浅谈利用尾气制备碳酸钠实现碳减排技术

浅谈利用尾气制备碳酸钠实现碳减排技术

刘凯  ,陈勇江  ,王世刚

新疆圣雄氯碱有限公司   新疆 吐鲁番 838000

摘要：通过用NaOH溶液吸收尾气中CO2气体制得Na2CO3技术是一种先进的、有效的、经济的、立足企业可立即实现碳减排的先进技术。既可取得很可观的经济效益，又有尾气中的CO2气体进行了再利用，，实现了碳减排，同时消除了碳酸钠配置过程中存在的作业风险和职业健康危害因素。

关键词：碳酸钠；二氧化碳；尾气；碳减排；

Discussion on carbon emission reduction technology by using tail gas to prepare sodium carbonate

Liu Kai  Chen Yongjiang  Wang Shigang

(Xinjiang Mahatma chlor-alkali Co., Ltd., Xinjiang Turpan 838000)

Abstract: The technology of producing Na2CO3 by absorbing CO2 from tail gas with NaOH solution is an advanced, effective, economical and enterprise based advanced technology which can realize carbon emission reduction immediately. It can not only achieve considerable economic benefits, but also reuse the CO2 gas in the tail gas to achieve carbon emission reduction, and eliminate the operational risks and occupational health hazards in the process of sodium carbonate configuration.

Keywords: Sodium carbonate; carbon dioxide; Tail gas; Carbon emission reduction;

1现状分析

我公司两套19万吨/离子膜配套一次盐水工艺中处理盐水中钙离子每年需要使用Na2CO3量在5700吨，每年Na2CO3花费生产费用855万元，花费成本较大。同时碳酸钠配置过程包含卸车、运输、吊装、配置等作业环节，每个环节均存在较大安全风险，且配置过程中有粉尘产生的职业健康因素，包装物难储存处理。

化学反应表明，Na2CO3可用NaOH溶液吸收CO2气体制得。

反应方程式为：NaOH  +  CO2  =  Na2CO3

我工厂含有CO2气体的尾气有三个来源，分别为：炉气制氢装置尾气、废硫酸再生装置尾气、烧碱熔盐炉尾气，均满足制备碳酸钠的所需的条件。

2可行性分析

化学反应表明，Na2CO3可用NaOH溶液吸收CO2气体制得。

反应方程式为：NaOH  +  CO2  =  Na2CO3

要制得电解车间所需的Na2CO3量，每天需要消耗CO2量6.65吨，折算体积为3380m3，每小时流量为140m3/h；每天需要消耗NaOH  12吨（32%碱折百），每小时消耗量为0.5吨/h（32%碱折百）。

若通过NaOH溶液吸收CO2气体制得Na2CO3，投资费用100万元，每年生产成本355万元，每年可节约购买费用400万元，经济效益较好。

经调查，工厂含有CO2气体的尾气有三个来源，分别为：炉气制氢装置尾气、废硫酸再生装置尾气、烧碱熔盐炉尾气，均满足制备碳酸钠的所需的条件。

（1）炉气制氢装置尾气中含有CO2含量在50-60%，解析气量为1300m3/h，CO2量为650-780m3/h，同时含有CO、H2易燃有毒气体及固体颗粒物。

（2）废硫酸再生装置尾气中CO2含量在15-20%，CO2气量为450-600m3/h，同时含有少量SO2、NOX、固体颗粒物和大量的O2、N2。

（3）烧碱熔盐炉尾气中CO2含量在7%，CO2气量为2450-4900m3/h，同时含有少量SO2、NOX、固体颗粒物和大量的O2、N2。

经了解，国内有工厂用氢氧化钠吸收熔盐炉尾气在制备一次盐水精制所需的Na2CO3，且经实地考察Na2CO3制备装置，可以制备出满足实际使用的Na2CO3溶液。

3实施方案

工艺流程：外排尾气进入我公司设计的专有吸收装置内，尾气中的CO2与NaOH 反应生成Na2CO3溶液。生成的合格的Na2CO3溶液通过机泵输送至电解车间一次盐水使用。未反应的尾气排入原尾气排放系统。

三种气源对比：

炉气制氢装置尾气：

优点：（1）CO2浓度高，制备Na2CO3时间短。

缺点：（1）尾气中含易燃易爆和有毒气体，生产和检修风险度高。

     （2）设备选型可为防爆型，增加投资成本。

     （3）所需稀酸和碱液需从其他工序提供。

    （4）尾气中含有重金属微量元素多，可能会影响二次盐水树脂塔运行周期。

氯废硫酸再生装置尾气

优点：（1）尾气中不含易燃易爆和有毒气体，生产和检修比较安全。

     （2）设备选型可为非防爆型，节约投资成本。

     （3）所需稀酸和碱液可由废硫酸装置提供，废水可直接排放至废硫酸中和池。

缺点：（1）CO2浓度偏低，制备Na2CO3时间较长。

烧碱熔盐炉尾气

优点：（1）CO2量大，是制备Na2CO3的最优选择。

考察工厂采用的气源为烧碱熔盐炉尾气，有成功案例，且需要热源时，可用熔盐炉尾气热量进行伴热或加热。

距离一次盐水距离近，输送距离近，且碱来源方便。

缺点：（1）CO2浓度偏低，需要大风量风机抽气输送。

4效益

（1）通过NaOH溶液吸收CO2气体制得Na2CO3，投资费用100万元，每年生产成本355万元，每年可节约购买费用400万元，经济效益较好。

（2）消除了碳酸钠配置过程包含的卸车、运输、吊装、配置等作业环节，消除了每个作业环节的作业风险。

（3）消除了碳酸钠配置过程中产生粉尘的职业健康危害因素。

（4）解决了碳酸钠包装物难储存处理的难题。

5 结论

通过用NaOH溶液吸收CO2气体制得Na2CO3后，既可取得很可观的经济效益，又有尾气中的CO2气体进行了再利用，，实现了碳减排，同时消除了碳酸钠配置过程中存在的作业风险和职业健康危害因素。

通过用NaOH溶液吸收尾气中CO2气体制得Na2CO3技术是一种先进的、有效的、经济的、立足企业可立即实现碳减排的先进技术。

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