变压吸附制二氧化碳装置技术方案及报价书报价单位：四川同盛科技有限责任公司联系人：马文君四川自贡鸿福水泥有限公司CO2 气体回收技术方案第一部分公司简介1.4 四川同盛科技有限责任公司变压吸附技术的特点：变压吸附（PSA）技术是近 30 多年来发展起来的一项新型气体分离与净化技术。

其技术核心由工艺流程、吸附剂、吸附塔、程控阀门、控制技术等方面组成。

在工艺流程上，四川同盛科技有限责任公司开发的多塔(5～20 塔)流程都具有因地制宜从实际出发的特点，可根据原料气组成、压力、产品质量、装置规模的不同有机地将 TSA、PSA、VPSA、多段 PSA技术结合在一起，为用户提供最合理、最经济的工艺解决方案；在吸附剂研究上，同盛科技对国内外主要吸附剂生产厂家生产的吸附剂进行了大量的试验评选，筛选出了多种性能优良、价格适中的工业吸附剂。

在吸附塔上，四川同盛科技有限责任公司开发了气体分布效果更好、床层死空间更小的新型结构吸附塔。

在控制系统上，同盛科技开发“变压吸附专家系统”软件包可实现多塔连续自动切塔与恢复操作、变压吸附压力自适应调节、装置参数自动优化、系统安全联锁等功能，达到了国外先进水平。

第二部分工艺技术方案的选择及推荐意见1.0 工艺技术方案的选提纯 CO2 的方法有多种，大致可以分为化学吸收法、物理吸收法和物理吸附法三类为了达到经济合理的建设原则，本方案选择了化学吸收法的 MEA 法（方案一）和物理吸附法的 PSA 法（方案二）作为比较，为询价方最终决策提供依据。

1.1 方案一，新型 MEA 化学吸收法化学吸收法是利用 CO2 为酸性气体可以与碱性物质反应的原理进行吸收分离。

常用的碱性吸收剂有：碱金属碳酸盐水溶液，乙醇胺水溶液等。

其中碳酸钠溶液吸收法具有工艺技术成熟、设备简单和投资少的特点，国内不少以石灰窑气为气源的工厂采用此法生产商品 CO2 ，但该法的主要缺点是生产率低。

因此，本方案采用目前先进的 MEA 法作为技术方案。

1.2 物理法物理法可分为物理溶剂吸收法、薄膜渗透法、低温蒸馏法、吸附分离法等多种技术方法。

1.2.1 物理溶剂吸收法物理溶剂吸收法具有与化学吸收法相似的特点，利用液体吸收剂对 CO2 的溶解度与其它气体组份不同而进行分离。

常用的溶剂有水（高压水洗法）、甲醇（低温甲醇洗法）、碳酸丙烯酯（碳丙法）等，物理溶剂吸收法要求在较高压力下进行。

能耗很高，不予比较推荐。

1.2.2 低温蒸馏法低温蒸馏法利用 N2、O2 及 CH4 等组分和 CO2 组份间沸点的差异，以蒸馏方法将 CO2 分离出来，主要应用于一些富含 CO2 的气田回收CO2，供二次采油用。

不予比较推荐。

1.2.3 膜分离法膜分离法是以各种气体在薄膜材料中的渗透率不同来实现分离的方法，用于 CO2分离的膜分离器有中空纤维管束和螺旋卷板式两种，目前该法必须与其它分离工艺结合使用。

不予比较推荐。

1.3 方案二，PSA 吸附分离法吸附分离法则是利用吸附剂的平衡吸附量随组份分压或体系温度变化而不同的特性行分离操作的，纯属简单的吸附－－解吸物理过程，具有工艺简单、无毒、无污染（不污染环境和气源本身）的特点，同时也不存在吸收法所要求的溶剂配制和溶剂损耗等问题。

因此作为方案二，予以比较。

2.0 推荐意见2.1 比较一览表：具体内容详见第三、四部分。

比较结果1 装置总投资万元2210.23 2798.23 方案一好，投资少588.0 万元2 装置占地面积M2 1800 3000 方案一好，占地少1200m23 1000Nm3 纯干CO2 计成本元386.1 175 方案二好，1000m3 CO2 成本少211 元4 1 年运行总成本万元2471 1120 方案二好，每年节省成本1351 万元2.2 推荐意见：两个方案优劣一目了然，推荐采用 PSA 吸附分离法。

第三部分方案一新型 MEA 法水泥窑尾气提纯工业 CO2 气体装置技术方案及投资估算1.0 装置概况第一节 MEA 法技术方案文中所述压力除特别注明外，全部为表压1.1 目的：提供变压吸附法回收 CO2 装置1.2 原料气组成：(v %)组分CO2 CO O2 H20 N2 N0X ΣV% 21.2 0.2 9.4 4.6 64.6 477mg/m3 1001.3 原料气压力：常压 MPa(表压，以下同)。

1.4 原料气温度：124℃1.5 原料气流量：42000 Nm3/h，询价方可提供流量：128911Nm3/h 。

1.6 产品气组成CO2 纯度：CO2≥99~99.5%（气态，V％）产品 CO2 气中对氮氧化物含量不作要求。

1.7 产品气输出流量：8000 Nm3/h（8000 Nm3/h 100％CO2）1.8 产品气输出压力5～10KPa1.9 废气：废气输出压力 10KPa，流量：31382.4 Nm3/h，可作为反吹气体。

2.0 新型 MEA 技术化学反应机理2.1 一乙醇胺（MEA）产品介绍别名：2-羟基乙胺，2-氨基乙醇英文名：Monoethanolamine 分子式：H2NCH2CH2OH 分子量：61.08（按 1979 国际原子量表）理化性质：常温下为无色、粘性液体，有氨味，溶于水，呈强碱性。

能与水、乙醇相混溶。

腐蚀铜、铜化合物和橡胶。

液体和蒸汽腐蚀皮肤和眼睛。

可与多种酸反应生成酯、胺盐。

沸点 170℃，熔点 10.5℃。

技术指标：细节剂量单位标准限度含量% 99．0min水分% 0．50max色度Hazen 15max用途：用于制药工业中合成杀菌剂，止泻剂：纺织工业中的荧光增白剂；染化工业中合成高级染料；橡胶工业和油墨工业中的中和剂；也用于表面活性剂剂、防锈剂、清洗剂、防腐剂、油漆制造、有机合成原料和酸性气体吸收剂。

包装：195kg/桶2.2 化学反应机理由本公司开发的新型 MEA 低分压 CO2 提纯技术，采用 MEA 为主体，配入一定量的活性胺 ACA 组成复合胺水溶液吸收剂。

复合胺水溶液吸收 CO2 的效果较纯 MEA 效果好，与 CO2 反应生成碳酸盐化合物，加热就可以使 CO2 分解出来。

但 MEA 碱性较强，能与 CO2 进一步生成比较稳定的氨基甲酸盐。

由一乙醇胺的结构式可知，每个一乙醇胺分子有一个羟基和一个胺基，通常认为羟基可降低化合物蒸气压，并增加在水溶液中的溶解度，而胺基则在水溶液中提供了所需的碱度，促使对酸性气体的吸收。

一乙醇胺水溶液吸收石灰窑气中 CO2 所发生的主要反应这些反应均为可逆反应，其平衡与溶液的温度及CO2 分压有关。

从化学反应计量关系可知道 MEA 的最大吸收容量为 0.5mol CO2/mol MEA，同时形成稳定的氨基甲酸盐，在解吸过程中需要较多的能量才能分解，导致解吸能耗较大。

氨基甲酸盐对设备的腐蚀性较强，又能形成水垢。

因而，一般采用 10-12%的水溶液来回收 CO2，其酸性负荷约 0.3-0.4mol CO2/molMEA。

MEA 低分压 CO2 回收新技术选用了一种活性胺，形成了以 MEA 为主体的复合胺。

活性胺与 CO2 的反应机理与 MEA 不同。

该活性胺与 CO2 反应不形成稳定的氨基甲酸盐，其最大吸收容量为 1 mol CO2/mol aMEA 胺。

总反应方程式为：CO2 + R2NH + H2O R2NH2+ + HCO3¯ (7)MEA 在回收 CO2 过程中，易与O2、CO2、硫化物、硝化物等发生化学降解，也易发生热降解，尤其与石灰窑气中 O2 的氧化降解居于首位。

MEA 与 O2 的降解产物主要有氨基甲醛、氨基乙酸、羟基乙酸、乙醛酸、草酸等，与 CO2 的降解产生物主要有恶唑炳酮类，1—（2—羟乙基）—咪唑啉酮和 N—（2—羟乙基）—乙二胺等。

MEA 降解问题一直是 MEA 法存在的难以解决的技术难题。

MEA 降解产物的形成一方面促进胺损耗，另一方面加剧设备的腐蚀以及引起溶液发泡等问题，造成生产不稳定。

另外，MEA 的降解与设备腐蚀相互促进，致使降解反应发展到一定程度时，则无法用蒸馏回收来控制，此时只有停车更换溶液，给厂方造成巨大的经济损失及环境污染。

针对 MEA 易与 O2、CO2 等发生降解反应的特性，IST-R aMEA 低分压 CO2 回收新技术选用了一套复合防腐剂，发现了一种胺抗氧化剂，很好地解决了设备腐蚀及胺降解等问题。

2HOCH2CH2NH2+CO2+H2O→(HOCH2CH2NH3)2CO3 (1)(HOCH2CH2NH3)2CO3+ CO2+H2O→2HOCH2CH2NH3HCO3 (2)2HOCH2CH2NH2+ CO2→HOCH2CH2NHCOONH3CH2OH (3)3.0 流程框图3.1 装置流程框图3.2 物料衡算：装置产品 CO2 回收率 90％气流名称单组分合计位 CO2 N2 CO O2 H2O原料气1v% 21.2 64.6 0.2 9.4 4.6 100.0(湿基) Nm3/h 8904.0 27132 84.0 3948.0 1932.0 42000.0v% 99.0 0.8 0.0 0.2 0.0 100.02 产品 CO2 气3 废气Nm3/h 8013.6 67.8 0.0 13.8 0.0 8095.2v% 2.63 79.82 0.25 11.60 5.70 100.0Nm3/h 890.4 27064.2 84.0 3934.2 1932.0 33904.84.0 流程叙述与流程特点4.1 生产主流程叙述原料气进入到 CO2 吸收塔吸收 CO2，吸收 CO2 后的富液由吸收塔底引出，经富液泵加压后送入 CO2冷凝器回收再生热量，富液初步升温后进入贫液换热器，与从再生塔底部出来的贫液换热，温度再次上升后进入再生塔上部进行再生反应。

再生所需热量由蒸汽再沸器提供，再生塔顶出来的再生气经 CO2 富液的换热器及 CO2 冷却器水冷降温分离水份后为 99.0%产品 CO2，送出界区。

4.2 全流程叙述ò将用户提供的约 0.001MPa,150℃的石灰窑气作为原料气，进入本装置。

ò首先将原料气通过洗涤塔水洗进行降温、除尘、部分脱除氮氧化物及硫，将原料气温度降至 40℃，再通过鼓风机加压至~0.015Pa 压力下进入吸收塔。

ò水洗后的原料气进入吸收塔后，原料气中的 CO2 组份与从塔顶喷淋而下吸收液MEA(一乙醇胺) 逆流接触，发生反应，石灰窑气中的 CO2 被MEA 溶液吸收，形成固定的化合物，这种化合物具有很大的蒸汽压。

ò未被吸收的气体作为废气从吸收塔上部排出，这部分尾气在塔顶经洗涤冷却至≤45℃，再经塔顶高效除沫器除掉夹带的 MEA 后排入大气。

该洗涤液经换热器冷却后返回洗涤液贮槽，再用洗涤液泵加压再次进入吸收塔洗涤段循环洗涤，采用新鲜软水补充量控制洗涤及吸收塔液位和水平衡。