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北京北大先鋒科技有限公司


成果名稱:富含一氧化碳的氣態二次能源綜合利用技術

應用現狀及產業化情況
富含 CO 氣態二次能源目前主要存在形態為高爐尾氣、轉爐尾氣、電石尾氣、垃圾焚燒尾氣、化工弛放氣等。這些氣態二次能源中不僅含有 CO,還含有較多的 N2 等雜質,由于 CO 和 N2 分子量相同、常壓沸點相近,采用傳統方法(如冷箱工藝)無法實現有效分離或提純 CO。目前普遍的處理方式是直接燃燒或發電(間接燃燒),資源利用率低,且造成大量 CO2 排放。該技術可將氣態二次能源中的 CO 完全回收并用作化工原料,大幅度減少 CO2 排放量,節約一次化石能源,具有較好的經濟和社會效益。目前,已在新疆、湖南、寧夏、河南、陜西等省建成 8 套從富含 CO 氣態二次能源中回收 CO 用于化工生產的氣體分離提純裝置,累計回收 CO 產品氣 6.3 億 m3/a。
 
成果簡介
1. 技術原理
該技術通過新型高效 CO 專用吸附劑和變壓吸附分離技術,通過吸附、降壓、置換沖洗、解吸等步驟,把富含 CO 的氣態二次能源中CO 有效分離提純出來,用于化工生產等,實現固碳。

 

2. 關鍵技術
(1)利用 CuCl/分子篩吸附劑變壓吸附提純技術通過將 CuCl 分散在分子篩表面,利用 Cu+可與 CO 絡合吸附的性質,制得對 CO 有高吸附容量和高選擇性的 CuCl/分子篩高效吸附劑(PU-1),實現從富含 CO 氣態二次能源中回收 CO。與傳統 CO 提純工藝相比,該技術具有高選擇性和高吸附容量,可對富含 CO 的二次能源進行低成本、規?;?、工業化的回收應用。
(2)尾氣預處理技術
對高爐尾氣、轉爐尾氣、電石爐尾氣及其他富含 CO 的工業尾氣進行除塵、脫硫等,并采用除氧劑(PU-5)在高 CO 氣氛下進行高效除氧,再通過變壓吸附分離提純 CO。
3. 工藝流程
含有 CO 的混合氣變壓吸附提純 CO 示意圖見圖 1,富含 CO 工業尾氣應用流程圖見圖 2。

 
 
 
 
 
 
 圖 1 變壓吸附提純 CO 示意圖

 
 

 
 
 
 圖 2 富含 CO 工業尾氣應用流程圖
 
主要技術指標
 以高爐尾氣生產 10 萬 t/a 乙二醇為例:
1.主要消耗品:高爐尾氣 150000Nm3/h,氧氣 2500Nm3/h,氮氣
800Nm3/h,硝酸 60kg/h,蒸汽 100t/h,循環水 500t/h,電 5000kWh;
2.CO 產品氣:10000Nm3/h,純度 99%,收率 85%。
 
技術鑒定情況
該技術已獲得國家發明專利 14 項,實用新型專利 1 項,軟件著作權 18 項,并于 2005 年通過教育部組織的專家成果鑒定, 2006 年獲得國家技術發明獎二等獎。
 
典型用戶及投資效益
典型用戶:新疆天業、湖南衡鋼等。
典型案例 1新疆天智辰業化工有限公司電石尾氣凈化合成乙二醇項目
建設規模:處理電石爐等尾氣 90000Nm3/h,制得 CO 產品氣
25000Nm3/h,產 25 萬 t/a 乙二醇。建設條件:依托密閉式電石爐生產線,其尾氣中富含 CO 約 85%。主要建設內容:新建預處理、CO 提純、制氫、解析氣回收工段、偶聯工段、加氫工段。主要設備為壓縮機、吸附塔、真空泵、程控閥門、反應器、吸收塔和精餾塔等。項目總投資 300000 萬元,建設期為 18 個月。年碳減排量約 39 萬 tCO2,碳減排成本為-200~-100 元/tCO2。年經濟效益 50000 萬元,投資回收期約 6 年。

推廣前景和減排潛力
利用該技術處理富含 CO 的工業尾氣,既可避免因為燃燒排放大量二氧化碳氣體,又可回收 CO 作為化工原料或燃料,產生良好的經濟效益,在鋼廠尾氣、電石爐尾氣和其他富含 CO 尾氣等領域具有較大的應用潛力。預計未來 5 年,該技術預期推廣比例可達 10%,項目總投資約 375 億元,可形成的年碳減排能力約 390 萬 tCO2。
 
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