气体资源再回收中的节能减排技术

发布时间: 2011-03-31 12:20:37   作者:   来源:

1.         生物脱硫技术

  生物脱硫,又称生物催化脱硫(简称BDS),是一种在常温常压下利用需氧、厌氧菌除去石油含硫杂环化合物中结合硫的一种新技术。BDS过程是以自然界产生的有氧细菌与有机硫化物发生氧化反应,选择性氧化使C-S键断裂,将硫原子氧化成硫酸盐或亚硫酸盐转入水相,而DBT的骨架结构氧化成羟基联苯留在油相,从而达到脱除硫化物的目的。将含硫化氢工艺废气进行生物脱硫可以保护环境,减少大气中的有害物质。

  对原油进行生物脱硫也是生物技术在石油化工中的重要运用,操作条件同样简单,在常温、常压下进行,是处理劣质油的有效方法。原油进行生物催化脱硫,包括以下3个主要步骤:(1分离,即对原油进行一些预处理;(2)转换,即生物催化剂选择性地脱除硫而不破坏有用产品;(3)精加工,即实现原油与生物催化剂和副产品的分离。后面两步主要受到生物催化剂的选择性、稳定性、活性以及生物反应器的设计(包括油、水体积比)等影响,是该技术工业化运用的主要限制因素。在原油进行生物脱硫的同时可以脱除氮、金属等,同时还可以改变重质原油的烃组成。美国Brookhaven National Laboratory使用BNL-4-23菌种(Achromobacter)进行了原油脱硫研究,试验结果显示,不同原油经生物处理后,芳烃显著减少,石蜡烃显著增加,沥青质也同时减少,原油明显轻质化。如果在原油进行深加工前能够对其进行脱硫处理,将会降低各种产品中的硫含量,同时也降低后续操作的难度,更加经济。

2.         硫磺回收技术

  硫磺回收技术指将含硫化氢等有毒含硫气体中的硫化物转变为单质硫,从而变废为宝,保护环境的化工过程。硫磺回收技术通常采用一种叫做”克劳斯”的工艺来实现。首先将含硫化氢工艺废气与空气或氧气在一台称为燃烧炉的设备中燃烧。严格控制空气或氧气量,使燃烧产物中硫化氢与二氧化硫气体体积比为21。之后燃烧气体被冷却,气体中的硫磺冷凝回收。剩余气体经加热后进入一台克劳斯反应器进行反应。反应主要是硫化氢与二氧化硫生产硫磺和水。这一反应需使用催化剂才能实现。反应完后的气体同样需冷却回收硫磺。然后剩余气体在经二级、三级反应。通常硫磺回收装置的硫回收率可达9598%。

3.         低压瓦斯回收技术

  建设了容积分别为2万立方米3万立方米干式气柜,将各生产装置放火炬的低压瓦斯通过系统管线送进气柜,抽取气柜中的低压瓦斯用压缩机压缩成高压瓦斯,经脱硫后作燃料。这样低压瓦斯可作为歌功加热炉的燃料进行利用,既节省了能源又减少了环境污染。

4.         减压塔顶瓦斯脱硫技术

  将常减压塔顶瓦斯引入罗茨压缩机,经升压后进入燃料气脱硫系统,经脱硫后的瓦斯再作为加热炉燃料。对这两股不凝气既实施了脱硫处理,回收初馏塔顶不凝气中的液化气组分,减少了燃烧废气中SO:排放量,又减轻了对设备的腐蚀,提高了装置长周期运行的可靠性。

5.         废气发电技术

1)         二氧化碳分离提纯方法

  目前工业上分离提纯CO2的方法有精馏法、物理吸附法、膜分离法、吸收法(物理吸收法和化学吸收法)等。

综合比较后,化学吸收法分离提纯二氧化碳是较理想的选择,烟气和吸收液在吸收塔内发生化学反应, CO2被吸收至溶剂中,贫液成为富液,富液进入解析塔加热分解出CO2从而达到分离回收CO2的目的。工艺流程如图1所示:


 

  化学吸收法主要有热钾碱法(苯菲尔法、砷碱法及空间位阻法等)和烷基醇胺法(MEA 法、DEA 法、MDEA法等),其中苯菲尔法和活性MDEA法应用最多。

  苯菲尔法的吸收剂是在K2CO3 水溶液中加入二乙醇胺(DEA)作为活化剂,V2O5为缓蚀剂。碳酸钾水溶液具有强碱性,其与CO2反应生KHCO3,生成的碳酸氢钾在减压和受热时,又可放出CO2,重新生成碳酸钾,因而可循环使用。为了提高化学反应速度,吸收在较高的温度(90110)下进行,因此吸收与再生的温度基本相近,使流程简化,同时提高了碳酸钾的浓度,增加了吸收能力,降低了再生能耗。苯菲尔法可在高温下运行,再生热低,添加V2O5可防腐蚀,但该工艺需对设备进行钒化处理,要求工人的操作水平较高。

  活性MEDA法:一乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)吸收CO2 后生成稳定的胺基甲酸盐,反应热大,加热再生较困难,蒸汽消耗较高;N-甲基二乙醇胺(MDEA)与CO2反应生成不稳定的碳酸氢盐,反应热小,加热后较易再生,蒸汽消耗较低。MDEA 水溶液与CO2反应受液膜控制,反应速度较慢。为加快反应速度,德国BASF 公司开发了改良MDAE 脱碳工艺过程,其吸收液是由MDEA 水溶液和少量活化剂组成,一般使用的活化剂有:哌嗪、甲基乙醇胺、咪唑或甲基取代咪唑。CO2先与活化剂快速反应,其生成物再与MDEA反应,提高了MDEA溶液吸收CO2的速度。

      MDEA 工艺同时具有物理吸收和化学吸收的特点,酸气负荷高,溶解度大,闪蒸放出的CO2 量多, CO2回收率高,溶液循环量相对较小,能耗较低。另外,MDEA 热稳定性好,不易降解,溶剂挥发性小,溶液对碳钢设备腐蚀性弱。该工艺成熟,操作简便,对工人的素质要求相对较低,近年来在国内得到广泛的应用,因此优先选取此吸收工艺。

2)         CO2驱油原理

      CO2.EOREnhanced Oil Recovery,即提高石油回采率)技术是把超临界状态的CO2直接注入已开采过的储油层中,在高压条件下,CO2推动原油向生产井流动,从而提高石油的采出率。注入油井的部分CO2溶解于未能被开采的原油中或贮存于地层孔隙中;部分CO2随原油、水和天然气从生产井排出,通过分离和压缩,由注气井循环注入储油层。这一技术目前比较成熟,它既可提高原油开采量,又可减少CO2向大气的排放量。因此,CO2.EOR技术被认为是储存CO2的一个重要的途径,也是近期内实现CO2大规模资源化非常有吸引力的方法。据估计,全世界80%以上的油田都适合于注入CO2增产石油,所需CO2的估计量是63×109t