Procés de purificació i recuperació de gasos de cua de CO2 en plantes de petroli - Blog

En els darrers anys, sota els requisits de la política nacional de conservació de l’energia i la reducció d’emissions, les empreses refinadores del petroli i altres empreses han estat generalment equipades amb dispositius de recuperació de diòxid de carboni i la capacitat de producció de dispositius de recuperació de diòxid de carboni ha augmentat ràpidament. No obstant això, a causa de l'impacte dels esdeveniments de salut pública, el temps de posada en servei dels nous dispositius de diòxid de carboni s'ha retardat generalment. El mercat de diòxid de carboni aigües avall implica moltes indústries i les seves condicions de desenvolupament són diferents. La demanda de diòxid de carboni en el futur també és diferent. Els punts de creixement de les indústries aigües avall es concentren principalment en gel sec, preservació d’aliments, productes químics, injecció del camp de petroli i recuperació d’oli, etc. El diòxid de carboni s’utilitza principalment a la indústria química per complementar el carboni per a productes aigües avall. Les principals indústries d'aplicacions inclouen la producció de carbonat de dimetil, àcid acètic glacial i altres productes. Es preveu que la demanda de diòxid de carboni en la producció industrial augmenti la sincronització amb la producció industrial. La investigació sobre productes químics d’alt valor a partir del diòxid de carboni ha fet avenços contínues, com el diòxid de carboni a metanol, olefines, aromàtiques, gasolina, diòxid de carboni a àcid fòrmic, diòxid de carboni i reforma de metà a la síntesi de gas, diioxid de carboni a plàstics degradables, etc. A més, l’aplicació del gel sec com a líquid de tall en la producció industrial també ha avançat significativament.

Actualment, els principals mètodes per al reciclatge industrial i la utilització del diòxid de carboni inclouen l’absorció física i l’absorció química, la separació d’adsorció, la separació de la membrana, l’oxidació catalítica, la destil·lació de baixa temperatura i altres processos. Totes aquestes tecnologies utilitzen les diferències entre les propietats físiques o químiques del diòxid de carboni i els seus components associats per separar -los o purificar -los. Cada mètode té els seus avantatges i desavantatges i s’ha de seleccionar el mètode adequat en funció de les condicions de recuperació.

Paraules clau:diòxid de carboni; tecnologia de recuperació; purificació de gas; liquidació i purificació

El mètode d’absorció és un mètode d’absorció àmpliament utilitzat a casa i a l’estranger, inclòs principalment l’absorció física i l’absorció química. A la solució, quan hi ha una pressió elevada en la solució, s’utilitza normalment l’absorció d’alta pressió i baixa temperatura, mentre que s’utilitza una calefacció de pressió reduïda durant l’anàlisi. El material d’absorció seleccionat té una bona selectivitat per a diòxid de carboni, alta solubilitat, propietats estables i sense efecte corrosiu. Els bons materials d’absorció física inclouen: polietilenglicol, acrilat, etanol, monoetanolamina dimetil èter i metanol. El mètode d’absorció química fa referència a la reacció del diòxid de carboni amb certs dissolvents d’absorció per produir un compost intermedi, mentre que altres gasos no reaccionaran amb el dissolvent. El compost intermedi produït es descompondrà en un diòxid de carboni i un dissolvent en un altre dispositiu. Aquest mètode pot descarregar contínuament el diòxid de carboni i es recicla el dissolvent d’absorció i finalment s’adona de la separació del diòxid de carboni d’altres gasos mixtes. Les característiques del diòxid de carboni amb una bona selectivitat, el rendiment estable, la baixa toxicitat, la baixa corrosivitat, no s’han estudiat els contaminants no volàtils, no inflamables i sense nous contaminants. S’utilitzen habitualment compostos de metitanolamina, monoetanolamina, etc.

El mètode d’absorció és generalment adequat per tractar gasos amb una concentració de diòxid de carboni inferior al 20%. Els avantatges d’aquest mètode són la velocitat de reacció ràpida, la capacitat d’absorbir efectivament grans quantitats de diòxid de carboni, un bon efecte de separació i el dissolvent necessari per a la reacció es pot reciclar i reutilitzar. Els desavantatges són que es necessita molta energia per escalfar el dissolvent i el dissolvent pot tenir un risc de contaminació.

El mètode de separació d’adsorció utilitza la interacció entre el diòxid absorbent i el carboni per aconseguir la separació de diòxid de carboni. El mètode d’adsorció es pot dividir en tres mètodes segons la temperatura de treball i la pressió de treball: temperatura variable, pressió variable i temperatura variable i pressió variable. L’absorbidor s’utilitza per absorbir el diòxid de carboni en condicions d’alta temperatura i alta pressió, i després el descompon després de refredar i reduir la pressió, i el diòxid de carboni es separa canviant la temperatura i el cicle de pressió. Els materials d’adsorció tradicionals inclouen tamis moleculars, alúmina i carboni activat. La tecnologia d’absorció de temperatura variable s’utilitza generalment per a projectes que contenen una petita quantitat d’impureses o difícils d’eliminar, i és una tecnologia d’ús comú a la indústria actual.

El mètode de separació d’adsorció és generalment adequat per tractar gasos amb una concentració de diòxid de carboni inferior al 80%. L’avantatge d’aquest mètode és que el procés és senzill i les impureses difícils de volar es poden eliminar eficaçment per l’adsorció. Els desavantatges són una gran inversió, un gran consum d’energia i una curta vida útil de l’adsorbent.

El mètode de separació de membrana utilitza la diferència de pressió del diòxid de carboni com a força motriu del procés de separació per separar diferents permeabilitats i coeficients de difusió de gas. Durant el procés de separació, el gas mixt passa pel material de la membrana. A causa de la seva mida i la seva polaritat moleculars, les molècules de diòxid de carboni poden passar pel material de la membrana, mentre que altres molècules de gas estan bloquejades a la superfície de la membrana, aconseguint així la separació i recuperació efectives del diòxid de carboni. Els materials de membrana solen ser de polímers, ceràmiques, metalls i altres materials, amb diferents permeabilitats i selectivitats. Els materials de membrana d’ús comú inclouen la membrana d’acetat de cel·lulosa, la membrana de polietersulfona, la membrana polipeptida, la membrana de polimida, la membrana modificada per l’òxid de polifenilè, etc.

El mètode de separació de membranes és adequat per tractar gasos amb fonts de gas netes i concentracions de diòxid de carboni per sota del 80%. Actualment no hi ha cap exemple industrial a gran escala. Les seves característiques són una petita petjada, un funcionament senzill, un baix consum d’energia i una inversió baixa única. L’inconvenient és que aquest mètode requereix processos pre-tractament, filtració i deshidratació, amb una elevada taxa de purificació i les impureses afectaran el cicle de vida de la membrana.

El mètode d’oxidació catalítica converteix principalment substàncies que contenen hidrocarburs en el gas cru de diòxid de carboni en diòxid de carboni i aigua. Aquest mètode pot eliminar eficaçment les impureses del gas brut i el grau de purificació arriba a 10 a 12 nivells, però el procés és complicat i el consum i el cost d’energia són elevats.

El mètode de destil·lació criogènica utilitza principalment la diferència en els punts d’ebullició dels components del gas cru per separar el gas brut a través d’una torre de destil·lació. Una és la separació de liquidació, que utilitza la tecnologia criogènica per liquidar i separar el diòxid de carboni. L’altra és la separació de condensació, que solidifica i separa el diòxid de carboni a una temperatura més baixa segons les diferents temperatures de condensació. La destil·lació criogènica recupera gasos amb una concentració de diòxid de carboni superior al 90%. L’inconvenient és que l’efecte de separació no és bo i que la temperatura baixa pot provocar fàcilment els equips i les instal·lacions, de manera que generalment s’utilitza rarament.

Aquest procés combinat és pressuritzar, deshidrogen i assecar el gas residual de la unitat de refinació del petroli que conté diòxid de carboni i eliminar gradualment diversos hidrocarburs lleugers, la matèria orgànica que conté oxigen Diòxid de carboni líquid de qualitat alimentària i gel sec amb una puresa de més del 99,996%.

En els darrers anys, els requisits estàndard per al diòxid de carboni de grau industrial i de grau alimentari han esdevingut cada cop més més alts, i l’ús de diòxid de carboni recuperat per un mètode de purificació de processos únic a la indústria i el processament d’aliments s’ha restringit molt. Prenent el gas de cua de diòxid de carboni produït per una unitat d’etilenglicol d’1 milió de t/a com a gas de matèria primera per produir diòxid de carboni líquid de qualitat aliment

El gas de cua produït per la unitat d’etilenglicol és d’uns 30 t/h, amb una temperatura de 60 graus i una pressió de 0,03 MPa. El contingut de cada component en el gas de la cua és: diòxid de carboni superior o igual al 80%, aigua: 17%, etilè: 100 × 10-6 ~ 750 × 10-6, ions de clorur: 1 × 10-6 ~ 3 × 10-6 i traça quantitats d'òxid d'etilè. Aquestes impureses no es poden eliminar de manera estable i eficaç per absorció, adsorció, destil·lació i altres mètodes. Actualment, el mètode més eficaç per eliminar la C2 i superior (inclosa la matèria orgànica que conté oxigen) a casa i a l’estranger és l’oxidació catalítica. El procés combinat d’oxidació catalítica i destil·lació de baixa temperatura es pot utilitzar per purificar el diòxid de carboni. El funcionament anual d’aquest procés pot arribar a les 8.400 hores i la capacitat de processament de gas cru és del 40% al 110%. Els indicadors del producte poden complir fonamentalment els estàndards de qualitat del grau alimentari. La puresa del diòxid de carboni pot arribar al 99,99%, la qualitat del producte és estable i tots els indicadors poden ser millors que els "estàndards de seguretat alimentari nacional Diòxid additiu alimentari" GB 1886.228-2016 estàndard o estàndard ISBT, i no hi ha cap aigües residuals ni residus de descàrrega de líquids durant el procés de producció, no hi estàndards.

El sistema de purificació de gas inclou un refrigerador d’aigua, un dipòsit d’adsorció, un preescalfador de deshidrogenació, una torre d’oxidació de deshidrogenació, un refrigerador d’aigua de deshidrogenació, un precooler i un assecador.

El gas d’escapament de diòxid de carboni de la unitat d’etilenglicol té una temperatura alta i conté aigua saturada. Per millorar l’eficiència del compressor, s’ha de refredar el gas cru. Després de ser refredat i separat pel refrigerador d’aigua, el gas cru és pressionat pel compressor de gas de diòxid de carboni i entra al dipòsit d’adsorció. L’oli, l’aigua, els clorurs i altres substàncies tòxiques que es poden portar es filtren per protegir el catalitzador de deshidrogenació. Després d’haver estat escalfat pel preescalfador de deshidrogenació, entra a la torre de purificació de deshidrogenació. Sota l’acció del catalitzador actiu (catalitzador de metalls preciosos) i una certa temperatura, tots els hidrocarburs (inclosos la matèria orgànica que contenen oxigen) i altres components combustibles del gas diòxid de carboni reaccionen amb oxigen per generar diòxid de carboni i H2O. Després que la calor es recuperi pel preescalfador de deshidrogenació, es dirigeix a l’assecadora per eliminar la humitat. El contingut total d’hidrocarburs al gas purificat i sec és inferior o igual a 48 × 10^-6, hidrocarburs no metà inferiors o iguals a 18 × 10^-6, i la humitat inferior o igual a 18 × 10^-6.

Equació de reacció principal:
C₂H₄+3O₂→ 2co₂+2H₂O+Q
C_xH_y+O₂→ XCO₂+y /2H₂O
C_xH_yO+O₂→ XCO₂+y /2H₂O
Tots estan oxidats catalíticament per co₂i h₂O.

El sistema d'assecat utilitza adsorbents de tamís molecular multifuncionals i pot triar adsorbents de greix, adsorbents de clorur, absorbents d'aigua, dessecants i dessecants, que condueixen a la purificació de gasos de diòxid de carboni. La regeneració adsorbent pot adoptar un procés de regeneració del cicle totalment tan tancat ambientalment més respectuosos amb el medi ambient, utilitzant directament l’energia calorífica de la deshidrogenació catalítica per a la regeneració, amb un baix consum d’energia i sense emissions de gasos d’escapament, assegurant una taxa de recuperació de diòxid de carboni estable del dispositiu i només es descarrega el condensat durant el procés de regeneració.

El sistema de liquidació i purificació inclou un dispositiu de recuperació de fred residual, un licector, una torre de purificació, un reinici i un subcooler.

Després d’assecar -se, el gas de diòxid de carboni entra al dispositiu de recuperació de fred residual i intercanvia calor amb l’aire descarregat des de la part superior de la torre de purificació. Després de recuperar el fred, entra al liquidador i es liquida sota la refrigeració de Freon. El líquid de diòxid de carboni de sortida es controla a uns -16 graus i, a continuació, entra a la torre de purificació per a la destil·lació. La part inferior de la torre de purificació està controlada per un reinici per controlar la temperatura de la bullidor de la torre a -13 ~ -15 graus, la temperatura d’evaporació superior de la torre a -30 graus i la pressió es controla a uns 2,2 MPa. El diòxid de carboni evaporat amb el gas no condensable (O2, N2, etc.) es refreda i es recupera per millorar el rendiment. Com que la temperatura del líquid a la part inferior de la torre de purificació és relativament alta, per tal de reduir les pèrdues d’emmagatzematge, es pot establir un subcooler després de la torre de purificació. La temperatura d’evaporació del subcooler es controla a -30 graus, de manera que la temperatura del líquid de diòxid de carboni es redueix a -25 graus per a l’emmagatzematge en un dipòsit esfèric a baixa temperatura. El producte s’emmagatzema en dipòsits esfèrics de diòxid de carboni, una part dels quals és transportada per camions tancs i una part dels quals s’utilitza com a matèria primera de gel sec.

El procés de refrigeració utilitza les característiques d’evaporació de Freon de mitjana i baixa pressió per refredar i liquidar gas de diòxid de carboni a diferents temperatures, cosa que pot millorar molt l’eficiència de liquidació del gas de diòxid de carboni.

El gel sec es pot produir reduint la pressió del diòxid de carboni líquid a la pressió normal, vaporitzant part del diòxid de carboni al gas i refredant l’altra part del líquid en sòlids com a flocs de neu i, a continuació, estrenyent-lo en blocs o grànuls a través d’una nevera. Després dels envasos, es col·loca en una caixa aïllada i es lliura als clients amb cotxe. L’aire alliberat per gel sec s’intercanvia amb el gas de sortida del compressor de gel sec a través del refrigerador de recuperació de gel sec, i després entra al compressor de gas de gel sec per a la compressió. Després que el gas comprimit sigui intercanviat de calor, es connecta a l’entrada de licidi del sistema per al reciclatge.

Raspes de gas:El llit d’assecat i el llit d’adsorció es regeneren regularment i s’utilitza el gas no condensable de la torre de destil·lació com a font de gas de regeneració. El gas de cua regenerat descarregat compleix la norma de descàrrega directa i es pot descarregar directament. Per al gas de la cua que conté una petita quantitat d’etilè i d’altres gasos de cua inferior en condicions de treball anormals, es pot incorporar al sistema d’incineració de gasos de gasos i residus per al tractament de la incineració. Generalment, el temps de residència de gas de combustió és superior o igual a 2 s, i l'eficiència de la combustió és superior o igual al 99,9%, que compleix la descàrrega estàndard de gasos de residus en condicions de treball anormals.

Aigües residuals:El volum de descàrrega d’aigües residuals d’aquest procés és de 6 m³/h, i el volum de descàrrega és petit, que es pot utilitzar directament com a aigua de refrigeració circulant.

Residus sòlids:Aquest procés només generarà residus sòlids durant el període de manteniment, principalment adsorbent, tamís molecular i catalitzador de deshidrogenació; El carboni activat és un residu perillós, el tamís molecular és silicat, que és un residu general, i el catalitzador de deshidrogenació conté metalls preciosos, que és un residu fix general. Després de generar els residus sòlids anteriors, es pot enviar a una unitat qualificada per a la seva disposició després d’haver estat guardat temporalment al magatzem de residus sòlids i general.

El diòxid de carboni del producte líquid es pot transportar al dipòsit esfèric de diòxid de carboni a través de canonades. El pipeline d’entrada s’ha d’estar equipat amb una vàlvula de tall i un interlocutor de calibre esfèric de diòxid de carboni. Per tal d’evitar el perill que el dipòsit d’esfèric de diòxid de carboni estigui ple de líquid, s’estableix un interbloqueig alt del calibre de nivell esfèric del tanc esfèric per tancar el diòxid de carboni líquid a la vàlvula de tall de canonades esfèriques; Per tal d’evitar el perill que s’evacui el dipòsit esfèric de diòxid de carboni, s’estableix un entrellaç baix del calibre esfèric del nivell del tanc esfèric per tancar la vàlvula de tall de canalització de la sortida de tanc esfèrica; El gasoducte de càrrega de diòxid de carboni líquid està equipat amb una vàlvula de tall i un interbloqueig de calibre esfèric de diòxid de carboni i el nivell de líquid baix baix tanca la vàlvula de tall de canalització de càrrega; El diòxid de carboni líquid a la canalització de la màquina de gel seca està equipat amb una vàlvula de tall i un interbloqueig de calibre esfèric de dioxid de carboni i el nivell de líquid baix baix tanca la vàlvula de tall de la màquina de gel seca; La bomba d’ompliment del procés de càrrega està equipada amb un límit de límit de flux per tancar la vàlvula de tall de la canalització de la sortida de tanc esfèric.

Els sistemes d’instruments analítics en línia com ara l’analitzador total d’hidrocarburs, l’analitzador de sofre de traça, l’analitzador de benzè, l’analitzador d’oxigen i el punt de vista intel·ligent de rosada estan configurats per tastar i analitzar l’entrada i sortida del dipòsit d’adsorció de diòxid de carboni, la sortida del refrigerador d’aigua de deshidrogen Bettle de la torre de purificació, la canonada principal de ventilació, la sortida de la canalització del dipòsit esfèric criogènic, la sortida del pipeline d’eliminació de gel de secà esfèric criogènic i la sortida de la sortida del dipòsit esfèric criogènic. Un detector en línia de gas combustible s’estableix després del dipòsit d’adsorció de gas cru i la detecció i l’anàlisi en línia del contingut d’oxigen i el contingut d’hidrocarburs s’estableixen a la sortida de l’oxiditzador de deshidrogenació respectivament. Els components i les característiques del gas brut a cada fase de processament s’analitzen en temps real, i cada senyal de dades de control s’introdueix al sistema DCS per a la supervisió en temps real, i la seva concentració es controla per menys del 25% del valor més baix del límit d’explosió inferior del component més explosiu i del gas mixt. Quan el gas combustible LEL% en el gas mixt d’entrada supera el 25% del límit d’explosió inferior, el sistema s’entrellaçarà i tallarà la vàlvula d’alimentació de l’oxiditzador de deshidrogenació per evitar que el gas explosiu entri a l’oxiditzador de deshidrogenació en condicions anormals amb antelació, per tal d’assegurar un funcionament segur i fiable del dispositiu.

El sistema d’alleujament de pressió d’emergència considera el circuit de pressió protegit pel dispositiu de seguretat (vàlvula de seguretat) i selecciona el més gran de les condicions de descàrrega que pot ser causada per la fallada de cada component clau com a valor de condició d’alleujament de pressió de la vàlvula de seguretat. Els vasos i canonades a pressió estan equipats amb vàlvules de seguretat en cas de sobrepressió, com ara canonades d’entrada d’adsorció i canonades de sortida, canonades de calefactor elèctric de regeneració, canonades d’entrada de l’assecadora, canonades de torre de purificació els requisits d’alleujament de pressió.

NewtekExposa principalment a la selecció de la ruta del procés per a la recuperació i la purificació del diòxid de carboni d’alta concentració en el gas de la cua emès per la indústria del refinament del petroli. Segons les diferències en la puresa de diòxid de carboni, la composició de la impuresa, els paràmetres de procés, els requisits de qualitat del producte i la taxa de recuperació en el gas de la cua de diferents unitats, combinades amb les característiques de diversos mètodes de procés per a la recuperació i la purificació de diòxid de carboni de la unitat.

Agafeu el₂O Procés com a exemple, mitjançant l’anàlisi del principi del procés i la investigació de camp de plantes de tractament d’aigües residuals, combinades amb especificacions i estàndards rellevants, els mètodes d’identificació convencionals i indirectes₂O Estat de l'operació del procés es determina al seu torn i es proposa la base d'identificació basada en indicadors de control de contaminants terminals, paràmetres de procés, consum d'energia de la instal·lació de tractament d'aigües residuals, descàrrega de fangs, estat de funcionament de l'equip, etc. Sobre aquesta base, s’analitzen de forma exhaustiva les habilitats d’operació i manteniment en termes de paràmetres d’operació de procés, indicadors de fang i propietat de l’aigua, etc.₂O procés.