富二氧化碳废气生产液体二氧化碳节能探讨.pdf

学兔负Www.KIICTLIT1.com
天然气化工(C:化学与化エ)
2014年第39卷
富二氧化碳废气生产液体二氧化碱节能探讨
冯良兴,梁建平,葛得翠
(四川天一科技股份有限公司,四川成都610225)
摘要:二氧化碳排放是由人类活动引发的温室效应的最主要因素,但二氧化碳也是一种有用的资源,应用领域十分广泛。
二氧化碳的回收利用问题是目前低碳经济最为重要的举措之一,而液体二氧化碳生产过程的能耗研究也具有十分重大的意
义。通过低压富二氧化碳废气回收生产液体二氧化碳装置的工艺分析,确定最佳操作压力作为该类装置节能的重要措施。
关键词:废气;液体二氧化碳;生产技术;节能降耗
中图分类号:TQ116.3:T9026.1;X7文献标识码:B文章编号:1001-9219(2014)01-62-03
近年来,温室效应加剧,使地球气候变瞹,己造1.2二氧化碳的用途和来源
成全球性危害,此问题的严重性己引起世界各国的
二氧化碳作为一种廉价的碳资源,具有广泛的
极大关注。二氧化碳是地球温室效应的主要贡献使用价值,是国民经济一个重要工业原料。广泛应
者,因此碳减排已成为全球的共同呼声。
用于石油、化工、治金、钢铁、电子、食品、医疗、消防
但是,二氧化碳又是一种廉价的碳资源,具有等领域,其主要用途有:化工原料、制冷剂、惰性介
巨大的使用价值。随着人们对资源短缺、地球温室质、溶剂、压力源,消防等。
效应等问题的重视,二氧化碳的回收、固定、利用及
工业上所需的二氧化碳大多数从各种含二氧
再资源化问题引起世界各国特别是工业发达国家化碳的废气中回收,富二氧化碳废气来源也很广
的普遍关注,成为目前最为重要的环境和能源问题泛,表2列举了一些二氧化碳气源。
之一,亦是当前发展低碳经济的重要组成部分。
表2不同气源中二氧化碳含量
1二氧化碳的性质、用途
源
1.1二氧化碳的性质
天然气田气
二氧化碳的性质如表1所示。
合成氨副产气
石油炼制副产'气
表1CO2物性
发酵T业副产气
95-99
物性
参数
备注
乙“生产产物气
イ灰窑尾气
气
9768kg/m3
标准状态
炼副产气
密度液相
18-2
770 kgm
20℃状
固相,冰1530kgfm
常温状态
燃煤锅炉烟道气
焦及重油燃烧气
10-17
-56.6℃
相点
固体二氧化在0.IMPa时在
沸y
78.5C
此温度时直機华为气体2液体二氧化碳的生产原理
汽化热
235k l/kg
20℃
升华热
573.6kJ
56.6℃C
由相图(图1)可见:二氧化碳可在三相点
临界応力
7.382MPa
Tr(-56.6℃,0.55MPa)和临界点C(31.04℃,7.382MPea)
临界温度
31.04C
之间任意温度下,用加压、冷却的办法液化。因此,
二氧化碳的液化过程的实质就是对二氧化碳气体
同时进行加压和冷却使其迅速液化。
收稿日期:2013-08-27;作者简介:冯良兴(1977-),男,硕士
高级工程师,电话028-85962895,电邮13668253001@139
Muswww.xuctutu.con
第1期
冯良兴等:寓二氧化残废气生产液体二氧化碳节能探讨
100
原料气压缩后的冷凝温度不宜低于-31℃,对应原料
流体
气压缩压力不能低于1.6MPa,亦即液体二氧化碳生
80
产装置的操作压力应该不低于1.6MPa。
20
温度/C
图1纯二氧化碳的PT相图
3液体二氧化碳生产过程
1.401、451.501.551.601.651.70
压力MPa
图2是典型的低压富二氧化碳废气制液体二
图3原料气冷凝温度与压力的关系
氧化碳装置工艺流程框图。
4.2压缩机功率与压缩机压力关系
再生气
900
原料气
压缩
脱「PTA化
慕气
800
产品二氧化喷
提纯
3
图2某食品级液体二氯化碳装量工艺流程框图
由图2中可以看出:由于在液体二氧化碳的生
650
产过程中二氧化碳原料气来源不尽相同,气体组分
2.0
3.0
4.0
压缩ド力AMPa
差别较大,生产不同质量等级要求的产品时对于原
图4压缩机功率与压力的关系
料气的预净化过程也就各异。但是装置主要耗能的
图4为某装置(图5和图6均采用本装置计算
生产过程为原料气的压缩、液体二氧化碳的冷凝提
纯生产工序。即原料气压缩机和制冷压缩机机组的
数据)原料气压缩机与操作压力的关系图。可以看
电耗。
出,随着原料气压缩压力的提高,压缩机功率增大,
但其值增大速度逐渐趋缓,曲线斜率变小。
4装置工作压力的确定
4.3装置操作压力与制冷机组功率的关系
4.1原料气压缩压力与冷凝温度的关系
图5为制冷机组功率与原料气压缩压力之间
从图3中可以看出,当压力降低时,其冷凝温
的关系,随着装置操作压力的上升,制冷机组的功
度降低,当原料气的冷凝温度为-31℃时,其压力为
率下降,但如图所示功率减小趋势放缓。
1.6MPa。由于在液体二氧化碳制备工艺中选用环保4.4原料气压缩压力与压缩机、制冷机组功率之
制冷介质一一液氨作为制冷剂,利用其低压下蒸发
和的关系
获得低温,用于原料气的冷却冷凝。而液氨在微正
从图4、图5中曲线变化趋势可以得出预期:存
压(0.05MPa)条件下蒸发的最低温度为-31℃,所以在一个原料气压编后压力的最优值,使得原料气压
缩机和制冷压缩机的功率之和最小。