二氧化碳回收系统的节能分析

第32卷　第1期　1998年1月

西　安　交　通　大　学　学　报

JOURNAL OF XI′AN J IAO TON G UN IV ERSITY

　Vol.32　№1

Jan.1998二氧化碳回收系统的节能分析

张早校　郁永章　曲天非

(西安交通大学,710049,西安)

摘要　通过对某酿酒厂二氧化碳回收系统液化、汽化方案进行节能潜力分析,并且实施了节能、节水优化改造,实现了投资少、收效大的目标.这些节能方案对于现有企业的工艺设备节能改造、利用低位热能、提高制冷系统能源利用率具有重要的参考价值,值得推广应用.

关键词　二氧化碳　回收系统　节能　节水

中国图书资料分类法分类号　T K018

The Energy2Saving Analysis of C arbon Dioxide R ecovery System

Zhang Zaoxiao　Y u Yongz hang　Q u Tianf ei

(Xi′an Jiaotong University,710049,Xi′an)

Abstract　This paper presents an energy2saving potential analysis of carbon dioxide recovery system in a brewery.The schemes of energy2saving and water saving are introduced which produce notable effect with a little cost.These energy2saving schemes have important reference values for making use of low level thermal energy and raising energy utilization ratio,and can be applied in a lot of industry fields. K eyw ords　carbon dioxi de　recovery system　energy savi ng　w ater savi ng

二氧化碳是重要的化工原料,对啤酒、饮料、食品、粮食等也具有良好的保鲜作用.在酿酒厂的酒精发酵过程中产生大量纯度很高的二氧化碳,是重要的副产品,常常通过回收来加以使用.目前,国内外普遍采用低温液化的方法回收酒精发酵过程中产生的二氧化碳,整个回收过程是高耗能过程.对整个低温液化及汽化系统进行热力学分析,结合工艺特点和生产需要,对原有系统进行节能优化和挖潜改造,可以收到投资少、见效快、降低能耗、节约水资源等效果,是一件具有高的投资回报率的事情.本文以某酿酒厂二氧化碳回收系统的节能改造为例,介绍节能优化挖潜改造的成功经验.

1　CO2回收系统简述

在酿酒厂酒精发酵过程中,主要发生的化学反应为[1]

C6H12O6→2CO2+2C2H5OH+108.68kJ

(1)

在此过程中,气体CO2的产量为酒精产量的95.5%.整个酒精发酵过程是在密闭的发酵罐中进行的,生产过程存在着不连续性.另外,生产工艺对

收到日期:1997203210.　张早校:男,1963年8月生,化学工程学院化工机械与设备系,副教授.

CO 2的需要也存在着不连续性.因此需要将发酵过

程中产生的大量CO 2气体液化贮存.目前,国内外普遍采用低温液化方法来贮存CO 2,采用加热气化的方法给用户提供CO 2气体,其主要的生产流程如图1所示.在图1中,冷凝蒸发器4作为CO 2系统的冷凝器,同时又是低温制冷工质的蒸发器[2].为了保持CO 2贮液罐5的低温状态,制冷系统处于频繁的开停以及变工况运行状态,不仅增加了能耗,而且容易产生液击,损坏阀片,对制冷压缩机造成损害.

另一方面,当生产工艺需要CO 2气体时,必须将贮液罐5中的CO 2液体加热汽化才能使用.该厂原引进系统采用蒸气加热水来汽化CO

2,要消耗大量的热量和水量.将上述系统的整个过程加以综合分析和优化设计,可以通过少量的改造收到较好的节能效果.

1:CO 2压缩机;　2:CO 2压缩机水冷却器;　3:干燥塔;　4:冷凝

蒸发器;　5:CO 2贮液罐;　6:CO 2汽化器;　7:CO 2贮气罐;　

8:制冷压缩机;　9:氟利昂冷凝器;　10:节流阀

图1　低温液化CO 2生产流程简图

2　节能优化改造原理

对整个CO 2液化、汽化系统的优化设计,主要

是在满足各种工艺需要的条件下,如何进行CO 2液化系统、制冷系统和CO 2汽化系统的负荷分配,以便使整个系统对外界所需的能源供应量为最少.2.1　CO 2液化、汽化系统节能方案

由于生产、贮存和使用CO 2气体的不连续性,图1所示的系统配置具有明显的能源浪费现象,即液化、汽化的重复耗能过程.对图1所示的流程加以改进,增加图2所示的虚线部分(2)和(3),则可以起到节能效果.

当用户不需要CO 2气体时,由发酵过程生产的CO 2通过压缩机升压,并通过制冷系统低温液化,贮存在CO 2贮液罐中.当用户需要CO 2气体而发酵过程无CO 2气体供应时,可以将CO 2贮液罐中的液体CO 2通过汽化器7加热汽化后供用户使用.当用户

需要CO 2气体且发酵过程有CO 2气源供应时,则可将工艺产生的CO 2气体通过压缩机升压后,沿图2中虚线(2)直接排入CO 2贮气罐供用户使用.由于省掉了CO 2气体低温冷凝液化过程,大大降低了能耗.另外,由于从CO 2压缩机排出来的CO 2气体经水冷却后温度还偏高,可将CO 2液体贮罐中的少量

CO 2液体直接沿图2中虚线(3)排入CO 2气体贮罐,与较高温度的CO 2气体混合,达到所要求的温度.

1:CO 2压缩机;　2:CO 2压缩机水冷却器;　3:干燥塔;　4:冷凝

蒸发器;　5:CO 2贮液罐;　6:CO 2汽化器;　7:CO 2贮气罐;　

8:制冷压缩机;　9:氟利昂冷凝器;　10:节流阀;　11:CO 2液体

流量自动调节阀;　12:CO 2气体流量自动调节阀

图2　节能型CO 2液化、汽化系统图

2.2　节能方案理论推导

为了分析图2所示节能方案的节能潜力,假定CO 2气体比热c 为定值,设定m 1、m 2分别为虚线

(2)、(3)所代表的CO 2的质量流量,t 1为压缩机排

出并经冷却的CO 2气体温度,t 2为CO 2贮液罐的液

体温度,t 3为贮气罐中用户要求的CO 2气体温度,q 为温度t 2时的CO 2气化潜热.若不考虑温度梯度等不均匀因素,不考虑管道热损失,则上述节能过程有如下稳态热平衡方程

m 1气体冷却放热量(t 1>t 3)

Q 1=m 1c (t 1-t 3)

(2)

m 2液体汽化吸热量(t 3>t 2)

Q 2=m 2[q +c (t 3-t 2)]=m 2q g

(3)式中　q g ———汽化1kg CO 2所需的热量,kJ /kg .

而Q 1=Q 2(4)由此可得

m 2=[m 1c (t 1-t 3)][q +c (t 3-t 2)]

(5)

式(5)即为提供温度为t 3、流量为(m 1+m 2)的CO 2

气体时所需液体CO 2的流量.

液化1kg 的CO 2时,制冷设备所耗的功为

1

01第1期 张早校等:二氧化碳回收系统的节能分析

W R=[q+c(t1-t2)]/ε(6)

式中　ε———制冷系统的制冷系数.

当用户需要的CO2气体流量为(m1+m2)时,对于图1所示的原系统,需要的能量为

Q11=(m1+m2)(W CO

2

+W R+q g)(7)

式中　W CO

2

———压缩CO2气体的比功,kJ/kg;

对于图2所示的节能系统,m1、m2流股需要的能量分别为

Q m1=m1W CO

2

(8)

Q m2=m2(W CO

2

+W R)(9)

则图2所示系统比图1节省的能耗为

ΔQ=Q

11

-(Q m1+Q m2)

=m1W R+(m1+m2)q g(10)

将(5)式代入(10)式,整理得

ΔQ=m

1

[q+c(t1-t2)](1+1/ε)

(11)若m1=1.0kg/s,t1=40℃,t2=-20℃,t3= 10℃,c=1090J/(kg?K),则t2=-20℃时对应的气化潜热q=270kJ/kg,由(5)式可得m2=0111 kg/s.假定制冷机的实际制冷系数ε=210,则由(11)式可得到节省的能耗为ΔQ=50311kW.

上例说明,只需要液化极少量的CO2,就能满足工艺用CO2气体的需要,而且带来了大量的能源节约.

上述节能方案的前提是CO2贮液罐已有一定的CO2液体贮量.若无CO2液体存在,则可将从CO2压缩机排出的CO2气体分成m1、m2两股质量流量,m1流体直接排入CO2气体贮罐,m2流体经过低温液化后再排入贮气罐,可以达到与上述相同的节能效果.由此若连续运行,还可以降低制冷机的输入功率.

当然,上述计算只是一个近似值,主要是因为CO2的比热值是一个变值,而且对节能方案只从能量守恒的角度作了分析.尽管如此,已经说明了节能改造的巨大潜力.对能量品质的利用情况,采用热力学第二定律进行分析,能够找到节能改造的进一步途径.限于篇幅,本文不作深入讨论.

3　冷却水系统的节能、节水改造在原来引进的系统中,CO2压缩机和制冷机组的冷却用水以及CO2汽化器加热用水全部排掉了,这样既造成了低位热能的浪费,也造成了大量水资源的浪费.

原来的水系统如图3所示.CO2

压缩机中间冷

图3　原来的CO2液化、汽化系统水流程简图

却器和排气冷却都使得冷却水1获得了一定的温升;同样,制冷系统冷凝器中冷却水2也获得了一定温升.按照工艺用水的温度水平,1、2两部分冷却水所携带的热能完全可以用于CO2汽化器汽化所需的热量(甚至还有余量).而且将1、2、3股水流组成循环水系统,又可大大节约水消耗量,这样既达到了综合用能的目的,也节约了水资源.改进后的水循环系统如图4所示

.

图4　节能、节水型水循环系统

仅通过冷却水系统的重新组合和少量改造,就带来了明显的节能、节水效果.由于CO2压缩机、制冷系统和汽化器不同时工作,因此对汽化器用水的辅助蒸气加热仍然是需要的,以备汽化器单独工作之需要.

对于具有300kg/h液化能力和250kg/h CO2汽化能力的设备而言,通过上述节能、节水改造后,按理论上连续生产计算,每年至少可以节约10万t 用水量以及约175MJ的能量消耗,带来的经济效益非常可观.

201西　安　交　通　大　学　学　报 第32卷

4　节能与控制

在现代工业中,节约能源往往与采用最优控制紧密结合在一起.一个好的控制系统能够确保节能优化目标的实现[3];相反,一个不合理的控制系统则可能完全断送节能方案所带来的效益.在上述节能节水系统改造中,采用了合理的控制方案来实现节能目标,因而保证了节能方案收到预期的经济效益.

在节能型CO 2液化、汽化系统中,

主要是通过调节阀11对CO 2液体流量m 2进行调节,采用PID 控制方法,从而使CO 2贮气罐温度保持在规定的范围,其基本方案如图5所示.这样既保证了CO 2供气品质,也实现了节能目的.

图5　节能型液化、汽化系统的控制方案简图

在节能、节水型水循环系统中,主要是通过对辅助加热蒸气的切换与调节,实现节能目的;通过对流过汽化器水流量的控制,保持汽化器里能量供求的平衡.

5　结　论

(1)对企业现有设备进行能量回收及综合利用,

具有很大潜力可挖.

(2)上述系统节能、节水改造已经初步投入使用,与改造前的系统相比,已显示出较好的节能、节水效果.实际产生的效益在工厂运行一段时间后将统计出来.该项改造方案的节能、节水价值,值得在石油、化工、酿酒、制冷、空调等行业推广应用.

(3)上述节能技术分析只是对一个车间的能量综合应用.对整个工厂甚至多个企业综合用能的分析和利用将会带来更大的经济效益,值得引起企业管理人员、技术人员的重视.

上述节能型CO 2液化、汽化系统可以在现有的CO 2低温液化系统中加以推广应用,必将给企业带来可观的经济和资源保护效益.

参考文献

1　张美华.二氧化碳生产及应用.西安:西北大学出版社,

1988.198～203

2　张祉佑,石秉三.制冷及低温技术(上册).北京:机械工业

出版社,1981.159～194

3　欣斯基F G 著.节能与控制.谢雪峰,暴雪琴译.北京:机

械工业出版社,1987

(编辑　蒋慧姝)

3

01第1期 张早校等:二氧化碳回收系统的节能分析

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双多化工 二O一二年八月 目录 第一章项目简介........................................................................................................ １ 第一节项目名称：......................................................... １第二节项目地址：......................................................... １ 第二章装置简介........................................................................................................ １ 第一节装置规模........................................................... １第二节工艺技术........................................................... １第三节主要设备........................................................... ２第四节二氧化碳的性质..................................................... ３ 第三章工艺过程介绍................................................................................................ ３ 第一节压缩吸附部分....................................................... ３第二节精馏贮存部分....................................................... ５第三节冷冻液化部分....................................................... ５ 第四章装置的操作.................................................................................................... ５ 第一节首次开车准备....................................................... ５ 1、1管路系统的准备工作.................................................................................................... ５ 1、2机泵、控制系统的单体试车........................................................................................ ７第二节正常开车步骤....................................................... ８ 2、1压缩吸附部分................................................................................................................ ８ 2、2 精馏部分....................................................................................................................... ８ 2、3 冷冻部分....................................................................................................................... ９第五章装置的正常运行........................................................................................ １０ 第一节压缩吸附部分.................................................... １０ 1、1第一冷却器................................................................................................................ １０ 1、2干燥床的操作及再生................................................................................................ １０ 1、3 吸附床的操作及再生............................................................................................... １１

余热回收技术

余热回收技术 1、热管余热回收器 热管余热回收器即是利用热管的高效传热特性及其环境适应性制造的换热装置，主要应用于工业节能领域，可广泛回收存在于气态、液态、固态介质中的废弃热源。按照热流体和冷流体的状态，热管余热回收器可分为：气—气式、气-汽式、气—液式、液—液式、液—气式。按照回收器的结构形式可分为：整体式、分离式和组合式。 2、间壁式换热器 换热器是化工,石油,动力,食品及其它许多工业部门的通用设备,在生产中占有重要地位.在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等,应用更加广泛。换热器种类很多,但根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分三大类即：间壁式、混合式和蓄热式。在三类换热器中,间壁式换热器应用最多。常见间壁式换热器如：冷却塔(或称冷水塔) 、气体洗涤塔(或称洗涤塔) 、喷射式热交换器、混合式冷凝器。 3、蓄热式换热器 蓄热式换热器用于进行蓄热式换热的设备，一般用于对介质混合要求比较低的场合。换热器内装固体填充物，用以贮蓄热量。一般用耐火砖等砌成火格子（有时用金属波形带等）。

蓄热式换热分两个阶段进行。第一阶段，热气体通过火格子，将热量传给火格子而贮蓄起来。第二阶段，冷气体通过火格子，接受火格子所储蓄的热量而被加热。这两个阶段交替进行。通常用两个蓄热器交替使用，即当热气体进入一器时，冷气体进入另一器。常用于冶金工业，如炼钢平炉的蓄热室。也用于化学工业，如煤气炉中的空气预热器或燃烧室，人造石油厂中的蓄热式裂化炉。 4、节能陶瓷换热器 陶瓷换热器是一种新型的换热设备，在高温或腐蚀环境下取代了传统的金属换热设备。用它的特殊材质——SIC质，把窑炉原来用的冷空气变成了热空气来达到余热回收的目的。由于其可长期在浓硫酸、盐酸和碱性气、液体中长期使用。抗氧化，耐热震，高温强度高，抗氧化性能好，使用寿命长。热攻工业窑炉。把换取的热风作为助燃风送进窑炉与燃气形成混合气进行燃烧，可节能25%-45%，甚至更多的能源。 5、喷射式混合加热器 喷射式混合加热器是射流技术在传热领域的应用，喷射式混合加热器是通过汽、水两相流体的直接混合来生产热水的设备。喷射式混合加热器具有传换效率高，噪音低（可达到65dB以下），体积小，安装简单，运行可靠，投资少。利用喷射式混合加热器回收发电厂、造纸厂、化工厂的余热，加热采暖循环水

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由1式可得：CO2产生总量=（14%-5.5%）*1000*1.056*98%*0.9565/2.0665=40.72.kg (3) 回收前溢出量=（14%-12.1%）*1000*1.056*98%*0.9565/2.0665=9.10kg (4) 假设发酵液中CO2含量为6.0g/L，发酵液中溶解量=0.60%*1000=6.00kg (5) 由（3）、（4）、（5）代入（2）式可得： CO2理论回收量=40.72-9.10-6.00=25.62kg，即每KL麦汁可产生CO2理论回收量为 25.62kg/kl，但实际上CO2 回收量受各种环节及操作水平的影响，回收率约为0.74-0.84之间，也就是每kl 14度麦汁实际回收可供使用的最大量约为21.50kg/kl。 3、生产过程中CO2的使用量 A、制取碳酸水 碳酸水中CO2含量以0.55%计，生产1KL10°P啤酒，需14度啤酒723 L和287 L碳酸水，则需添加CO2的量为 287*0.55/100=1.579kg，即KL啤酒耗CO2为 1.579kg/kl B、发酵罐滤酒背压 CO2背压以0.1 MPa计，需要的CO2的总量为根据气体状态方程，相同体积下，0.1 MPa 表压所需CO2的量为标准状态下所需CO2量的两倍，设发酵罐的全容为380KL，有效容积为300KL，即2×380 kL×1.97kg/m3 =1497.2kg，折合千升啤酒为4.99kg/ kl。 C、清酒罐滤酒背压

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2、CO2实际回收量 设麦汁原浓14%，主酵温度12℃，罐压 0."08- 0."1Mpa，下酒外浓 3."2%，外观发酵度75%，真正发酵度60%，酒精含量 4."25%，真浓 5."5%，CO2纯度达到99%、原浓为 12.".1 %时开始回收，按以上条件为例计算发酵过程中每KL麦汁实际回收的CO2量。 CO2理论收量=产生总量-回收前溢出量-发酵液中溶解量…… （2） 由1式可得： CO2产生总量=（14%- 5."5%）*1000* 1."056*98%* 0."9565/ 2."0665= 40."7 2."kg… （3）回收前溢出量=（14%- 12."1%）*1000*

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二氧化碳的分离回收技术与综合利用

知识介绍 二氧化碳的分离回收技术与综合利用 夏明珠　严莲荷　雷　武　王风云　朱　彬　赵小蕾 (南京理工大学水处理研究所,210094) 石油、煤、天然气等化石燃料的大量使用,排出大量的CO 2废物,使大气中CO 2的含量逐年增加,造成严重的环境污染,引起全球的“温室效应”,带来一系列的负面影响。如何降低CO 2的排放量,变废为宝,实现其分离回收与综合利用,将成为21世纪最为重要的能源与环境问题之一。 图1　物理吸收法工艺流程 1　二氧化碳的分离回收技术 工业上CO 2的分离回收技术种类很多,归纳起 来,大致分为以下几种。1.1　吸收法工业上采用的气体吸收法,可分为物理吸收法和化学吸收法。1.1.1　物理吸收法 物理吸收法是在加压下用有机溶剂对酸性气体进行吸收来分离脱除酸气成分,并不发生化学反应,溶剂的再生通过降压实现,因此所需再生能量相当少。该法关键是确定优良的吸收剂。所选的吸收剂必须对CO 2的溶解度大、选择性好、沸点高、无腐蚀、无毒性、性能稳定[1]。典型的物理吸收法有Shell 公司的环丁砜法,No rton 公司的聚乙二醇二甲醚法、 Lurgi 公司的甲醇法[2] ,另外,还有N -甲基吡咯烷酮法、粉末溶剂法(所用溶剂为碳酸丙烯酯),三乙醇胺 也可作为物理溶剂使用。典型的物理吸收工艺流程见图1[3] 。图1中,原料气从吸收塔底部进入,与塔顶喷下的吸收剂逆流接触,净化气由塔顶引出。吸收气 体后的富液经闪蒸器减压释放出闪蒸气(最高压力下闪蒸出来的气体大部分是溶解的非酸性气体),经低压闪蒸后的半富液送入再生塔顶部即降至常压,并放出大量CO 2,即为所需的分离回收的CO 2,可用于生产液体CO 2或干冰。其余未解吸的CO 2与再生塔底部送来的空气或惰性气体逆流接触,靠汽提使溶剂再生后送往吸收塔顶部。 1.1.2　化学吸收法 化学吸收法是使原料气和化学溶剂在吸收塔内发生化学反应,CO 2被吸收至溶剂中成为富液,富液进入脱析塔加热分解出CO 2从而达到分离回收CO 2的目的。所用化学溶剂一般是K 2CO 3水溶液或乙醇胺类的水溶液。热K 2CO 3法常见方法有苯菲尔德法(吸收溶剂中K 2CO 3质量分数为25%～30%,二乙醇胺1%～6%,加适量五氧化二钒作催化吸收剂和防图2　化学吸收法工艺流程 腐蚀剂)、砷碱法(Vetro Cokes 法,K 2CO 3质量分数23%,As 2O 312%,或用氨基乙酸和V 2O 5来代替As 2O 3)、卡苏尔法(Carso l 法,K 2CO 3、胺、V 2O 5)、改良热碳酸钾法(Cata Carb 法,K 2CO 3、乙醇胺盐、V 2O 5)。 以乙醇胺类作吸收剂的方法有M EA 法(所用溶剂为一乙醇胺)、DEA 法(二乙醇胺)、M DEA 法(甲基二乙醇胺)、联合碳化公司的乙醇胺法(同时添加两种防腐蚀剂)、道化学公司的2-烷氧基乙胺法(内添加防腐蚀剂)以及劳尔夫-巴逊斯法(所用溶剂为二乙醇胺)[1]。化学吸收工艺流程见图2[4]。化学吸收法的关键是控制好吸收塔和解析塔的温度与压 · 46·1999年第19卷第5期　现代化工 DOI:10.16606/https://www.wendangku.net/doc/2a6995168.html, k i .i ssn 0253-4320.1999.05.016

啤酒厂CO2回收利用措施探析

1.2 CO2回收利用的理论依据 理论上，啤酒发酵过程中文章来源华夏酒报每公斤麦芽糖、葡萄糖可分别获得0.514 kg、0.489 kg CO2。而且CO2很容易实现气、液、固三相的转变，即在低温加压的情况下，二氧化碳会变成无色具有流动性的液体，最终变成雪花状固体，这为CO2回收和处理提供了依据。 1.3 CO2气体用量及经济效益计算实例 1）CO2气体用量 假设清酒罐总容积为200M3、背压表压为0.08MPa，则一只200M3清酒罐（空罐）背压至表压为0.08MPa，CO2耗量为：（200÷22.4）×44×1.8=707kg（其中22.4—气体摩尔系数；44—CO2的摩尔质量；1.8—清酒罐背压的绝对压力）。 2）经济效益 为保证生产和产品质量，不少啤酒厂均部分使用外购高纯度CO2。如按每公斤外购CO2售价0.6元折算，并假设千升酒消耗5 kg外购CO2，则会增加千升酒成本3.0元。若全部使用回收CO2，则按回收1kg CO2耗电0.18kwh、电价按0.76元折算，则每回收5 kg CO2耗电成本约为0.70元，则就本实例而言，全部使用回收CO2至少可节约千升酒成本2.3元。因此，如何经济利用回收CO2是啤酒企业节约成本的最佳途径之一。 2. CO2回收环节的问题及解决措施 2.1 合适的回收储存能力 由于啤酒生产存在淡旺季之分，所以，CO2的回收储存能力首先必须考虑生产不均衡性及投料密集时CO2的最大产量，而储存能力必须保证旺季生产至少一周的生产需求量。其次，生产旺季必须保证CO2回收处理系统运行通畅、高效，因此要求设备维修人员要对CO2回收处理系统进行定期的检查和维护保养。 2.2 均衡安排糖化投料，避免密集投料 通常，生产安排要在产销、在制品及库存成品之间寻求平衡点，但实际生产中常出现这些环节不同步，使得CO2回收储存不连续，而且常将发酵CO2排放，滤酒及包装生产时又必须外购CO2。这样，不仅增加了可利用资源浪费，加重环境污染，而且增加生产成本。因此，生产安排必须连续、均衡、合理。 2.3 提高CO2回收量的措施 实际生产中，CO2的回收量低于理论值，有必要采取一些技术措施提高CO2回收量。 1）通过检测CO2纯度和发酵糖度指标，依据设备状况设定最佳的CO2回收点（体积分数达到97%—99%），通常将满罐时间及糖度下降值作为经验数据来确定回收CO2的起点。 2）两罐法发酵倒入罐或清酒罐罐体酸洗且为CO2背压，则进酒过程排出气体送至CO2回收。发酵罐和清酒罐碱洗用压缩空气置换前对CO2回收。 3）当可供回收CO2的发酵罐少于2只时，可考虑延时回收，主要因为系统负荷不足，回收量不足以满足系统再生耗气，且设备频繁开关增加电耗 2.4 CO2回收系统关键控制点 1) 控制好气囊气态CO2的量，保证回收系统正常运行，避免压缩机等频繁开关。 2) 加强不凝气的排放，通过降低在液化处理过程中O2和N2的分压达到降低CO2气体中O2和N2气体的含量的目的。 3) 水洗塔要有排气装置，防止CO2经过水洗塔时吸入水中的氧气。 4) 吸附塔中的活性碳要及时更换，避免活性碳长时间使用残留不良异味。洗涤塔、吸附塔、干燥塔等要定期再生，并定期对回收设备及管道进行CIP。 5) 回收过程中一定要控制好各发酵罐的压力平衡和阀门开度，以免影响回收量和发酵罐内酒体的正常对流。

温室气体二氧化碳的回收技术研究进展

温室气体二氧化碳的回收技术研究进展 摘要温室气体CO2减排是目前大气污染治理的一大难题，引起了国际社会的极大关注。吸附法、膜分离法、液膜法、胺化合物吸收法、离子液循环吸收法等是CO2气体回收常用的方法。通过对各种方法的原理及研究现状介绍，深入分析了各种方法的优缺点及存在的问题，提出了改善吸收剂性能、开发高效低耗的CO2选择性吸收剂、改进CO2吸收工艺将成为今后CO2捕集回收技术的研究方向。 关键词二氧化碳烟气脱碳回收 由温室效应导致的气候变暖已经成为一个全球性的环境问题。CO2是造成温室效应的主要气体之一，约占温室气体的2/3。据2004年IEA（International Energy Agency）的预测，到2030年，世界能源消费中以煤、石油、天然气为主的化石燃料仍然占据主导地位[1]。因此，在未来的几十年里，化石燃料利用量的持续上升将导致CO2排放量的不断增加，如不加以控制，CO2的过量排放将会造成环境的继续恶化。1997年124个国家签署了《京都议定书》，规定了2008~2012年全球CO2的排放量要比1990年的CO2排放量平均降低5.2％。 我国作为《京都协定书》签约国之一面临巨大的CO2减排压力。我国2006年排放CO2气体62亿吨，位居世界第一。钢铁工业是我国CO2排放的主要源头之一，CO2排放量占全国9.2%[2]。要满足CO2减排要求，除了大力推广新能源和不断优化生产流程，提高能源利用效率和加速二次能源的回收利用步伐，还需对废气中CO2配匹相应的脱碳装备。本文主要对吸附法、膜分离法、液膜法、胺类化合物吸收法、离子液循环吸收法等烟气中CO2气体回收技术的原理、优缺点、存在的问题及研究现状进行分析论述，最终展望了烟气脱碳技术的发展方向。 1 二氧化碳回收技术 1.1 吸附法 吸附法是利用固态吸附剂对原料混合气中的CO2的选择性可逆吸附作用来分离回收CO2。吸附剂在高温(或高压) 时吸附CO2，降温(或降压)后解析CO2，通过周期性的温度(或压力)变化, 从而使CO2分离出来。其关键是吸附剂的载荷能力，主要决定因素是温差(或压差)[3]。常用的吸附剂有天然沸石、分子筛、活性氧化铝、硅胶和活性炭等。 南京工业大学对硅胶的二氧化碳吸附性能及其与微孔结构的关系进行了研究[4]，比较了两种硅胶吸附剂对CO2吸附穿透曲线和吸附性能的差异及硅胶的微结特性对吸附二氧化碳性能的影响。结果表明：比表面大、孔径分布趋向细孔有利于硅胶对二氧化碳的吸附，而适当的孔分布则有利于硅胶吸附剂减小扩散阻力，为硅胶吸附剂的改进以及变压吸附在合成气脱碳过程中的应用提供了理论依据。华南理工大学韦朝海等针对电厂烟道气流量大[5]，温度高的特点，采用活性炭、沸石分子筛、金属氧化物，水滑石类混合物和锂盐化合物进行了CO2高温吸附性能比较，重点讨论了新型吸附剂Li2ZrO3用于高温烟道气中CO2的吸附性能及影响因素，如CO2吸附速率、反应温度、ZrO2颗粒大小、改性化合物的种类和用量等。研究结果表明Li2ZrO3是从高温烟道气中吸附CO2的高效吸附剂。吕国强等用固相合成法合成可用于循环使用的CO2吸收材料Li4SiO4 [6]，并对其吸收性能进行研究。结果发现，在900℃下烧结2h可合成Li4SiO4陶瓷材料，该材料在600~720 ℃下表现最强的吸收性能，最高吸收率可达29.16%；该材料吸收CO2后，在750 ℃时开始解吸CO2，到900 ℃左右可解吸完全，再生为Li4SiO4。 目前工业上应用较多的是变压吸附工艺, 它属于干法工艺，无腐蚀，整个过程由吸附、漂洗、降压、抽真空和加压五步组成，其运行系统压力在1.26 MPa~6.66 kPa 之间变化。吸附法的主要优点是工艺过程简单、能耗低、适应能力强，但此法的吸附容量有限、需要大量的吸附剂、吸附解吸频繁、自动化程度要求较高。 1.2 膜分离法

二氧化碳回收项目可行性研究报告

第一章总论 第一节概述 一、项目名称及建设地点 1、项目名称：二氧化碳回收 2、建设地点：XXX工业园 二、主办单位基本情况 1、主办单位名称：XXXX生物科技有限公司 2、住所：XX县工业园 3、法定代表投资人名称：XX 4、注册资本金：叁佰陆拾万元 5、公司类型：有限责任公司 6、主办单位基本情况 XXXX生物科技有限公司是一家以生物原料、精细化工为主导产品的企业，成立于2004年3月。公司主要产品及规模为乙醇、无水乙醇10万吨，乙醛6万吨，醋酸3万吨，颗粒饲料5万吨，现有职工386人，其中工程技术人员81人。企业总资产10566万元，其中固定资产8165万元。2005年被临沂市人民政府授予“农业产业化龙头企业”，被省科学技术厅授予“省高新技术企业”，2006年成功通过ISO14001：2004环境管理体系认证，2007年获得“中国酒精制造行业百强企业”称号。2006年实现总产值26000万元，实现利税3100万元。2007年实现产值 １

35000万元，实现利税4750万元。2008年1～6月份实现总产值21000万元，实现利税2680万元。 三、项目提出背景、投资目的、意义和必要性 1、项目提出的背景 二氧化碳是一种用途广泛的工业原料，主要用作制造纯碱、化肥及合成甲醇和无机盐的原料，亦用于钢铸件的淬火，还用于制造干冰等。液体二氧化碳用于焊接、发酵工业、冷却和食品饮料、制糖、医用局部麻醉，也可用于大型铸钢防泡剂、植物生长促进剂、防氧化剂及灭火剂等。固体二氧化碳用于青霉素生产，鱼类、奶油、冰淇淋等食品贮存及低温运输等方面。随着我国冶金、化工及食品饮料工业的迅速发展，特别是我国加入WTO后，二氧化碳在国内的消费量不断增长。目前，由于二氧化碳在国内的消费量不断增长，因此在国内有较好的市场前景，市场潜力大。 到2007年底，XXXX生物科技有限公司各类产品年综合生产能力已达18万吨，而酒精工业CO2废气总量亦达100kt/a。目前,高消耗、高排放、低效率的粗放型经济模式已经严重制约了企业的发展，节能减排、发展循环经济已成为企业发展的重点。为使公司在市场竞争中能得到不断发展和壮大，必须以循环经济的理论为指导，继续调整、优化产业结构和产品结构，转变增长方式，以市场为导向，以提高经济效益和社会效益为中心，加强技术创新，发展循环经济，构建资源节约型和环境友好型产业，从而实现企业的创新发展。 XXXX生物科技有限公司经详细的市场调查，反复论证，决定投资建设二氧化碳回收项目，实现节能减排、发展循环经济、综合利用资源，２

烟气中CO2回收

附件智胜化工公司二氧化碳捕集项目 一、工艺技术方案 1.1 工艺流程 锅炉烟道气副产的二氧化碳，在混合气中的浓度10%左右，属于低浓度二氧化碳范畴。智胜化工捕集其中的二氧化碳，生产98%纯度的气态产品，共后续单元使用。我们采用的方法首先是水洗脱硫，然后进入化学吸收塔，采用复合碱溶液作吸收剂捕集二氧化碳，解吸后二氧化碳为95%以上的气态，然后经过降温分水后，就可以得到98%纯度的气态二氧化碳产品。工艺流程简图如下： 由于烟道气有135~170℃的温度，并且含有一定量的粉尘，所以在进入脱硫水洗塔时，首先在下部进行水洗除尘，洗涤水温度升高后，送到板式冷却器用冷却水降温循环使用。冷却水进入凉水塔排出热量后循环使用。 由于原料气中的硫化物比较多，以前采用石灰水、氨水湿法脱硫，腐蚀性较大，脱硫塔渗漏较为严重。同时因为石灰水和氨都属于碱性物质，对烟道气中的酸性二氧化碳都有一定的吸收性，所以在脱硫的同时也会损失一部分二氧化碳。我们推荐使用自己研发的保碳脱硫技术，采用一种碱性溶剂，使其最大限度地脱除二氧化硫，但不损失二氧化碳。脱出的二氧化硫中间产物，用碳酸钙中和生成硫酸钙，把固体硫酸钙分离出去作副产品，脱硫液本身被还原，重新循环回脱硫塔连续使用，脱硫液本身不消耗。只消耗碳酸钙一种添加剂。该技术可以使用智胜化工原有的硝石灰中和设备、固体分离设备和溶剂循环设备。 水洗除尘和中和脱硫工艺如下图所示：

1.2.技术特点： 1、独有的脱硫专利技术，保证只脱出二氧化硫，而不损失二氧化碳。 2、独有的吸收溶剂专利技术，比目前MEA技术装置投资和生产成本都减少1/3以上，并且溶剂不降解，稳定性好。 第二章设计参数及投资 2.1 设计参数 智胜化工公司有大量的烟道气可用，如果考虑投资、市场等因素，确定回收产量以5.0万吨/年为好。 处理原料气量：50000Nm3/h （标准立方米/小时） 含量：10.0％（按最低设计）； 气源CO 2 二氧化碳产量：6250kg/小时； 日产量： 150000kg/天 二氧化碳纯度：98.0%，（气态）； 年产量（8000小时）：50000吨/年； 占地面积：40×30＝1200m2.

电厂循环水余热回收供暖节能分析与改造技术

电厂循环水余热回收供暖节能分析与改造技术 摘要：当今世界，节能已成为一项重要的研究课题。发电厂作为耗能大户，存在大量循环水余热没有得到有效利用，浪费严重。因此，如何利用循环水余热成为电厂节能的重要任务。 1.回收电厂循环水余热的意义 能源是国民经济发展的基础，深入开展节能工作，不仅是缓解能源矛盾和保障国家经济安全的重要措施，而且也是提高经济增长质量和效益的重要途径。本世纪的头20 年，我国工业化和城镇化进程将进一步加快，需要较高的能源增长作为支撑。因此，节能工作对促进整个经济社会发展的作用日益凸显，国家已经把节能作为可持续发展的大政策。 目前，我国大中型城市普遍存在着集中供热热源不能满足迅速增加的供热需求的情况，而新建大型热源投资高、建设周期长，并受到城市环境容量的强烈制约。 为了缓解供热紧张的局面，一些地方盲目发展小型燃煤锅炉房，严重恶化了城市的大气环境;一些城市盲目发展燃气采暖、甚至电热采暖，在带来高采暖成本的同时，也引发了城市的燃气和电力资源的全面紧张。一方面，是燃用高品位的化石燃料来提供低品位的热能用于供暖和提供生活热水。另一方面，城市周边的火力发电厂在发电过程中，通过冷却塔将大量的低品位热量排放到大气中，造成了巨大的能源浪费和明显的环境湿热影响。因此，如果能将循环冷却水余热用于供热(采暖、生活热水等)，不仅能够减少电厂冷却水散热造成的水蒸发损失和环境的热污染，而且能够缓解采暖带来燃气和电力资源的紧张局面。同时，实现能源的梯级利用，节约大量燃料，提高能源综合利用率。 北京五大热电厂和热力集团所属六个供热厂的供热能力都已达到极限。北京热电厂普遍采用的抽凝式汽轮机组，即使在冬季最大供热工况下，也有占热电厂总能耗10~20%的热量由循环水(一般通过冷却塔)排放到环境。根据调研，北京并入城市热网的四大热电厂在冬季可利用的循环水余热量就达1000MW 以上，远期规划余热量将达约1700MW。如果将这些余热资源加以利用，仅仅考虑有效利用现有的余热量，就相当于在不新增电厂装机容量和不增加当地污染物排放的情况下，可新增供热面积3000 万平方米以上。因此，利用电厂循环水余热供热是一种极具吸引力的城市集中供热新形式。 2.电厂循环水余热供热技术现状 2.1汽轮机低真空运行供热技术 凝汽式汽轮机改造为低真空运行供热后，凝汽器成为热水供热系统的基本加热器，原来的循环冷却水变成了供暖热媒，在热网系统中进行闭式循环，可有效利用汽轮机凝汽所释放

二氧化碳回收操作规程

二氧化碳回收操作规程

江苏双多化工有限公司 3万吨/年二氧化碳回收装置工艺技术操作规程

江苏双多化工有限公司 二O一二年八月 目录 第一章项目简介.................................................. １第一节项目名称：.................... １第二节项目地址：.................... １第二章装置简介.................................................. １第一节装置规模...................... １第二节工艺技术...................... １第三节主要设备...................... ２第四节二氧化碳的性质................ ４第三章工艺过程介绍.............................................. ４第一节压缩吸附部分.................. ４第二节精馏贮存部分.................. ５第三节冷冻液化部分.................. ６第四章装置的操作................................................ ６第一节首次开车准备.................. ６

1、1管路系统的准备工作 ............. ６ 1、2机泵、控制系统的单体试车........ ８第二节正常开车步骤.................. ９ 2、1压缩吸附部分 ................... ９ 2、2 精馏部分....................... ９ 2、3 冷冻部分..................... １０第五章装置的正常运行.......................................... １０第一节压缩吸附部分............... １０ 1、1第一冷却器 ................... １０ 1、2干燥床的操作及再生 ........... １１ 1、3 吸附床的操作及再生........... １１第二节精馏贮存部分............... １２ 2、1精馏塔压力控制 ............... １２ 2、2精馏塔顶残气排放压力控制...... １２ 2、3精馏塔顶温度控制 ............. １２ 2、4塔底再沸器的温度控制.......... １３ 2、5塔底再沸器的液位控制.......... １３第三节冷冻液化.................... １３第四节充装槽车.................... １４第六章停车.................................................... １４第一节短时间停车.................. １４第二节长时间停车.................. １４

啤酒厂CO2回收量及使用量的计算.doc

啤酒厂 CO 2的回收量和使用量的算 廊坊青啤酒厂： 春生 CO2是啤酒酵中的主要物，近代啤酒技中 CO2又是必不可少的重要原料，CO2的合理回收利用于改造工，提高啤酒量起着重要作用。 因此，啤酒厂回收酵生的 CO2、洗、等一系列的理最后使用到啤酒的和包装程中，既能减排又能宝。在此就啤酒厂CO2的回收量和使用量的算方法介如下与同行参考。 1、酵程中 CO2生量 啤酒酵程中，可酵糖在酵母作用下化酒精、 CO2及副物。正常酵情况下，可酵糖中 98%左右可完全酵生 CO 2。"根据巴林（ Balling）氏的研究，在完全酵，存在下列关系： 浸出物酒精 + CO2+酵母 2.0665 1."0 0." 95650."11 由上式可推出酵罐至下酒CO2生量 :： G =（麦汁度 -下酒真） *98%* 酒液量 * 0."9565/ 2."0665 ?? .. （1）

2、CO2回收量 麦汁原 14%，主酵温度 12℃，罐 0."08- 0."1Mpa ，下酒外 3."2%，外酵度 75%，真正酵度60%，酒精含量 4."25%，真 5."5%，CO2度达到 99%、原 12.".1 %开始回收，按以上条件例算酵程中每 KL麦汁回收的CO2量。CO2理收量 =生量 -回收前溢出量 -酵液中溶解量?? （2） 由 1 式可得： CO2生量 =（14%- 5."5%）*1000* 1."056*98%* 0."9565/ 2."0665= 40."7 2."kg ? （3）回收前溢出量 =（14%- 12."1%）*1000*

1."056*98%* 0."9565/ 2."0665= 9."10kg ?? .. (4)假酵液中 CO2含量 6."0g/L，酵液中溶解量 = 0."60%*1000= 6."00kg ? .. (5)由 （3）、（ 4）、 （5）代入 （2）式可得： CO2理回收量 = 40."72- 9."10- 6."00= 25."62kg，即每 KL麦汁可生 CO2理回收量 25."62kg/kl ，但上 CO2回收量受各种及操作水平的影响，回收率 0."74- 0."84 之，也就是每kl 14 度麦汁回收可供使用的最大量

二氧化碳回收操作规程

二氧化碳回收操作 规程

江苏双多化工有限公司 3万吨/年二氧化碳回收装置工艺技术操作规程

江苏双多化工有限公司 二O一二年八月 目录 第一章项目简介 ....................................................... 错误!未定义书签。第一节项目名称： ................................................... 错误!未定义书签。第二节项目地址： ................................................... 错误!未定义书签。第二章装置简介 ....................................................... 错误!未定义书签。第一节装置规模 ....................................................... 错误!未定义书签。第二节工艺技术 ....................................................... 错误!未定义书签。第三节主要设备 ....................................................... 错误!未定义书签。第四节二氧化碳的性质............................................ 错误!未定义书签。第三章工艺过程介绍 ............................................... 错误!未定义书签。第一节压缩吸附部分................................................ 错误!未定义书签。第二节精馏贮存部分................................................ 错误!未定义书签。第三节冷冻液化部分................................................ 错误!未定义书签。第四章装置的操作 ................................................... 错误!未定义书签。第一节首次开车准备................................................ 错误!未定义书签。 1、1管路系统的准备工作...................................... 错误!未定义书签。

锅炉余热回收

锅炉烟气余热回收 简介： 工业燃油、燃气、燃煤锅炉设计制造时，为了防止锅炉尾部受热面腐蚀和堵灰，标准状态排烟温度一般不低于180℃，最高可达250℃，高温烟气排放不但造成大量热能浪费，同时也污染环境。热管余热回收器可将烟气热量回收，回收的热量根据需要加热水用作锅炉补水和生活用水，或加热空气用作锅炉助燃风或干燥物料。节省燃料费用，降低生产成本，减少废气排放，节能环保一举两得。改造投资3-10个回收，经济效益显著。 （一）气—气式热管换热器 （1）热管空气预热器系列 应用场合：从烟气中吸收余热，加热助燃空气，以降低燃料消耗，改善燃烧工况，从而达到节能的目的；也可从烟气中吸收余热，用于加热其他气体介质如煤气等。 设备优点： *因为属气/气换热，两侧皆用翅片管，传热效率高，为普通空预器的5-8倍； *因为烟气在管外换热，有利于除灰； *因每支热管都是独立的传热元件，拆卸方便，且允许自由膨胀； *通过设计，可调节壁温，有利于避开露点腐蚀 结构型式：有两种常用的结构型式，即：热管垂直放置型，烟气和空气反向水平流动，热管倾斜放置型，烟气和空气反向垂直上下流动。 （二）气—液式热管换热器 应用场合：从烟气中吸收热量，用来加热给水，被加热后的水可以返回锅炉（作为省煤器），也可单独使用（作为热水器），从而提高能源利用率，达到节能的目的。 设备优点： *烟气侧为翅片管，水侧为光管，传热效率高； *通过合理设计，可提高壁温，避开露点腐蚀； *可有效防止因管壁损坏而造成冷热流体的掺混； 结构型式：根据水侧加热方式的不同，有两种常用的结构型式：水箱整体加热式（多采用热管立式放置）和水套对流加热式（多采用热管倾斜放置）