【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及高溫煙氣二氧化碳回收及資源化利用工藝及應用領域。更具體地，涉及一種吸脫附回收高溫煙氣二氧化碳及其一步法加氫資源化利用系統(tǒng)裝置及方法。
技術介紹
1、
2、甲醇和甲烷是理想的儲氫介質(zhì)和重要的大宗基礎化工原料。例如中國專利zl201210121972.7公開了一種利用過剩電能將煙氣中的二氧化碳轉(zhuǎn)化成天然氣的工藝及設備，該工藝是先利用過剩電能電解水產(chǎn)生氫氣，然后將氫氣與工業(yè)煙氣中捕集下來的二氧化碳發(fā)生甲烷化反應，同時利用甲烷化反應產(chǎn)生的熱量加熱水產(chǎn)生過熱水蒸汽，驅(qū)動汽輪發(fā)電機發(fā)電，補充電解水的電能，從而合成得到可以方便儲存或輸送的天然氣。
3、再例如中國專利zl201610276360.3公開了一種電解鋁高溫煙氣中的二氧化碳轉(zhuǎn)化為甲醇的裝置及方法，該方法將電解鋁高溫煙氣通入裝有焦炭的氣體轉(zhuǎn)化爐中，使煙氣中的二氧化碳轉(zhuǎn)化為一氧化碳，從氣體轉(zhuǎn)化爐中排出的煙氣，經(jīng)脫氟除塵處理后，與氯堿工藝副產(chǎn)的氫氣混合，得到合成氣，將合成氣通入氣體凈化裝置中，深度脫除其中的硫、氯、氟，然后將合成氣壓縮至8～15mpa，在甲醇合成塔中制備甲醇。
4、又例如中國專利zl201910234831.8公開了一種轉(zhuǎn)爐煙氣處理和甲醇制備的聯(lián)合系統(tǒng)及方法。該系統(tǒng)包括煙氣預處理設備、粗甲醇制備設備和甲醇精煉設備；煙氣預處理設備包括轉(zhuǎn)爐煙罩、汽化降溫煙道和帶有煙氣成分檢測器的閥門；粗甲醇制備設備包括碳化反應爐和管殼式低壓等溫反應合成器；煙氣從轉(zhuǎn)爐釋放后被轉(zhuǎn)爐煙罩收集，經(jīng)汽化降溫煙道降溫后進入帶有煙氣成分檢測器的閥門，當帶有煙
5、上述現(xiàn)有技術都解決了各自的技術問題，但上述公開的現(xiàn)有技術依然存在如下缺陷：1)沒有對高溫煙氣余熱進行有效回收或大部分用于回收發(fā)電，能量轉(zhuǎn)化利用效率低；2)用于資源化加氫制甲醇過程需要將高溫煙氣通過氣體轉(zhuǎn)化爐把二氧化碳轉(zhuǎn)化成一氧化碳后加氫合成甲醇，需要引入焦炭或木炭等高熱值的燃料且增加了設備和能耗投資。因此，開發(fā)一種高效的高溫煙氣二氧化碳加氫資源化利用的系統(tǒng)工藝，解決煙氣余熱回收和二氧化碳資源化利用具有重要的現(xiàn)實意義和工業(yè)應用價值。
技術實現(xiàn)思路
1、本專利技術要解決的第一個技術問題是提供一種吸脫附回收高溫煙氣二氧化碳及其一步法加氫資源化利用的系統(tǒng)裝置。該系統(tǒng)裝置耦合了高溫煙氣余熱回收和二氧化碳資源化利用，實現(xiàn)了系統(tǒng)裝置內(nèi)的熱量集成；此外，通過二氧化碳吸附和熱氫氣氣提脫附，實現(xiàn)了煙氣二氧化碳有效回收，具有裝置簡單、能效高等優(yōu)點。
2、本專利技術要解決的第二個技術問題是提供一種利用上述系統(tǒng)裝置進行高溫煙氣二氧化碳加氫資源化利用的方法。
3、為解決上述第一個技術問題，本專利技術采用的技術方案如下：
4、一種吸脫附回收高溫煙氣二氧化碳及其一步法加氫資源化利用的系統(tǒng)裝置，包括余熱回收單元、預處理單元、二氧化碳回收單元、加氫反應單元和分離提純單元；
5、所述余熱回收單元包括第一換熱器、精餾再沸器、第二換熱器；
6、所述預處理單元，包括脫硝反應器、除塵器、超重力脫硫設備等；
7、所述二氧化碳回收單元包括二氧化碳吸附床和再生裝置；
8、所述加氫反應單元，包括氣體混合器、第三換熱器和加氫反應器；
9、所述分離提純單元，包括第四換熱器、氣液分離器、精餾進料泵、第五換熱器和精餾分離設備；
10、所述第一換熱器橫向換熱出口通過管道通向精餾再沸器；精餾再沸器物料出口通過管道通向第二換熱器；第二換熱器的出口通過兩條管道分別通向并聯(lián)的二氧化碳吸附床和再生裝置；所述二氧化碳吸附床和再生裝置的出口通過廢氣管道連通外部環(huán)境；
11、所述二氧化碳吸附床和再生裝置的出口設有分支管道連通氣體混合器；
12、所述氣體混合器的出口通向第三換熱器的縱向換熱入口，所述第三換熱器的縱向換熱出口通向加氫反應器，所述加氫反應器的下部物料出口通向第三換熱器的橫向換熱入口，所述第三換熱器的橫向換熱出口通過管道通向第四換熱器，第四換熱器出口通過管道通向氣液分離器；
13、所述氣液分離器的下部通過管道通向精餾進料泵進口，所述精餾進料泵出口通過管道通向第五換熱器縱向換熱入口，第五換熱器縱向換熱出口通過管道連通精餾分離設備；所述氣液分離器的上部通過管道連通壓縮機，壓縮機出口通過管道連通氣體混合器；所述氣液分離器的上部還通過管道通向外部廢氣管道和產(chǎn)品管道；
14、所述精餾分離設備下部通過管道通向精餾再沸器進行換熱后循環(huán)回到精餾分離設備；
15、所述精餾分離設備上部通過管道連接外部產(chǎn)品管道。
16、優(yōu)選地，所述二氧化碳吸附床設有2～20個；更優(yōu)選地，吸附床的數(shù)量2～5個；每個吸附床中均是吸附和氣提脫附交替進行，確保系統(tǒng)連續(xù)化運行。
17、為解決上述第二個技術問題，本專利技術采用如下的技術方案：
18、一種利用上述系統(tǒng)裝置實現(xiàn)高溫煙氣二氧化碳加氫資源化利用的方法，包括以下步驟：
19、s1、含二氧化碳的高溫煙氣先后通過第一換熱器和第二換熱器對原料氫氣、精餾再沸器底物料進行加熱，實現(xiàn)煙氣余熱回收，得到低溫煙氣；
20、s2、低溫煙氣進一步通過預處理單元，實現(xiàn)對煙氣中氮氧化物、煙氣、硫氧化物的脫除；
21、s3、預處理后的煙氣進入到二氧化碳吸附床和再生裝置中，實現(xiàn)對二氧化碳的吸附，達到吸附飽和后，通入被加熱的原料氫氣對二氧化碳進行氣提脫附，形成氫氣和二氧化碳的混合氣；二氧化碳吸附床和再生裝置交替進行吸附和氣提脫附；
22、s4、氫氣和二氧化碳的混合氣經(jīng)過與加氫反應器出口物料換熱后，進入到加氫反應器中，進行二氧化碳加氫反應制備甲醇或甲烷；
23、s5、若進行制甲醇反應，反應后的物料首先降溫后經(jīng)過氣液分離器，進行氣液分離，將未反應完的原料分離后經(jīng)壓縮機循環(huán)至加氫反應器入口，液相物料進入到精餾分離設備中，精餾分離設備頂部獲得甲醇產(chǎn)品；若進行制甲烷反應，反應后的物料首先降溫后經(jīng)過氣液分離器，進行氣液分離，頂部氣相物料為甲烷產(chǎn)品。
24、優(yōu)選地，步驟s1中，所述高溫煙氣來源于燃燒煙氣、冶煉閃速爐煙氣、轉(zhuǎn)爐煙氣、電石爐煙氣、玻璃窯煙氣中的一種。
25、優(yōu)選地，步驟s3中，所述原料氫氣來源于煤制氫、天然氣制氫、電解水制氫和工業(yè)副產(chǎn)氫裝置中的一種或幾種；更優(yōu)選地，原料氫氣來源于電解水制氫。
26、優(yōu)選地，步驟s3中，所述二氧化碳吸附床中裝填的吸附材料為活性氧化鋁、分子篩和活性炭中的一種或多種。
27、優(yōu)選地，步驟s3中，所述二氧化碳吸附床中的溫度為20～400℃，壓力0.1～5mpa。
28、優(yōu)選地，步驟s4中，所述加氫反應器為固定床反應器或超重力反應器，其內(nèi)部裝填的催化劑為cu基、ni基、au基、ag基催化劑中的一種。
29、優(yōu)本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
1.一種吸脫附回收高溫煙氣二氧化碳及其一步法加氫資源化利用的系統(tǒng)裝置，其特征在于，包括余熱回收單元、預處理單元、二氧化碳回收單元、加氫反應單元和分離提純單元；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述吸脫附回收高溫煙氣二氧化碳及其一步法加氫資源化利用的系統(tǒng)裝置，其特征在于：所述二氧化碳吸附床設有2～20個；更優(yōu)選地，吸附床的數(shù)量2～5個。
3.一種利用權(quán)利要求1或2中任一系統(tǒng)裝置進行吸脫附回收高溫煙氣二氧化碳及其一步法加氫資源化利用的方法，包括以下步驟：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述吸脫附回收高溫煙氣二氧化碳及其一步法加氫資源化利用的方法，其特征在于：步驟S1中，所述高溫煙氣來源于燃燒煙氣、冶煉閃速爐煙氣、轉(zhuǎn)爐煙氣、電石爐煙氣、玻璃窯煙氣中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述吸脫附回收高溫煙氣二氧化碳及其一步法加氫資源化利用的方法，其特征在于：步驟S1中，所述原料氫氣來源于煤制氫、天然氣制氫、電解水制氫和工業(yè)副產(chǎn)氫裝置中的一種或幾種；更優(yōu)選地，原料氫氣來源于電解水制氫。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述吸脫附回收高溫煙氣二氧化碳及其一步法加氫資源化利用的方法
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述吸脫附回收高溫煙氣二氧化碳及其一步法加氫資源化利用的方法，其特征在于：步驟S3中，所述二氧化碳吸附床中的溫度為20～400℃，壓力0.1～5MPa。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述吸脫附回收高溫煙氣二氧化碳及其一步法加氫資源化利用的方法，其特征在于：步驟S4中，所述加氫反應器為固定床反應器或超重力反應器，其內(nèi)部裝填的催化劑為Cu基、Ni基、Au基、Ag基催化劑中的一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述吸脫附回收高溫煙氣二氧化碳及其一步法加氫資源化利用的方法，其特征在于：步驟S4中，所述加氫反應器內(nèi)反應溫度為100～500℃，優(yōu)選為200～300℃；壓力為0.1～10MPa，優(yōu)選為0.1～5MPa。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述吸脫附回收高溫煙氣二氧化碳及其一步法加氫資源化利用的方法，其特征在于：步驟S5中，所述精餾分離設備為超重力精餾分離設備。
...【技術特征摘要】
1.一種吸脫附回收高溫煙氣二氧化碳及其一步法加氫資源化利用的系統(tǒng)裝置，其特征在于，包括余熱回收單元、預處理單元、二氧化碳回收單元、加氫反應單元和分離提純單元；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述吸脫附回收高溫煙氣二氧化碳及其一步法加氫資源化利用的系統(tǒng)裝置，其特征在于：所述二氧化碳吸附床設有2～20個；更優(yōu)選地，吸附床的數(shù)量2～5個。
3.一種利用權(quán)利要求1或2中任一系統(tǒng)裝置進行吸脫附回收高溫煙氣二氧化碳及其一步法加氫資源化利用的方法，包括以下步驟：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述吸脫附回收高溫煙氣二氧化碳及其一步法加氫資源化利用的方法，其特征在于：步驟s1中，所述高溫煙氣來源于燃燒煙氣、冶煉閃速爐煙氣、轉(zhuǎn)爐煙氣、電石爐煙氣、玻璃窯煙氣中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述吸脫附回收高溫煙氣二氧化碳及其一步法加氫資源化利用的方法，其特征在于：步驟s1中，所述原料氫氣來源于煤制氫、天然氣制氫、電解水制氫和工業(yè)副產(chǎn)氫裝置中的一種或幾種；更優(yōu)選地，原料氫氣來源于電解水制氫。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述吸脫附回收高溫...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：羅勇，王立華，江瀾，李春慧，沈先鋒，尹祖彪，劉婕，初廣文，毛偉，
申請(專利權(quán))人：衢州化工新材料創(chuàng)新研究院，
類型：發(fā)明
國別省市：
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。