本实用新型涉及一种与硅酸盐水泥煅烧相结合的高纯度二氧化碳制取设备，属于硅酸盐水泥煅烧工艺的延伸。
背景技术：
硅酸盐水泥煅烧工艺分湿法和干法两种，虽然两种工艺流程有区别，但化学反应原理完全相同，即分解碳酸钙得到氧化钙后继续与其他成分煅烧得到水泥熟料。水泥生产过程只利用了碳酸钙分解后的氧化钙（CaO），分解出的二氧化碳（CO2）没有得到任何利用，成为废气排放。
高纯度二氧化碳的制取目前有多种成熟技术，主要有溶剂吸收法、变压吸附法、膜渗透法、直接压缩低温精馏法等。溶剂吸收法分为物理吸收法和化学吸收法，吸附法包括物理吸附法和化学吸附法、物理-化学综合吸收法，化学吸收法如氨水法、乙醇胺法和热（钾）碱法，物理吸收法如甲醇法、碳酸丙烯脂法，物理-化学综合吸收法如环丁砜法、聚乙二醇二甲醚法等。新发展的方法有：二氧化碳重组法，电化学分离技术，水合物分离技术。
现阶段我国制取高纯度二氧化碳的原料来源有食品发酵、煅烧石灰石和天然高纯度气源，直接煅烧石灰石收集气体后提纯是传统生产方法之一。
技术实现要素：
本实用新型要解决的技术问题是提供一种与硅酸盐水泥煅烧相结合的高纯度二氧化碳制取设备，其融合了硅酸盐水泥煅烧工艺和高纯度二氧化碳制取工艺，最大限度地利用石灰石原料，能够同时得到水泥熟料和高纯度二氧化碳。
本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是：
一种与硅酸盐水泥煅烧相结合的高纯度二氧化碳制取设备，包括水泥煅烧设备中的布袋收尘器、排风机，还包括热交换锅炉、洗涤除尘器、脱硫塔、气水分离器、吸收塔、热交换器、冷却器、加热器、解析塔，布袋收尘器的废气出口连接热交换锅炉的废气进口，热交换锅炉的废气出口连接洗涤除尘器的原料气进口，洗涤除尘器的气体出口连接脱硫塔的气体进口，脱硫塔的气体出口连接气水分离器的气体进口，气水分离器的气体出口经罗茨风机连接至吸收塔；吸收塔的脱碳气体出口经由自调节阀门连接至排风机；吸收塔的富液出口连接热交换器，热交换器加热后的富液出口经饱和碱液输送管道及饱和碱液输送泵连接加热器，加热器的再加热后富液出口连接解析塔，解析塔的高纯度二氧化碳气体出口连接至压缩液化、精馏、压缩罐装生产线；热交换锅炉与加热器之间的导热介质循环管路上设置导热介质循环泵；热交换器与解析塔之间设置热碳酸钠水溶液回流管道及回流泵，热交换器与吸收塔之间设置冷却器，热交换锅炉与调节阀门之间设置旁路阀门。
采用上述技术方案的本实用新型，与现有技术相比，有益效果是：
不同于各种利用燃料烟气制取二氧化碳气体的技术，本实用新型是对传统水泥烧成工艺的延伸，延伸部分的功能是把水泥煅烧排放气体中的二氧化碳（CO2）纯化到合格的工业产品，成为水泥工业的副产品而不再是排放气体，从而达到完全利用石灰石资源的目的。在水泥生产过程中直接把二氧化碳（CO2）转化为可利用的商品，具有很好的经济和环境效益。
本实用新型与烟气回收二氧化碳技术的显著区别是：二氧化碳的来源不同，本实用新型涉及到的二氧化碳气源来自水泥原料在煅烧过成程中的分解物，其结果是让一种原料产生两种不同的工业产品，而烟气回收技术涉及到的二氧化碳由燃料燃烧产生。
本实用新型与石灰窑烧制二氧化碳技术的显著区别是：煅烧工艺不同，获得产品不同。本实用新型利用一种原料同时获得水泥熟料和二氧化碳两种产品，而石灰窑烧制二氧化碳技术只获得二氧化碳。
本实用新型与石灰窑综合回收二氧化碳技术的显著区别是：煅烧工艺不同，获得产品不同。本实用新型获得水泥熟料和二氧化碳两种产品，而石灰窑综合回收二氧化碳技术获得的产品是生石灰（CaO）和二氧化碳。
水泥煅烧工艺与二氧化碳制取工艺结合形成一条连续生产线，同时获得水泥熟料和高纯度二氧化碳是本实用新型的显著特点。
通过热交换锅炉利用废气排放的热能对加热器内的碳酸氢钠水溶液加热后，在解析塔内解析，是本实用新型的另一个显著特点，区别于传统的水泥生产技术，同时区别于传统的二氧化碳制取分离技术。
进一步的，本实用新型优选方案是：
加热器内置两组加热管路，一组通过导热介质管路及导热介质循环泵与热交换锅炉连接，另一组连接补燃锅炉，热交换锅炉的余热能量不足以把富液加热到解析温度时，补燃锅炉为加热器提供热能。尤其对废气排放温度低于100°C的工厂，应当增加补燃锅炉作补充热源。
附图说明
图1是本实用新型实施例的高纯二氧化碳制取设备的结构示意图；
图中：1—布袋收尘器；2—热交换锅炉；3—旁路阀门；4—洗涤除尘器；5—脱硫塔；6—气水分离器；7—罗茨风机；8—吸收塔；9—调节阀门；10—热交换器；11—冷却器；12—饱和碱液输送泵；13—解析塔；14—回流泵；15—导热介质循环泵；16—补燃锅炉；17—排风机；18—加热器。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步说明。
参见图1（图中省去了现阶段水泥煅烧工艺设备），一种与硅酸盐水泥煅烧相结合的高纯度二氧化碳制取设备，由布袋收尘器1、排风机17、热交换锅炉2、洗涤除尘器4、脱硫塔5、气水分离器6、吸收塔8、热交换器10、加热器18、解析塔13等设备单元构成，布袋收尘器1的废气出口连接热交换锅炉2的废气进口，热交换锅炉2的废气出口连接洗涤除尘器4的气体进口，洗涤除尘器4的原料气出口连接脱硫塔5的气体进口，脱硫塔5的气体出口连接气水分离器6的气体进口，气水分离器6的气体出口经罗茨风机7连接至吸收塔8；吸收塔8的脱碳气体出口经由自调节阀门9连接至排风机17；吸收塔8的富液出口连接热交换器10，热交换器10的富液经由饱和碱液输送泵12连接至加热器18，加热器18连接解析塔13，解析塔13的高纯度二氧化碳气体出口连接至压缩液化、精馏、压缩罐装生产线；热交换锅炉2与加热器18之间的导热介质循环管路上设置导热介质循环泵15；热交换器10与解析塔13之间设置热碳酸钠水溶液回流管道及回流泵14，热交换器10与吸收塔8之间设置冷却器11，热交换锅炉2与调节阀门9之间设置旁路阀门3。
加热器18内置两组加热管路，一组通过导热介质管路及导热介质循环泵15与热交换锅炉2连接，另一组连接补燃锅炉16，热交换锅炉2的余热能量不足以把富液加热到解析温度时，补燃锅炉16为加热器18提供热能。
以下描述本实用新型制取高纯度二氧化碳的工艺流程：
现阶段水泥生产技术中废气处理工艺布袋收尘器1与排风机17直接相连，本实用新型在布袋收尘器1与排风机17之间增加高纯度二氧化碳制取设备，从而实现两种工艺结合成为一种石灰石可完全利用的新型工艺。
水泥生产的废气在排放之前，均经过除尘处理，除尘设备分两种，一种是电收尘器，另一种是布袋收尘器。布袋收尘器的除尘效果好且稳定，经布袋收尘器处理后的气体含尘量在30—100mg/Nm3，可直接与本实用新型的延伸部分，即二氧化碳制取工艺直接联接，如果是电收尘器，应改造为布袋收尘器，或增加一级旋风收尘器后与本实用新型的工艺延伸部分联接，在电收尘器故障或因工艺要求短时关闭时，通过旁路阀门3关闭二氧化碳制气延伸工艺。
气体脱硫净化：
两种工艺联接后，废气以原料气的形式进入二氧化碳制取工艺。废气经过布袋收尘器1过滤除尘后，经过热交换锅炉2进入洗涤除尘器4，顶部水喷雾对气体洗涤，SO2溶解在水中形成亚硫酸和硫酸在塔底收集，水处理后循环使用，存留在雾气中的亚硫酸和硫酸进入脱硫塔5内与石灰石(碳酸钙CaCO3)或氢氧化钙（Ca(OH)2)反应生成亚硫酸盐和硫酸盐的混合物从气体中脱除。
净化后的气体经气水分离器6，由罗茨风机7送入吸收塔8。
二氧化碳吸收:
在吸收塔8内吸收原料气中的二氧化碳，塔的结构形式有多种，可采用多层筛板式，塔为不锈钢板焊接而成的立式圆筒，塔内有数十层塔板，每层塔板都有许多孔洞和一根液流管。净化后的气体由塔底送入，逐层穿过筛板上的碳酸钠吸收液上升到吸收塔顶，经过吸收二氧化碳后经调节阀门9、排风机17排向大气。碳酸钠吸收溶液(简称贫液)由回流泵14送入吸收塔8，经喷淋头喷出，由液流管导流到筛板在重力作用下逐层向塔底流动，碳酸钠贫液最终吸收二氧化碳和水后成为碳酸氢钠（简称富液）流入塔底部。在塔内气液两相接触的过程就是吸收和反应的过程。吸收塔内气液两相逆向流动接触有利于吸收反应的进行。需要合理控制气流上升的速度，达到较好的吸收效果，塔内吸收过程的化学反应式为：
碳酸钠的吸收率可达到40～60%左右，添加活化剂后还会更高。严格控制合理的工艺参数是提高吸收率的关键。主要参数推荐如下：
（1）碳酸钠水溶液浓度 12%；
（2）吸收液上塔温度低于50°C，最高不超过60°C；
（3）塔内压力 0.2Mpa。
二氧化碳解析：
高纯度二氧化碳在解析塔13内获得，解析塔13的功能是把吸收了二氧化碳的富液重新分解为碳酸钠、二氧化碳（CO2）和水（H2O），用饱和碱液输送泵12将富液（碳酸氢钠溶液）送入解析塔13前经过热交换器10进行贫液和富液的热交换。因为富液进塔分解要求有较高的温度，而贫液出塔后再次进入吸收塔8之前需要降温到低于50°C。富液在加热器18内加热到100℃—120℃后进入解析塔13分解，生成碳酸钠和水、释放出二氧化碳气体，生成新的贫液（还原后的碳酸钠水溶液），其化学反应式为:
分解后生成的二氧化碳气体经解析塔13顶部气水分离后进入高纯度二氧化碳压缩、液化精馏过程，碳酸钠溶液经热交换器10、冷却器11冷却后再次进入吸收塔8循环使用。严格控制有关工艺参数是提高脱吸率的关键，主要参数推荐如下：
（1）加热器加热温度 100—120°C；
（2）解析塔内压力 0.15Mpa；
碳酸钠碱液量由二氧化碳生产能力、吸收率和解析率确定。
脱水、压缩、精馏：
压缩是二氧化碳生产中的必要过程，通过压缩机完成。解析塔13分解析出的二氧化碳气体经脱水、压缩液化再通过低温精馏得到工业产品级高纯度液体或固体二氧化碳。
调节阀门9的开度，改变回流泵14、饱和碱液泵输送泵12、罗茨风机7和导热介质循环泵15的转速，可以控制高纯度二氧化碳的生产量。
上述实施例仅仅是对本实用新型作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。