Processus de purification et de récupération des gaz de la queue dans les usines pétrolières - Blog

Ces dernières années, en vertu des exigences nationales de politique de conservation de l'énergie et de réduction des émissions, les entreprises de raffinage de pétrole et d'autres entreprises ont généralement été équipées de dispositifs de récupération de dioxyde de carbone, et la capacité de production des dispositifs de récupération de dioxyde de carbone a augmenté rapidement. Cependant, en raison de l'impact des événements de santé publique, la durée de mise en service des nouveaux dispositifs de dioxyde de carbone a été généralement retardée. Le marché du dioxyde de carbone en aval implique de nombreuses industries, et leurs conditions de développement sont différentes. La demande de dioxyde de carbone à l'avenir est également différente. Les points de croissance des industries en aval sont principalement concentrés dans la glace sèche, la préservation des aliments, les produits chimiques, l'injection de champs d'huile et la récupération d'huile, etc. Le dioxyde de carbone est principalement utilisé dans l'industrie chimique pour compléter le carbone pour les produits en aval. Les principales industries d'application comprennent la production de diméthyl carbonate, d'acide acétique glaciaire et d'autres produits. On s'attend à ce que la demande de dioxyde de carbone dans la production industrielle augmente en synchronisation avec la production industrielle. Des recherches sur les produits chimiques de grande valeur du dioxyde de carbone ont fait des percées continues, telles que le dioxyde de carbone vers le méthanol, les oléfines, les aromatiques, l'essence, le dioxyde de carbone, l'acide formique, le dioxyde de carbone et la réforme du méthane à la synthèse du gaz, du dioxyde de carbone dans les prochaines années. De plus, l'application de la glace sèche en tant que liquide de coupe dans la production industrielle a également fait des progrès significatifs.

À l'heure actuelle, les principales méthodes de recyclage industriel et d'utilisation du dioxyde de carbone comprennent l'absorption physique et l'absorption chimique, la séparation d'adsorption, la séparation des membranes, l'oxydation catalytique, la distillation à basse température et d'autres processus. Ces technologies utilisent toutes les différences entre les propriétés physiques ou chimiques du dioxyde de carbone et ses composants associés pour les séparer ou les purifier. Chaque méthode présente ses avantages et ses inconvénients, et la méthode appropriée doit être sélectionnée en fonction des conditions de récupération.

Mots-clés:dioxyde de carbone; technologie de récupération; purification des gaz; liquéfaction et purification

La méthode d'absorption est une méthode d'absorption largement utilisée au pays et à l'étranger, y compris principalement l'absorption physique et l'absorption chimique. Dans la solution, lorsqu'il y a une haute pression dans la solution, une absorption à haute pression et à basse température est généralement utilisée, tandis que le chauffage de pression réduit est utilisé pendant l'analyse. Le matériau d'absorption sélectionné a une bonne sélectivité pour le dioxyde de carbone, une solubilité élevée, des propriétés stables et aucun effet corrosif. Les bons matériaux d'absorption physique comprennent: le polyéthylène glycol, l'acrylate, l'éthanol, l'éther diméthylique de monoéthanolamine et le méthanol. La méthode d'absorption chimique fait référence à la réaction du dioxyde de carbone avec certains solvants d'absorption pour produire un composé intermédiaire, tandis que d'autres gaz ne réagiront pas avec le solvant. Le composé intermédiaire produit sera décomposé en dioxyde de carbone et un solvant dans un autre appareil. Cette méthode peut décharger en continu le dioxyde de carbone, et le solvant d'absorption est recyclé, et réalise enfin la séparation du dioxyde de carbone à partir d'autres gaz mixtes. Les caractéristiques du dioxyde de carbone avec une bonne sélectivité, des performances stables, une faible toxicité, une faible corrosivité, non volatile, non inflammable et aucun nouveau polluant n'ont été étudiées. Les composés de méthyldiéthanolamine sont couramment utilisés, la monoéthanolamine, etc.

La méthode d'absorption convient généralement au traitement des gaz avec une concentration de dioxyde de carbone inférieur à 20%. Les avantages de cette méthode sont une vitesse de réaction rapide, la capacité d'absorber efficacement de grandes quantités de dioxyde de carbone, un bon effet de séparation et le solvant nécessaire à la réaction peut généralement être recyclé et réutilisé. Les inconvénients sont que beaucoup d'énergie est nécessaire pour chauffer le solvant, et le solvant lui-même peut avoir un risque de contamination.

La méthode de séparation d'adsorption utilise l'interaction entre l'absorbant et le dioxyde de carbone pour réaliser la séparation du dioxyde de carbone. La méthode d'adsorption peut être divisée en trois méthodes en fonction de la température de travail et de la pression de travail: température variable, pression variable et température variable et pression variable. L'absorbeur est utilisé pour absorber le dioxyde de carbone dans des conditions de température élevée et de haute pression, puis le décompose après refroidissement et réduction de la pression, et le dioxyde de carbone est séparé en modifiant le cycle de température et de pression. Les matériaux d'adsorption traditionnels comprennent les tamis moléculaires, l'alumine et le carbone activé. La technologie d'absorption de température variable est généralement utilisée pour les projets contenant une petite quantité d'impuretés ou difficile à supprimer, et est une technologie couramment utilisée dans l'industrie actuelle.

La méthode de séparation d'adsorption convient généralement au traitement des gaz avec une concentration de dioxyde de carbone inférieur à 80%. L'avantage de cette méthode est que le processus est simple et que les impuretés difficiles à volatiliser peuvent être supprimées efficacement par adsorption. Les inconvénients sont des investissements importants, une consommation élevée d'énergie et une durée de vie courte de l'adsorbant.

La méthode de séparation de la membrane utilise la différence de pression du dioxyde de carbone comme force motrice du processus de séparation pour séparer les différentes perméabilités de gaz et les coefficients de diffusion. Pendant le processus de séparation, le gaz mixte passe à travers le matériau de la membrane. En raison de sa taille moléculaire et de sa polarité, les molécules de dioxyde de carbone peuvent passer à travers le matériau de la membrane, tandis que d'autres molécules de gaz sont bloquées à la surface de la membrane, atteignant ainsi une séparation et une récupération efficaces du dioxyde de carbone. Les matériaux membranaires sont généralement en polymères, céramiques, métaux et autres matériaux, avec différentes perméabilités et sélectivités. Les matériaux membranaires couramment utilisés comprennent la membrane acétate de cellulose, la membrane polyéthersulfone, la membrane polypeptidique, la membrane polyimide, la membrane modifiée par l'oxyde de polyphénylène, etc.

La méthode de séparation de la membrane convient au traitement des gaz avec des sources de gaz propres et des concentrations de dioxyde de carbone inférieures à 80%. Il n'y a actuellement aucun exemple industriel à grande échelle. Ses caractéristiques sont une petite empreinte, un fonctionnement simple, une faible consommation d'énergie et un faible investissement ponctuel. L'inconvénient est que cette méthode nécessite des processus de prétraitement, de filtration et de déshydratation, avec un taux de purification élevé, et les impuretés affecteront le cycle de vie de la membrane.

La méthode d'oxydation catalytique convertit principalement les substances contenant des hydrocarbures dans le gaz brut du dioxyde de carbone en dioxyde de carbone et en eau. Cette méthode peut éliminer efficacement les impuretés dans le gaz brut, et le degré de purification atteint 10 à 12 niveaux, mais le processus est compliqué et la consommation d'énergie et le coût sont élevés.

La méthode de distillation cryogénique utilise principalement la différence de points d'ébullition des composants du gaz brut pour séparer le gaz brut à travers une tour de distillation. L'une est la séparation de liquéfaction, qui utilise la technologie cryogénique pour liquéfier et séparer le dioxyde de carbone. L'autre est la séparation de condensation, qui se solidifie et sépare le dioxyde de carbone à une température plus basse selon les différentes températures de condensation. La distillation cryogénique récupère les gaz avec une concentration de dioxyde de carbone supérieur à 90%. L'inconvénient est que l'effet de séparation n'est pas bon et que la basse température peut facilement provoquer le bloquer l'équipement et les installations, il est donc généralement rarement utilisé.

Ce processus combiné consiste à sous-user, déshydrogéner et sécher les gaz déchets de l'unité de raffinage de pétrole contenant du dioxyde de carbone, et éliminer progressivement divers hydrocarbures légers, la manière biologique contenant de l'oxygène, les composants du carbure et de l'eau dans les étapes de la distillation et les étapes de purification des aliments nationaux, et d'obtenir des étapes de produits alimentaires alimentaires élevés, et les aliments à pile élevés, il peut répondre aux produits alimentaires alimentaires alimentaires, et les étapes des aliments à pile élevés-pire Dioxyde et glace sèche avec une pureté de plus de 99,996%.

Ces dernières années, les exigences standard en matière de dioxyde de carbone de qualité industrielle et de qualité alimentaire sont devenues de plus en plus élevées, et l'utilisation de dioxyde de carbone récupéré par une méthode de purification unique dans l'industrie et la transformation des aliments a été considérablement restreinte. En prenant le gaz queue de dioxyde de carbone produit par un million d'unités de glycol d'éthylène T / A en tant que gaz de matière première pour produire du dioxyde de carbone liquide de qualité alimentaire et de la glace sèche à titre d'exemple, la sélection de l'itinéraire de la technologie de processus est effectuée.

Le gaz de queue produit par l'unité d'éthylène glycol est d'environ 30 t / h, avec une température de 60 degrés et une pression de 0,03 MPa. La teneur en chaque composant dans le gaz de queue est: le dioxyde de carbone supérieur ou égal à 80%, eau: 17%, éthylène: 100 × 10-6 ~ 750 × 10-6, ions de chlorure: 1 × 10-6 ~ 3 × 10-6 et traces d'oxyde d'éthylène. Ces impuretés ne peuvent pas être supprimées de manière stable et efficace par absorption, adsorption, distillation et autres méthodes. À l'heure actuelle, la méthode la plus efficace pour éliminer le C2 et plus (y compris la matière organique contenant de l'oxygène) au pays et à l'étranger est l'oxydation catalytique. Le processus combiné d'oxydation catalytique et de distillation à basse température peut être utilisé pour purifier le dioxyde de carbone. Le fonctionnement annuel de ce processus peut atteindre 8 400 heures et la capacité de traitement du gaz brut est de 40% à 110%. Les indicateurs de produit peuvent respecter fondamentalement les normes de qualité de qualité alimentaire. La pureté du dioxyde de carbone peut atteindre 99,99%, la qualité du produit est stable et tous les indicateurs peuvent être meilleurs que le "National Food Standard Standard Additive Dioxyde" Il n'y a pas d'eaux usées ou de décharge de liquide de déchets pendant le processus de production, pas de SOC dans le gaz de la queue, et les indicateurs d'émission de gaz à queue du projet de la National.

Le système de purification des gaz comprend un refroidisseur d'eau, un réservoir d'adsorption, un préchauffeur de déshydrogénation, une tour d'oxydation de déshydrogénation, un refroidisseur d'eau de déshydrogénation, un pré-refroidisseur et un sèche-linge.

Le gaz d'échappement du dioxyde de carbone de l'unité d'éthylène glycol a une température élevée et contient de l'eau saturée. Afin d'améliorer l'efficacité du compresseur, le gaz brut doit être refroidi. Après avoir été refroidie et séparée par le refroidisseur d'eau, le gaz brut est sous pression par le compresseur de gaz de dioxyde de carbone et pénètre dans le réservoir d'adsorption. L'huile, l'eau, les chlorures et autres substances toxiques qui peuvent être transportées sont filtrées pour protéger le catalyseur de déshydrogénation. Après avoir été chauffé par le préchauffeur de déshydrogénation, il entre dans la tour de purification de déshydrogénation. Sous l'action du catalyseur actif (catalyseur métallique précieux) et d'une certaine température, tous les hydrocarbures (y compris la matière organique contenant de l'oxygène) et d'autres composants combustibles dans le dioxyde de carbone réagissent avec l'oxygène pour générer du dioxyde de carbone et du H2O. Une fois la chaleur récupérée par le préchauffeur de déshydrogénation, il va au sèche-linge pour éliminer l'humidité. La teneur totale d'hydrocarbures dans le gaz purifié et séché est inférieure ou égale à 48 × 10^-6, Hydrocarbures non méthane inférieurs ou égaux à 18 × 10^-6et l'humidité inférieure ou égale à 18 × 10^-6.

Équation de réaction principale:
C₂H₄+3O₂→ 2CO₂+2H₂O+Q
C_xH_y+O₂→ XCO₂+y /2H₂O
C_xH_yO+O₂→ XCO₂+y /2H₂O
Tous sont oxydés catalytiquement en CO₂et h₂O.

Le système de séchage utilise des adsorbants à tamis moléculaires multifonctionnels et peut choisir des adsorbants de graisse, des adsorbants de chlorure, des absorbants d'eau, des dessiccants et des dessiccants, qui sont propices à une purification plus approfondie du gaz de dioxyde de carbone. La régénération des adsorbants peut adopter un processus de régénération entièrement fermé entièrement respecté par l'environnement, en utilisant directement l'énergie thermique de la déshydrogénation catalytique pour la régénération, avec une faible consommation d'énergie et aucune émission de gaz d'échappement, garantissant un taux de régénération de dioxyde de carbone stable, et seul les condensats sont déposés au cours du processus de régénération.

Le système de liquéfaction et de purification comprend un dispositif de récupération à froid résiduel, un liquéfier, une tour de purification, un reboileur et un sous-refroidisseur.

Après le séchage, le gaz de dioxyde de carbone pénètre dans le dispositif résiduel de récupération du froid et échange la chaleur avec l'air déchargé du haut de la tour de purification. Après avoir récupéré le froid, il entre dans le liquéfier et est liquéfié sous la réfrigération du freon. Le liquide de dioxyde de carbone de sortie est contrôlé à environ -16 degrés, puis pénètre dans la tour de purification pour la distillation. La partie inférieure de la tour de purification est contrôlée par un reboileur pour contrôler la température de la bouilloire à -13 ~ -15 degrés, la température d'évaporation supérieure de la tour à -30 degrés et la pression est contrôlée à environ 2,2 MPa. Le dioxyde de carbone évaporé avec le gaz non condensable (O2, N2, etc.) est encore refroidi et récupéré pour améliorer le rendement. Étant donné que la température du liquide dans la partie inférieure de la tour de purification est relativement élevée, afin de réduire les pertes de stockage, un sous-refroidisseur peut être réglé après la tour de purification. La température d'évaporation du sous-refroidisseur est contrôlée à -30 degrés, de sorte que la température du liquide de dioxyde de carbone est réduite à -25 degrés pour le stockage dans un réservoir sphérique à basse température. Le produit est stocké dans des réservoirs sphériques de dioxyde de carbone, dont une partie est transportée par des camions-citernes et une partie est utilisée comme matière première de glace sèche.

Le processus de réfrigération utilise les caractéristiques d'évaporation du freon moyen et basse pression pour refroidir et liquéfier le dioxyde de dioxyde de carbone à différentes températures, ce qui peut considérablement améliorer l'efficacité de liquéfaction du gaz de dioxyde de carbone.

La glace sèche peut être produite en réduisant la pression du dioxyde de carbone liquide à la pression normale, en vaporisant une partie du dioxyde de carbone dans le gaz, puis en refroidissant l'autre partie du liquide dans des solides en forme de flocon de neige, puis en le serrant en blocs ou en granules à travers un réfrigérateur. Après emballage, il est placé dans une boîte isolée et livré aux clients en voiture. L'air libéré par de la glace sec est échangé avec le gaz de sortie du compresseur de glace sec à travers le refroidisseur de récupération de la glace sec, puis pénètre dans le compresseur de gaz de glace sec pour compression. Une fois que le gaz comprimé est échangé de chaleur, il est connecté à l'entrée du liquéfier du système pour le recyclage.

Gas des déchets:Le lit de séchage et le lit d'adsorption sont régénérés régulièrement, et le gaz non condensable de la tour de distillation est utilisé comme source de gaz de régénération. Le gaz arrière régénéré déchargé répond à la norme de décharge directe et peut être déchargé directement. Pour les gaz de queue contenant une petite quantité d'éthylène et d'autres gaz de queue de qualité inférieure dans des conditions de travail anormales, il peut être incorporé dans le système d'incinération des gaz déchets et des déchets pour le traitement d'incinération. Généralement, le temps de séjour de fumée est supérieur ou égal à 2 s, et l'efficacité de la combustion est supérieure ou égale à 99,9%, ce qui répond à la décharge standard de gaz déchet dans des conditions de travail anormales.

Eaux usées:Le volume de décharge des eaux usées de ce processus est de 6 m³/ H, et le volume de décharge est petit, qui peut être directement utilisé comme eau de refroidissement en circulation.

Déchets solides:Ce processus ne générera que des déchets solides pendant la période de maintenance, principalement un catalyseur adsorbant, moléculaire et catalyseur de déshydrogénation; Le carbone activé est un déchet dangereux, le tamis moléculaire est du silicate, qui est un déchet général, et le catalyseur de déshydrogénation contient des métaux précieux, qui est un déchet fixe général. Une fois les déchets solides ci-dessus générés, il peut être envoyé à une unité qualifiée pour l'élimination après avoir été temporairement stocké dans l'entrepôt de déchets dangereux / déchets solides généraux.

Le dioxyde de carbone liquide du produit peut être transporté vers le réservoir sphérique de dioxyde de carbone à travers des pipelines. Le pipeline d'entrée doit être équipé d'une soupape de coupure et d'un verrouillage de jauge de niveau de réservoir sphérique de dioxyde de carbone. Afin d'empêcher le danger que le réservoir sphérique de dioxyde de carbone soit plein de liquide, un verrouillage élevé de la jauge de niveau du réservoir sphérique est réglé pour fermer le dioxyde de carbone liquide dans la soupape de coupure de pipeline de réservoir sphérique; Afin d'éviter le danger de l'évacuation du réservoir sphérique de dioxyde de carbone, un verrouillage à faible low de la jauge de niveau du réservoir sphérique est réglé pour fermer la soupape de coupure du pipeline de sortie du réservoir de réservoir sphérique; Le pipeline de chargement de dioxyde de carbone liquide est équipé d'une soupape de coupure et d'un verrouillage de jauge de niveau de réservoir sphérique de dioxyde de carbone, et le verrouillage de niveau de liquide à faible niveau ferme la soupape de coupure du pipeline de chargement; Le pipeline de dioxyde de carbone liquide à la machine à glace sec est équipé d'une soupape de coupure et d'un verrouillage de jauge de niveau de réservoir sphérique de dioxyde de carbone, et le verrouillage de niveau de liquide à faible low ferme ferme la soupape de coupure du pipeline de la machine à glace sec; La pompe de remplissage dans le processus de chargement est équipée d'un verrouillage de limite de débitmètre pour fermer la soupape de coupure du pipeline de sortie du réservoir de réservoir sphérique.

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, the vent main tuyau, sortie du pipeline de remplissage du réservoir sphérique cryogénique, la sortie du pipeline d'élimination du réservoir sphérique sphérique cryogénique et la sortie de l'évent de réservoir sphérique cryogénique. Un détecteur en ligne à gaz combustible est réglé après le réservoir d'adsorption de gaz brut, et la détection en ligne et l'analyse de la teneur en oxygène et de la teneur en hydrocarbures sont fixées respectivement à la sortie de l'oxydant de déshydrogénation respectivement. Les composants et les caractéristiques du gaz brut à chaque étape de traitement sont analysés en temps réel, et chaque signal de données de surveillance est introduit dans le système DCS pour une surveillance en temps réel, et sa concentration est contrôlée pour être inférieure à 25% de la valeur la plus faible de la limite d'explosion inférieure de la composante la plus explosive et du gaz mixte. Lorsque le% de gaz combustible dans le gaz mélangé à l'entrée dépasse 25% de la limite d'explosion inférieure, le système verra et coupera la soupape d'alimentation de l'oxydateur de déshydrogénation pour empêcher à l'avance des gaz explosifs d'entrer dans le fonctionnement sûr et fiable du dispositif.

Le système de décharge de pression d'urgence considère le circuit de pression protégé par le dispositif de sécurité (soupape de sécurité) et sélectionne le plus grand dans les conditions de décharge qui peuvent être causées par la défaillance de chaque composant clé comme la valeur de réglage de l'état de soulagement de la pression de la soupape de sécurité. Les récipients de pression et les pipelines sont équipés de soupapes de sécurité en cas de surpression, telles que les pipelines d'entrée d'adsorption du réservoir et de sortie, les pipelines d'entrée électrique de régénération, les séparateurs de sous-sol, les réservoirs sphériques de dioxyde de carbone, etc.

NewtekDépose principalement sur la sélection des itinéraires de processus pour la récupération et la purification du dioxyde de carbone à haute concentration dans le gaz de queue émis par l'industrie du raffinage du pétrole. Selon les différences de pureté de dioxyde de carbone, de composition d'impureté, de paramètres de processus, de exigences de qualité des produits et de taux de récupération dans les gaz de queue de différentes unités, combinés avec les caractéristiques de diverses méthodes de processus pour la récupération et la purification du dioxyde de carbone, une méthode de processus combinée appropriée est sélectionnée pour résoudre fondamentalement les problèmes de sécurité et de qualité de la sécurité provoqués par les modifications de la composition de l'unité dans le gaz d'échappement, afin de faire de la sécurité ".

Prenez le A₂O Le processus comme exemple, par l'analyse des principes du processus et la recherche sur le terrain des usines de traitement des eaux usées, combinées à des spécifications et des normes pertinentes, les méthodes d'identification conventionnelles et indirectes de la₂O L'état du fonctionnement du processus est déterminé à son tour, et la base d'identification basée sur les indicateurs de surveillance des polluants terminaux, les paramètres du processus, la consommation d'énergie de l'installation des eaux usées, la décharge de boues, l'état de fonctionnement de l'équipement, etc. est proposé. Sur cette base, les compétences en fonctionnement et en maintenance en termes de paramètres de fonctionnement du processus, des indicateurs de propriété de boue et d'eau, de l'état de fonctionnement de l'équipement, etc. sont analysés de manière globale, et un logiciel qui peut identifier et analyser rapidement les défauts est conçu, ce qui fournit une référence pour réaliser le fonctionnement intelligent, efficace et stable du A A₂O Processus.