烟道气回收二氧化碳 转载

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烟道气回收二氧化碳

概述
烟道气回收二氧化碳是利用在低压下对二氧化碳有很强吸收能力的溶剂(MEA、或MDEA)，在常温下将烟道气中的二氧化碳吸收，并在升温的情况下，二氧化碳(CO2)又从溶液中解吸出来，同时溶液得到再生。我公司已经为中国石油天然气股份有限公司提供了数套烟道气回收二氧化碳(CO2)装置。

烟道气回收二氧化碳技术主要应用于以下几个领域：
转化炉烟道气回收二氧化碳(CO2) ，作为甲醇原料或者食品级二氧化碳
石灰窑气回收二氧化碳(CO2) ，作为食品级二氧化碳
催化烟道气回收二氧化碳(CO2) ，作为食品级二氧化碳
天然气深度脱除二氧化碳(CO2) ，配套LNG装置
合成气深度脱除二氧化碳(CO2) ，配套低温分离装置
天然气深度脱除硫化氢(H2S) ，配套LNG装置
装置特点
装置规模：生产二氧化碳1000~50,000m3/h
二氧化碳纯度：99.5~99.999%
脱碳精度：二氧化碳(CO2)含量为1PPM~1%
脱硫精度：硫化氢(H2S)含量为0.1PPM
工作压力：烟道气的压力或者天然气合成气的压力
适用领域：天然气为原料的甲醇装置、食品级二氧化碳、液化天然气的净化和深冷装置的净化等。
技术特点
专用的吸收溶液在低分压下对二氧化碳吸收量大，降低了溶液再生消耗。
合理的热利用流程设计，将装置的热耗最大限度地降低。
抗降解的吸收溶液，在烟道气中的氧含量较高的时候，也没有明显的氧化降解，它对碳钢设备几乎无腐蚀。
用于天然气深度脱除二氧化碳的场合，烃类回收率高，二氧化碳脱除精度高。
二氧化碳回收率高、纯度高，经过简单后处理，即可达到食品级标准。
技术原理
下面以MEA溶剂为例，列出烟道气回收二氧化碳的简单原理。
一乙醇胺（MEA）与氨相似，能接受一个质子形成铵离子,在水溶液中呈碱性，15～20%MEA水溶液其PH值约为11。
HOCH2CH2NH2 ＋ HOH→  HOCH2CH2NH3+ ＋ OH-

CO2为弱酸性气体，当CO2溶解于一乙醇胺水溶液中时，其总反应式如下：
HOCH2CH2NH2＋CO2＋H2O → HOCH2CH2NH3HCO3 ＋ Q
该反应为放热反应，降低温度，平衡常数增大，平衡向生成物方向移动。升高温度，平衡常数减小，平衡向反应物方向移动。
本工艺方案中，在40℃左右时，CO2被MEA 溶液吸收生成HOCH2CH2NH3HCO3，达到平衡后，将富液加热至 113℃使HOCH2CH2NH3CO3分解释放出CO2，同时溶液得到再生。
配方溶液
我公司开发的SM-2F、SM-2C、SM-NG三种规格的配方溶液，由胺溶液、抗氧化剂、活化剂和缓蚀剂组成。

SM-2F适合于转化炉烟道气回收二氧化碳。
SM-2C适合于石灰窑气和催化烟道气回收二氧化碳。
SM-NG适合于天然气合成气深度脱除二氧化碳。   
  
该SM-2F型配方在工业装置使用过程中，腐蚀速率低于0.02mm/a，远低于国家规定的腐蚀速率，说明该溶剂良好地解决了MEA溶剂的降解问题。

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针对烟道气CO2回收技术的关键问题，结合工程实践给出以下专业分析：

1工艺流程优化要点
1.1 吸收塔设计
采用高效规整填料（如Mellapak 250Y）配合液体分布器，气液比控制在3-5m/m·h，确保传质效率（NTU＞8）。注意烟道气预处理需先除尘（颗粒物＜10mg/Nm）并降温至40-45℃。

1.2 溶剂选择建议
对于含氧量＞5%的烟道气：
优先选用SM-2F配方，其抗氧化剂（如ADA）可降低MEA降解速率至＜1%/月
腐蚀控制添加0.1%钒酸盐缓蚀剂，碳钢设备年腐蚀率＜0.05mm

2节能降耗关键措施
2.1 热集成方案
富液（Rich amine）通过贫富液换热器回收85%热量
再生塔顶气（～110℃）采用分级冷凝，利用潜热预热进料

2.2 操作参数
贫液负荷（Lean loading）控制在0.15-0.20 mol CO2/mol MEA
再生温度维持113±2℃，再沸器蒸汽消耗可降至2.8GJ/t CO2

3特殊工况处理
3.1 SOx干扰应对
当烟气含SO2＞50ppm时：
前端增设Na2CO3洗涤塔
吸收液添加0.5%抗氧化剂EDTA防热稳态盐形成

3.2 食品级CO2提纯
三级处理流程：
压缩至2.5MPa后活性炭吸附
低温精馏（-25℃）脱轻组分
最后通过0.1μm无菌过滤器

4设备选型注意事项
4.1 材质选择
再生塔顶冷凝器选用2205双相不锈钢
贫液泵机封需配置双端面集装式密封

4.2 防腐设计
所有碳钢设备内衬3mm环氧煤沥青
液相管线流速控制在1.2-1.8m/s防冲刷腐蚀

5常见故障处理
5.1 溶剂发泡
现象：压差波动＞15%
处理：添加10ppm消泡剂（硅氧烷类），检查过滤器的压差

5.2 再生效率下降
排查顺序：
检查再沸器蒸汽压力是否＜0.3MPa
检测贫液负荷是否＞0.25
分析热稳态盐含量（TDS＞2%需置换）

特别提醒：对于LNG配套项目，需在脱碳后设置分子筛深度脱水（露点＜-70℃），防止CO2固化堵塞冷箱。实际运行中建议每季度做一次溶剂全分析（胺浓度、热稳态盐、金属含量）。   

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