫杂质，再利用分子筛脱出气体中的水分，再低温精馏分离沸点比二氧化碳低的杂质。此法生产的液体二氧化碳浓度较高并且稳定，一些低沸点杂质可稳定地脱除。该工艺过程简单，操作方便，精馏过程采用差压耦合技术，能量利用率高，大大降低了能耗，还降低了操作费用，该法二氧化碳产品纯度高，可以满足工业级和食品级的要求，市场应变能力较强。

工业液体二氧化碳技术指标

4 项目工艺流程简述

二氧化碳原料气经余冷器和预冷器降温冷却至5℃左右、进入干燥器进一步除去水分，使水分含量≤20ppm，当水分含量达到15ppm时，则启用备用干燥器，将在用干燥器退出再生，再生气利用从提纯塔顶部排出的不凝性气体，经再生蒸气加热器加热至约～220℃进行干燥器再生，当干燥器再生出口放空气温度≥120℃时，再生结束。从干燥器出来的原料气经液化器液化，利用液氨蒸发吸热降至～-25℃，进行冷凝，然后进入提纯塔。提纯塔塔釜用液氨加热，维持塔釜温度在～-18℃左右。进入提纯塔的液体CO2与塔釜的液氨进行传热传质，将低沸点杂质蒸发，在塔顶冷凝段利用液氨蒸发吸热的冷量将塔内上升蒸汽冷凝，塔釜液体CO2出来经过冷器降温再经流量计计量后送入二氧化碳储槽。

[1]王丽.向继明.柴巍.二氧化碳的回收应用及展望[J].四川化工，2015，（28-31）.

[2]陈绍云，张永春.王新过渡金属盐改性HZSM-5氧化吸附深度脱除CO2中的NO[J].化工学报，2012（11）：3700-3706.

[3]唐莉，王宇飞.变压吸附脱除并回收合成氨变换气中CO [2 J].中氮肥，2000（5）：7-11.