Dalam beberapa tahun terakhir, di bawah persyaratan kebijakan Konservasi Energi dan Pengurangan Emisi Nasional, perusahaan pemurnian minyak bumi dan perusahaan lain umumnya telah dilengkapi dengan perangkat pemulihan karbon dioksida, dan kapasitas produksi perangkat pemulihan karbon dioksida telah meningkat dengan cepat. Namun, karena dampak peristiwa kesehatan masyarakat, waktu commissioning perangkat karbon dioksida baru secara umum ditunda. Pasar karbon dioksida hilir melibatkan banyak industri, dan kondisi pengembangannya berbeda. Permintaan karbon dioksida di masa depan juga berbeda. Titik pertumbuhan industri hilir terutama terkonsentrasi pada es kering, pelestarian makanan, bahan kimia, injeksi ladang minyak dan pemulihan minyak, dll. Karbon dioksida terutama digunakan dalam industri kimia untuk melengkapi karbon untuk produk hilir. Industri aplikasi utama meliputi produksi dimetil karbonat, asam asetat glasial dan produk lainnya. Diharapkan bahwa permintaan karbon dioksida dalam produksi industri akan meningkat dalam sinkronisasi dengan produksi industri. Penelitian tentang bahan kimia bernilai tinggi dari karbon dioksida telah membuat terobosan terus menerus, seperti karbon dioksida menjadi metanol, olefin, aromatik, bensin, karbon dioksida menjadi asam formik, karbon dioksida dan reformasi metana menjadi sintesis gas, karbon dioksida menjadi plastik yang dapat didegradasi, dll., Yang diharapkan menjadi gas sintesis, karbon dioksida menjadi plastik yang dapat didegradasi, dll. Selain itu, penerapan es kering sebagai cairan pemotongan dalam produksi industri juga telah membuat kemajuan yang signifikan.
Saat ini, metode utama untuk daur ulang industri dan pemanfaatan karbon dioksida termasuk penyerapan fisik dan penyerapan kimia, pemisahan adsorpsi, pemisahan membran, oksidasi katalitik, distilasi suhu rendah dan proses lainnya. Semua teknologi ini menggunakan perbedaan antara sifat fisik atau kimia karbon dioksida dan komponen yang terkait untuk memisahkan atau memurnikannya. Setiap metode memiliki kelebihan dan kekurangannya, dan metode yang tepat harus dipilih berdasarkan kondisi pemulihan.
Kata kunci:karbon dioksida; teknologi pemulihan; pemurnian gas; pencairan dan pemurnian
Perbandingan Teknologi Proses
Metode penyerapan
Metode penyerapan adalah metode penyerapan yang banyak digunakan di rumah dan di luar negeri, terutama termasuk penyerapan fisik dan penyerapan kimia. Dalam larutan, ketika ada tekanan tinggi dalam larutan, tekanan tinggi dan penyerapan suhu rendah biasanya digunakan, sementara pemanasan tekanan yang dikurangi digunakan selama analisis. Bahan penyerapan yang dipilih memiliki selektivitas yang baik untuk karbon dioksida, kelarutan tinggi, sifat stabil, dan tidak ada efek korosif. Bahan penyerapan fisik yang baik meliputi: polietilen glikol, akrilat, etanol, monoethanolamine dimetil eter dan metanol. Metode penyerapan kimia mengacu pada reaksi karbon dioksida dengan pelarut penyerapan tertentu untuk menghasilkan senyawa menengah, sedangkan gas lain tidak akan bereaksi dengan pelarut. Senyawa menengah yang diproduksi akan didekomposisi menjadi karbon dioksida dan pelarut di perangkat lain. Metode ini dapat terus melepaskan karbon dioksida, dan pelarut penyerapan didaur ulang, dan akhirnya menyadari pemisahan karbon dioksida dari gas campuran lainnya. Karakteristik karbon dioksida dengan selektivitas yang baik, kinerja stabil, toksisitas rendah, korosif rendah, tidak mudah menguap, tidak mudah terbakar, dan tidak ada polutan baru yang dipelajari. Umumnya digunakan adalah senyawa methyldiethanolamine, monoethanolamine, dll.
Metode penyerapan umumnya cocok untuk mengobati gas dengan konsentrasi karbon dioksida kurang dari 20%. Keuntungan dari metode ini adalah kecepatan reaksi yang cepat, kemampuan untuk secara efektif menyerap sejumlah besar karbon dioksida, efek pemisahan yang baik, dan pelarut yang diperlukan untuk reaksi biasanya dapat didaur ulang dan digunakan kembali. Kerugiannya adalah bahwa banyak energi diperlukan untuk memanaskan pelarut, dan pelarut itu sendiri mungkin memiliki risiko kontaminasi.
Metode pemisahan adsorpsi
Metode pemisahan adsorpsi menggunakan interaksi antara penyerap dan karbon dioksida untuk mencapai pemisahan karbon dioksida. Metode adsorpsi dapat dibagi menjadi tiga metode sesuai dengan suhu kerja dan tekanan kerja: suhu variabel, tekanan variabel, dan suhu variabel dan tekanan variabel. Penyerap digunakan untuk menyerap karbon dioksida di bawah suhu tinggi dan kondisi tekanan tinggi, dan kemudian menguraikannya setelah pendinginan dan mengurangi tekanan, dan karbon dioksida dipisahkan dengan mengubah suhu dan siklus tekanan. Bahan adsorpsi tradisional termasuk saringan molekuler, alumina dan karbon aktif. Teknologi penyerapan suhu variabel umumnya digunakan untuk proyek yang mengandung sedikit kotoran atau sulit dihapus, dan merupakan teknologi yang umum digunakan dalam industri saat ini.
Metode pemisahan adsorpsi umumnya cocok untuk mengobati gas dengan konsentrasi karbon dioksida kurang dari 80%. Keuntungan dari metode ini adalah bahwa prosesnya sederhana dan kotoran yang sulit diuapkan dapat dihilangkan secara efektif dengan adsorpsi. Kerugiannya adalah investasi besar, konsumsi energi tinggi, dan masa pelayanan yang singkat dari adsorben.
Metode pemisahan membran
Metode pemisahan membran menggunakan perbedaan tekanan karbon dioksida sebagai kekuatan pendorong proses pemisahan untuk memisahkan berbagai permeabilitas gas dan koefisien difusi. Selama proses pemisahan, gas campuran melewati bahan membran. Karena ukuran dan polaritas molekulnya, molekul karbon dioksida dapat melewati bahan membran, sementara molekul gas lainnya diblokir pada permukaan membran, sehingga mencapai pemisahan yang efektif dan pemulihan karbon dioksida. Bahan membran biasanya terbuat dari polimer, keramik, logam dan bahan lainnya, dengan berbagai permeabilitas dan selektivitas. Bahan membran yang umum digunakan termasuk membran selulosa asetat, membran poliethersulfone, membran polipeptida, membran poliimida, membran yang dimodifikasi polifenilen oksida, dll.
Metode pemisahan membran cocok untuk mengobati gas dengan sumber gas bersih dan konsentrasi karbon dioksida di bawah 80%. Saat ini tidak ada contoh industri skala besar. Karakteristiknya adalah jejak kecil, operasi sederhana, konsumsi energi rendah, dan investasi satu kali rendah. Kerugiannya adalah bahwa metode ini membutuhkan proses pra-perawatan, penyaringan dan dehidrasi, dengan tingkat pemurnian yang tinggi, dan kotoran akan mempengaruhi siklus hidup membran.
Metode oksidasi katalitik
Metode oksidasi katalitik terutama mengubah zat yang mengandung hidrokarbon dalam gas mentah karbon dioksida menjadi karbon dioksida dan air. Metode ini dapat secara efektif menghilangkan kotoran dalam gas mentah, dan tingkat pemurnian mencapai 10 hingga 12 level, tetapi prosesnya rumit, dan konsumsi dan biaya energi tinggi.
Metode Distilasi Cryogenic
Metode distilasi cryogenic terutama menggunakan perbedaan titik didih dari komponen gas mentah untuk memisahkan gas mentah melalui menara distilasi. Salah satunya adalah pemisahan pencairan, yang menggunakan teknologi kriogenik untuk mencairkan dan memisahkan karbon dioksida. Yang lainnya adalah pemisahan kondensasi, yang memperkuat dan memisahkan karbon dioksida pada suhu yang lebih rendah sesuai dengan suhu kondensasi yang berbeda. Distilasi kriogenik memulihkan gas dengan konsentrasi karbon dioksida lebih tinggi dari 90%. Kerugiannya adalah bahwa efek pemisahan tidak baik, dan suhu rendah dapat dengan mudah menyebabkan peralatan dan fasilitas diblokir, sehingga umumnya jarang digunakan.
Oksidasi katalitik + proses gabungan distilasi kriogenik
Proses gabungan ini adalah untuk menekan, mendehidrogenat, dan mengeringkan gas limbah dari unit pemurnian minyak bumi yang mengandung karbon dioksida, dan secara bertahap menghilangkan berbagai hidrokarbon ringan, bahan organik yang mengandung oksigen, komponen-komponen karbida dan komponen-komponen yang dapat ditargetkan oleh nasional, dan kemudian memadam liquid, dan tingkat food-pound-pangan, dan kemudian menemui nasional, dan kemudian melalui cairan, dan melalui food-pound-pangan. Dioksida dan es kering dengan kemurnian lebih dari 99,996%.
Pemilihan Teknologi Proses
Dalam beberapa tahun terakhir, persyaratan standar untuk karbon dioksida tingkat industri dan tingkat makanan telah menjadi semakin tinggi, dan penggunaan karbon dioksida yang dipulihkan dengan metode pemurnian proses tunggal dalam industri dan pemrosesan makanan telah sangat dibatasi. Mengambil gas ekor karbon dioksida yang diproduksi oleh unit 1 juta t/A ethylene glycol sebagai gas bahan baku untuk menghasilkan karbon cair dioksida cair tingkat makanan dan es kering sebagai contoh, pemilihan rute teknologi proses dilakukan.
Gas ekor yang diproduksi oleh unit etilen glikol adalah sekitar 30 t/jam, dengan suhu 60 derajat dan tekanan 0,03 MPa. Kandungan masing-masing komponen dalam gas ekor adalah: karbon dioksida lebih besar dari atau sama dengan 80%, air: 17%, etilen: 100 × 10-6 ~ 750 × 10-6, ion klorida: 1 × 10-6 ~ 3 × 10-6, dan jumlah jejak etilena oksida. Kotoran ini tidak dapat dihilangkan secara stabil dan efektif dengan penyerapan, adsorpsi, distilasi dan metode lainnya. Saat ini, metode yang paling efektif untuk menghilangkan C2 dan di atas (termasuk bahan organik yang mengandung oksigen) di rumah dan di luar negeri adalah oksidasi katalitik. Proses gabungan oksidasi katalitik dan distilasi suhu rendah dapat digunakan untuk memurnikan karbon dioksida. Operasi tahunan proses ini dapat mencapai 8.400 jam, dan kapasitas pemrosesan gas mentah adalah 40% hingga 110%. Indikator produk dapat secara fundamental memenuhi standar kualitas makanan. Kemurnian karbon dioksida dapat mencapai 99,99%, kualitas produk stabil, dan semua indikator bisa lebih baik daripada "Standar Keamanan Pangan Nasional Additive Carbon Dioxide" GB 1886.228-2016 Standar atau Standar ISBT, dan tidak ada standards wastewer atau limbah dari proses produksi, tidak ada VOC di Gas Gas, dan Standards Ekor.
Karakteristik proses dan keunggulan teknis
Pemurnian Gas
Sistem pemurnian gas termasuk pendingin air, tangki adsorpsi, preheater dehidrogenasi, menara oksidasi dehidrogenasi, pendingin air dehidrogenasi, precooler, dan pengering.
Gas buang karbon dioksida dari unit etilen glikol memiliki suhu tinggi dan mengandung air jenuh. Untuk meningkatkan efisiensi kompresor, gas mentah perlu didinginkan. Setelah didinginkan dan dipisahkan oleh pendingin air, gas mentah ditekan oleh kompresor gas karbon dioksida dan memasuki tangki adsorpsi. Minyak, air, klorida, dan zat beracun lainnya yang dapat dilakukan disaring untuk melindungi katalis dehidrogenasi. Setelah dipanaskan oleh dehidrogenasi preheater, ia memasuki menara pemurnian dehidrogenasi. Di bawah aksi katalis aktif (katalis logam mulia) dan suhu tertentu, semua hidrokarbon (termasuk bahan organik yang mengandung oksigen) dan komponen lain yang mudah terbakar dalam gas karbon dioksida bereaksi dengan oksigen untuk menghasilkan karbon dioksida dan H2O. Setelah panas ditemukan oleh preheater dehidrogenasi, ia pergi ke pengering untuk menghilangkan kelembaban. Total kandungan hidrokarbon dalam gas yang dimurnikan dan kering kurang dari atau sama dengan 48 × 10-6, hidrokarbon non-metana kurang dari atau sama dengan 18 × 10-6, dan kelembaban kurang dari atau sama dengan 18 × 10-6.
Persamaan Reaksi Utama:
C2H4+3O2→ 2co2+2H2O+Q
CxHy+O2→ XCO2+y /2H2O
CxHyO+O2→ XCO2+y /2H2O
Semuanya dioksidasi secara katalitik menjadi co2dan h2O.
Sistem pengeringan menggunakan adsorben saringan molekul multifungsi, dan dapat memilih adsorben minyak, adsorben klorida, penyerap air, pengeringan dan pengeringan, yang kondusif untuk pemurnian gas karbon dioksida lebih lanjut. Regenerasi adsorben dapat mengadopsi proses regenerasi siklus tertutup yang lebih ramah lingkungan, secara langsung menggunakan energi panas dari dehidrogenasi katalitik untuk regenerasi, dengan konsumsi energi yang rendah dan tidak ada emisi gas buang, memastikan tingkat pemulihan karbon dioksida yang stabil, dan hanya kondensat yang dikeluarkan selama proses regenerasi.
Pencairan dan pemurnian
Sistem pencairan dan pemurnian mencakup perangkat pemulihan dingin residual, cair, menara pemurnian, reboiler, dan subcooler.
Setelah pengeringan, gas karbon dioksida memasuki perangkat pemulihan dingin residual dan menukar panas dengan udara yang dikeluarkan dari atas menara pemurnian. Setelah memulihkan flu, ia memasuki lebih cair dan dicairkan di bawah pendinginan Freon. Cairan karbon dioksida outlet dikendalikan sekitar -16 derajat, dan kemudian memasuki menara pemurnian untuk distilasi. Bagian bawah menara pemurnian dikendalikan oleh reboiler untuk mengontrol suhu ketel menara pada -13 ~ -15 derajat, suhu penguapan atas menara pada -30 derajat, dan tekanan dikontrol sekitar 2,2 MPa. Karbon dioksida diuapkan dengan gas yang tidak dapat dikondensasi (O2, N2, dll.) Lebih lanjut didinginkan dan dipulihkan untuk meningkatkan hasil. Karena suhu cairan di bagian bawah menara pemurnian relatif tinggi, untuk mengurangi kerugian penyimpanan, subcooler dapat diatur setelah menara pemurnian. Suhu penguapan subkooler dikontrol pada derajat -30, sehingga suhu cairan karbon dioksida dikurangi menjadi -25 derajat untuk penyimpanan dalam tangki bola suhu rendah. Produk ini disimpan dalam tangki bola karbon dioksida, yang sebagian diangkut oleh truk tangki dan bagian yang digunakan sebagai bahan baku es kering.
Proses pendinginan menggunakan karakteristik penguapan dari freon sedang dan rendah untuk mendinginkan dan mencairkan gas karbon dioksida pada suhu yang berbeda, yang dapat sangat meningkatkan efisiensi pencairan gas karbon dioksida.
Es kering dapat diproduksi dengan mengurangi tekanan karbon cair dioksida menjadi tekanan normal, menguapkan bagian karbon dioksida menjadi gas, dan kemudian mendinginkan bagian lain dari cairan menjadi padatan seperti kepingan salju, dan kemudian memerasnya ke dalam blok atau butiran melalui lemari es. Setelah kemasan, ditempatkan di dalam kotak yang terisolasi dan dikirim ke pelanggan dengan mobil. Udara yang dilepaskan oleh es kering ditukar dengan gas outlet kompresor es kering melalui pendingin pemulihan es kering, dan kemudian memasuki kompresor gas es kering untuk kompresi. Setelah gas terkompresi dipertukarkan panas, ia terhubung ke sistem inlet crequefier untuk didaur ulang.
Tiga Sistem Pengolahan Limbah
Limbah Gas:Tempat tidur pengeringan dan lapisan adsorpsi diregenerasi secara teratur, dan gas menara distilasi yang tidak dapat dikondensasi digunakan sebagai sumber gas regenerasi. Gas ekor yang dikeluarkan yang dibuang memenuhi standar pelepasan langsung dan dapat dikeluarkan secara langsung. Untuk gas ekor yang mengandung sejumlah kecil etilena dan gas ekor di bawah standar lainnya dalam kondisi kerja yang tidak normal, ia dapat dimasukkan ke dalam sistem pembakaran gas limbah dan limbah cairan untuk pengolahan insinerasi. Secara umum, waktu tinggal gas buang lebih besar dari atau sama dengan 2 detik, dan efisiensi pembakaran lebih besar dari atau sama dengan 99,9%, yang memenuhi standar pembuangan gas limbah dalam kondisi kerja yang tidak normal.
Air limbah:Volume pembuangan limbah dari proses ini adalah 6 m3/H, dan volume pembuangan kecil, yang dapat secara langsung digunakan sebagai air pendingin yang bersirkulasi.
Limbah padat:Proses ini hanya akan menghasilkan limbah padat selama periode pemeliharaan, terutama adsorben, saringan molekul dan katalis dehidrogenasi; Karbon aktif adalah limbah berbahaya, saringan molekul adalah silikat, yang merupakan limbah umum, dan katalis dehidrogenasi mengandung logam mulia, yang merupakan limbah tetap umum. Setelah limbah padat di atas dihasilkan, dapat dikirim ke unit yang memenuhi syarat untuk dibuang setelah disimpan sementara di limbah berbahaya/gudang limbah padat umum.
Kontrol Keselamatan Proses
Produk cair karbon dioksida dapat diangkut ke tangki bola karbon dioksida melalui pipa. Pipa saluran masuk harus dilengkapi dengan katup cut-off dan interlock pengukur tingkat tangki bola karbon dioksida. Untuk mencegah bahaya tangki bola karbon dioksida yang penuh dengan cairan, interlock tinggi tinggi pengukur tingkat tangki bola diatur untuk menutup karbon dioksida cair ke dalam katup cut-off pipa tangki bola; Untuk mencegah bahaya tangki bola karbon dioksida yang dievakuasi, interlock rendah dari pengukur tingkat tangki bola diatur untuk menutup katup cut-off pipa outlet tangki bulat; Pipa pemuatan karbon dioksida cair dilengkapi dengan katup cut-off dan interlock pengukur tingkat tangki bola karbon dioksida, dan interlock level cairan rendah rendah menutup katup cut-off pipa pemuatan; Pipa karbon dioksida cair ke mesin es kering dilengkapi dengan katup cut-off dan interlock pengukur level tangki bola karbon dioksida, dan interlock level cairan rendah rendah menutup katup cut-off pipa mesin es kering; Pompa pengisian dalam proses pemuatan dilengkapi dengan interlock batas meter aliran untuk menutup katup cut-off pipa outlet tangki bulat.
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, Pipa utama ventilasi, outlet dari pipa pengisian tangki bulatik kriogenik, outlet dari pipa penghilangan es kering tangki kriogenik, dan outlet ventilasi tangki bola kriogenik. Detektor online gas yang mudah terbakar ditetapkan setelah tangki adsorpsi gas mentah, dan deteksi online dan analisis kandungan oksigen dan kandungan hidrokarbon ditetapkan di outlet masing -masing pengoksidasi dehidrogenasi. Komponen dan karakteristik gas mentah pada setiap tahap pemrosesan dianalisis secara real time, dan setiap sinyal data pemantauan dimasukkan ke dalam sistem DCS untuk pemantauan waktu nyata, dan konsentrasinya dikendalikan menjadi kurang dari 25% dari nilai terendah dari batas ledakan yang lebih rendah dari komponen yang paling ledakan dan gas campuran. Ketika gas lel yang mudah terbakar% dalam gas campuran saluran masuk melebihi 25% dari batas ledakan yang lebih rendah, sistem akan saling mengunci dan memotong katup umpan oksidier dehidrogenasi untuk mencegah gas bahan peledak memasuki pengoksidasi dehidrogenasi di bawah kondisi abnormal sebelumnya, sehingga untuk memastikan operasi yang aman dan dapat diandalkan dari perangkat.
Sistem pelepas tekanan darurat mempertimbangkan sirkuit tekanan yang dilindungi oleh perangkat pengaman (katup pengaman), dan memilih yang terbesar dari kondisi pelepasan yang dapat disebabkan oleh kegagalan masing -masing komponen kunci sebagai kondisi kondisi pelepas tekanan yang mengatur nilai katup pengaman. Kapal dan saluran pipa bertekanan dilengkapi dengan katup pengaman jika terjadi tekanan berlebih, seperti saluran saluran masuk tangki adsorpsi dan saluran pipa outlet, jaringan saluran masuk pemanas listrik, pipa -pipa saluran masuk, yang memilah -matang dengan pemisah yang lebih tinggi, jika sistem pelepasan, ketika sistem pelepasan, ketika sistem pelepasan, ketika sistem pelepasan, ketika sistem pelepasan, ketika sistem pelepasan, ketika sistem pelepasan, sawah, ketika sistem pelepasan valve, sawah, ketika sistem pelepasan valve, ketika sistem pelepasan valve, ketika sistem pelepasan valve, ketika sistem pelepasan valve, sawah.
NewtekTerutama menjelaskan pemilihan rute proses untuk pemulihan dan pemurnian karbon dioksida konsentrasi tinggi dalam gas ekor yang dipancarkan oleh industri pemurnian minyak bumi. According to the differences in carbon dioxide purity, impurity composition, process parameters, product quality requirements and recovery rate in the tail gas of different units, combined with the characteristics of various process methods for carbon dioxide recovery and purification, a suitable combined process method is selected to fundamentally solve the safety and product quality problems caused by changes in the impurity composition in the exhaust gas, so as to ensure the "safe, stable, full and excellent" operation of the unit.
Kesimpulan
Ambil a2O Proses sebagai contoh, melalui analisis prinsip proses dan penelitian lapangan pabrik pengolahan limbah, dikombinasikan dengan spesifikasi dan standar yang relevan, metode identifikasi konvensional dan tidak langsung dari a2O Status operasi proses ditentukan pada gilirannya, dan dasar identifikasi berdasarkan indikator pemantauan polutan terminal, parameter proses, konsumsi daya fasilitas pengolahan limbah, pelepasan lumpur, status operasi peralatan, dll. Diusulkan. Atas dasar ini, keterampilan operasi dan pemeliharaan dalam hal parameter operasi proses, indikator properti lumpur dan air, status operasi peralatan, dll. Dianalisis secara komprehensif, dan perangkat lunak yang dapat dengan cepat mengidentifikasi dan menganalisis kesalahan dirancang, yang menyediakan referensi untuk mewujudkan operasi A yang cerdas, efisien dan stabil dari a dari a dari a2O Proses.
