GB/T 51316-2018 烟气二氧化碳捕集纯化工程设计标准

专用

人人文库

中华人民共和国国家标准

烟气二氧化碳捕集纯化工程

设计标准

Standardfordesignofcarbondioxidecaptureand

purificationengineeringforfluegas

GB/T51316-2018专用

主编部门中国石油化工集团公司

：

批准部门中华人民共和国住房和城乡建设部

：

施行日期年月日

：201931

人人文库

中国计划出版社

2018北京

中华人民共和国国家标准

烟气二氧化碳捕集纯化工程

设计标准专用

GB/T51316-2018

☆

中国计划出版社出版发行

网址

：

地址北京市西城区木樨地北里甲号国宏大厦座层

：11C3

邮政编码电话发行部

：100038：（010）63906433（）

北京市科星印刷有限责任公司印刷

印张千字

850mm×1168mm1/322.2554

年月第版年月第次印刷

201921201921

☆

统一书号

人人文库：155182·0421

定价元

：14.00

版权所有侵权必究

侵权举报电话

：（010）63906404

如有印装质量问题请寄本社出版部调换

，

中华人民共和国住房和城乡建设部公告

2018年第208号

住房城乡建设部关于发布国家标准

烟气二氧化碳捕集纯化工程设计标准的公告

《》

现批准烟气二氧化碳捕集纯化工程设计标准为国家标准

《专用》，

编号为自年月日起实施

GB/T51316—2018，201931。

本标准在住房城乡建设部门户网站

（）

公开并由住房城乡建设部标准定额研究所组织中国计划出版社

，

出版发行

。

中华人民共和国住房和城乡建设部

2018年9月11日

人人文库

前言

本标准是根据住房城乡建设部关于印发年工程建设

《〈2014

标准规范制订修订计划的通知建标号的要求由

、〉》（〔2013〕169），

中石化石油工程设计有限公司会同有关单位共同编制完成的

。

本标准在编制过程中编制组经广泛调查研究认真总结实践

，，

经验参考了国际标准和国外先进标准并在广泛征求意见的基础

，，

上最后经审查定稿

，。

本标准共分为章和个附录主要内容包括总则术语基

111，、、

本规定工艺系统设备与材料总图布置装置布置与管道设计

、、、、专用、

仪表与控制系统公用工程节能与环保安全与职业卫生等

、、、。

本标准由住房城乡建设部负责管理由中国石化集团公司负

，

责日常管理由中石化石油工程设计有限公司负责具体技术内容

，

的解释执行过程中如有意见或建议请寄送给中石化石油工程

。，

设计有限公司地址山东省东营市济南路号邮政编码

（：49，：

以供今后修订时参考

257026），。

本标准主编单位参编单位主要起草人和主要审查人

、、：

主编单位：中石化石油工程设计有限公司

参编单位：中石化南化集团研究院

中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司

人人文库中石化宁波工程有限公司

中电投远达环保工程有限公司

主要起草人：王翀林名桢刘建武孙晓春王智

张建许世森陈昕毛松柏喻江涛

仝明郜时旺牛红伟秦福初闫广宏

杜善波孙启昌汪东万克栋周兴辉

·1·

宋荣英伍灵李景芳魏子云张敏芳

周双艳陈宏福黄钟斌柳亭狄彦

李敬田京山

主要审查人：陈幼军何龙辉葛春玉王之茵刘国勍

杨良瑾沈海啸尹继东俞国梅刘杨龙

张津吴宝祥韩涛

专用

人人文库

·2·

目次

总则…………………

1（1）

术语…………………

2（2）

基本规定…………………

3（4）

工艺系统…………………

4（5）

一般规定………………

4.1（5）

烟气预处理……………

4.2（6）

二氧化碳吸收与解吸……

4.3（6）

二氧化碳压缩与脱水……

4.4专用（7）

二氧化碳液化与储存……

4.5（8）

设备与材料………………

5（10）

静设备…………………

5.1（10）

动设备…………………

5.2（11）

总图布置…………………

6（12）

场址选择………………

6.1（12）

总平面布置……………

6.2（12）

装置布置与管道设计……

7（13）

装置及设备布置…………

7.1（13）

管道布置与设计…………

7.2（13）

仪表与人人文库控制系统…………

8（16）

一般规定………………

8.1（16）

仪表选型………………

8.2（16）

控制系统………………

8.3（17）

公用工程…………………

9（18）

供配电…………………

9.1（18）

·1·

消防与给排水……………

9.2（19）

建构筑物……………

9.3（）（19）

供暖通风和空气调节……

9.4（21）

节能与环保………………

10（23）

节能……………………

10.1（23）

环保……………………

10.2（23）

安全与职业卫生…………

11（25）

安全……………………

11.1（25）

职业卫生………………

11.2（25）

附录二氧化碳能耗计算方法……………

A（27）

本标准用词说明………………

（28）

引用标准名录…………………

（29）

附条文说明…………………

：专用（33）

人人文库

·2·

Contents

………

1Generalprovisions（1）

……………………

2Terms（2）

………

3Basicrequirements（4）

………

4Processessystems（5）

……

4.1Generalrequirements（5）

……

4.2Fluegaspretreatment（6）

……………

4.3Absorptionanddesorptionofcarbondioxide（6）

…………

4.4Compressionanddehydrationofcarbondioxide专用（7）

………………

4.5Liquefactionandstorageofcarbondioxide（8）

………………

5Equipmentandmaterials（10）

………

5.1Staticequipment（10）

………

5.2Rotaryequipment（11）

……………

6Generallayout（12）

………

6.1Sitingofselection（12）

……………

6.2Planelayout（12）

……

7Equipmentlayoutandpipingdesign（13）

………

7.1Equipmentlayout（13）

…………………

7.2Pipinglayoutanddesign（13）

人人文库…

8Instrumentationandcontrolsystems（16）

……

8.1Generalrequirements（16）

……

8.2Instrumentselection（16）

…………

8.3Controlsystems（17）

……………………

9Utility（18）

……………

9.1Powersupplyanddistribution（18）

·3·

…………

9.2Fire-fightingandwatersupply（19）

………

9.3Buildingstructures（19）

…………

9.4Heatingandventilationsystems（21）

…………

10Energysavingandenvironmentalprotection（23）

…………

10.1Energysaving（23）

………………

10.2Environmentalprotection（23）

…………

11Safetyandoccupationalhealth（25）

…………………

11.1Safety（25）

……

11.2Occupationalhealth（25）

AppendixACalculationmethodofenergy

…………………

consumption（27）

…

Explanationofwordinginthisstandard（28）

……

Listofquotedstandards专用（29）

………

Addition：Explanationofprovisions（33）

人人文库

·4·

1总则

101为了使烟气二氧化碳捕集纯化工程技术先进经济合理

..、、

安全适用节能环保制定本标准

、，。

102本标准适用于新建扩建或改建的烟气二氧化碳捕集纯化

..、

工程设计

。

103烟气二氧化碳捕集纯化工程设计除应符合本标准外尚应

..，

符合国家现行有关标准的规定

。

专用

人人文库

·1·

2术语

201烟气

..fluegas

化石燃料燃烧产物经脱硫脱硝及除尘处理后形成的气体和

，、

烟尘的混合物

。

202捕集纯化

..captureandpurification

利用化学方法和物理方法将烟气中的二氧化碳分离提纯使

、

之达到一定性能指标要求的过程主要包括烟气预处理二氧化

。、

碳吸收与解吸二氧化碳压缩二氧化碳脱水二氧化碳液化等

、、、

工序

。专用

203烟气预处理

..fluegaspretreatment

进入捕集装置前将烟气中携带的粉尘xx等杂质分

，、SO、NO

离出去并将烟气冷却使烟气中杂质含量及物性指标满足捕集装

，，

置的进料要求

。

204化学吸收法

..chemicalabsorptionmethod

化学吸收剂在吸收塔内与烟气中的二氧化碳进行化学反应

，

生成化合物并在解吸塔内经升温后释放出吸收的二氧化碳完成

，，

二氧化碳与其他气体分离的方法

。

205固体吸附法

..solidadsorptionmethod

利用多孔性固体吸附剂将二氧化碳气体中的水分吸附于

其表面随人人文库后通过再生气加热及冷吹等工序对吸附组分解吸

，，

达到二氧化碳与水分离的目的从而满足二氧化碳气体的水露

，

点要求

。

206洗涤塔

..scrubber

利用水或碱液脱除烟气中含有的硫化物以及烟尘等杂质的塔

器设备

。

·2·

207碳捕集率

..carboncapturerate

二氧化碳捕集装置捕集前后烟气中二氧化碳质量的差值与捕

集前烟气中二氧化碳质量的百分比

。

专用

人人文库

·3·

3基本规定

301烟气二氧化碳捕集纯化工艺技术应先进成熟安全可靠

..、、

节能环保

。

302烟气二氧化碳捕集纯化工艺技术方案应根据烟气组成及

..

性质产品方案自然条件等经技术经济比选后确定

、、，。

303工艺流程应满足正常生产装置试压吹扫试车及事故处

..、、、

理的要求

。

304二氧化碳捕集纯化工程宜与产生烟气的装置同步建设

..。

305操作温度低于的管道阀门应选用长颈型阀盖

..-20℃专用。

306非金属密封材料应满足介质温度压力和腐蚀性要求

..、。

人人文库

·4·

4工艺系统

4.1一般规定

411二氧化碳捕集宜采用化学吸收法

..。

412捕集纯化装置的操作弹性宜取设计能力的

..50%～110%。

413捕集纯化装置的年设计开工时数宜取

..8000h。

414进出捕集纯化装置的烟气管道应设切断阀切断阀应设

..。

置在操作方便的地方

。

415进入吸收装置的烟气指标宜符合下列规定

..：

1温度不宜高于

45℃；专用

2粉尘含量不宜大于3

5mg/Nm；

3含量不宜大于3

SO210mg/Nm；

4x含量不宜大于3

NO50mg/Nm。

416捕集纯化装置的碳捕集率不宜低于碳捕集率可按

..80%，

下式计算

：

FCFC

η11-22

COFC（）

2=11×100%4.1.6

式中η碳捕集率

：CO2———；

F吸收塔烟气进口流量

1———，kg/h；

F吸收塔烟气出口流量

2人人文库———，kg/h；

C吸收塔进口烟气中二氧化碳浓度

1———，kg/kg；

C吸收塔出口烟气中二氧化碳浓度

2———，kg/kg。

417二氧化碳捕集装置的能耗不宜高于二氧化

..4.2GJ/tCO2，

碳捕集能耗可按本标准附录的方法计算

A。

418二氧化碳产品指标应符合下列规定

..：

1工业用二氧化碳应符合现行国家标准工业液体二氧化

《

·5·

碳的有关规定

》GB/T6052；

2灭火用二氧化碳应符合现行国家标准二氧化碳灭火剂

《》

的有关规定

GB4396；

3其他用途的二氧化碳应符合设计委托书或设计合同的

要求

。

4.2烟气预处理

421进入吸收装置的烟气指标不符合本标准第条规定

..4.1.5

时宜对烟气进行预处理

，。

422烟气预处理工艺应采用直接喷淋冷却方式洗涤液应根据

..，

烟气中xx含量选用工业水或碱液

SO、NO。

423预处理系统的烟气进出口管道上应设取样口

..。

424洗涤塔洗涤液出口管道上宜设计洗涤液的值宜

..pH，专用pH

为

6～8。

4.3二氧化碳吸收与解吸

431吸收剂应选用吸收二氧化碳的能力强再生性能好腐蚀

..、、

性小不易降解的溶剂

、。

432二氧化碳吸收与解吸系统应保持水平衡

..。

433二氧化碳吸收与解吸系统的能量应回收利用

..。

434吸收剂应定期再生回用

..。

435吸收塔解吸塔宜采用填料塔吸收塔的填料高度不宜高

..、，

于解吸塔的填料高度不宜高于

20m，人人文库15m。

436吸收塔解吸塔的设计空塔气速宜取泛点气速的

..、50%～

70%。

437进入吸收塔的贫液温度宜为解吸塔底的温

..40℃～50℃，

度宜为

100℃～125℃。

438吸收塔洗涤系统补充用水应采用脱盐水

..。

439吸收塔烟气进口管道应设温度和流量监测烟气出口管道

..，

·6·

上应设取样口贫液进口管道应设旁路过滤器旁路过滤器宜包括

，，

预过滤器活性炭过滤器和后过滤器

、。

4310解吸塔塔顶出口管道宜设温度检测及高低温报警并宜

..，

与塔底再沸器蒸汽流量联锁调节

。

4311贫液富液管道上应设取样口

..、。

4312设置增压风机时应符合下列规定

..，：

1增压风机宜选用离心式风机

；

2增压风机可采用进口节流或变速调节电机直联驱动的增

，

压风机宜采用进口节流调节

；

3增压风机的最小流量不应小于喘振流量的

105%；

4增压风机的出口压力宜取系统通过最大气量时压力降的

倍

1.2。

4313热交换器的选择应符合下列规定

..：专用

1板式热交换器的冷端温差不宜小于管壳式热交换器

3℃，

的冷端温差不宜小于

8℃；

2贫富液换热器贫液冷却器宜选用板式换热器

、；

3再沸器宜选用热虹吸式或釜式再沸器

。

4.4二氧化碳压缩与脱水

441二氧化碳压缩系统应能适应气体组成进气压力进气温

..、、

度和进气量的波动

。

442二氧化碳压缩机的选型宜符合下列要求

..，：

1气量较大时宜选用离心式压缩机

人人文库，；

2压比较大气量较小时宜选用往复式压缩机

、，；

3压比较小气量较小时宜选用螺杆式压缩机

、，。

443往复式压缩机应设置备用机组螺杆压缩机宜设置备用机

..，

组离心式压缩机可不设备用机组

，。

444往复式压缩机宜设减振沟

..。

445二氧化碳脱水系统应设在压缩机级间或末级之后脱水方

..，

·7·

法宜采用固体吸附法

。

446二氧化碳脱水后的露点温度应满足下列要求

..：

1若产品要求为气态水露点应低于输送条件下最低环境温

，

度

5℃；

2若产品要求为液态水露点应低于液化温度

，5℃。

447二氧化碳脱水系统出口管道上应设在线水露点分析仪

..。

4.5二氧化碳液化与储存

451二氧化碳液化工艺可采用高压液化法或低温液化法应根

..，

据产品用途输送方式及储存方式经综合比选后确定

、。

452二氧化碳液化采用高压液化法时应采用管道直接外输

..，。

453二氧化碳液化采用低温液化法时制冷剂宜选用氨

..，。

454二氧化碳储存可选用立式卧式或球形储罐储罐型式应

..、专用，

根据工艺要求及储存规模并经综合比选后确定

。

455二氧化碳储罐不宜少于座

..2。

456二氧化碳储罐的设计应符合下列规定

..，：

1储罐的充装系数宜取

0.9；

2储罐的设计压力宜取

2.3MPa；

3储罐应采取保冷措施保冷层的厚度计算应符合现行国家

，

标准工业设备及管道绝热工程设计规范的有关规定

《》GB50264；

4单罐容积小于或等于3的小型储罐宜采用真空粉末

200m

绝热罐

。

457二氧化碳储罐附属设备的设置应符合下列规定

..人人文库：

1储罐应设置全启封闭式安全阀及备用安全阀备用安全阀

，

的泄放能力不应小于主安全阀的泄放能力

；

2安全阀与储罐之间应设切断阀切断阀在正常操作时应处

，

于铅封开启状态

；

3储罐进出口管道应设置可远程操作的切断阀

；

4单罐容积大于3储罐的气相排放管道上应设置可远

200m

·8·

程控制的释放阀

；

5储罐应分别设置就地和远传温度仪表温度检测应设置

。

高位报警

；

6储罐的气相部位应分别设置就地和远传压力仪表压力检

，

测应设置高压报警高高压报警并自动联锁释放阀开启措施

、；

7储罐应分别设置就地和远传液位计液位检测应设置高

。

低液位报警高高液位报警并联锁关闭储罐进口切断阀低低液位

、、

报警可联锁储罐出口切断阀或停泵

。

458二氧化碳泵宜选用屏蔽泵

..。

459二氧化碳储罐底部可设自增压用汽化器汽化器的设计应

..，

符合下列规定

：

1汽化器的设计压力不应低于储罐的设计压力

；

2汽化器的汽化能力应满足泵的正常运行要求

专用；

3汽化器出口应设调压阀

。

人人文库

·9·

5设备与材料

5.1静设备

511压力容器的设计应符合现行国家标准固定式压力容器安

..《

全技术监察规程压力容器第部分通用要求

》TSG21、《1：》GB

及压力容器第部分设计的有关规定

150.1《3：》GB150.3。

512塔式容器的设计应符合现行行业标准塔式容器

..《》NB/T

的有关规定

47041。

513管壳式换热器的设计应符合现行国家标准热交换器

..《》

的有关规定

GB/T151。专用

514板式换热器的设计应符合现行行业标准板式热交换器

..《

第部分可拆卸板式热交换器的有关规定

1：》NB/T47004.1。

515球形储罐的设计应符合现行国家标准钢制球形储罐

..《》GB

的有关规定

12337。

516设备材料的选择应符合下列规定

..：

1压力容器受压元件所用材料应符合现行国家标准压力容

《

器第部分材料的有关规定

2：》GB150.2；

2洗涤塔壳体材质宜选用奥氏体不锈钢钢复合板与壳体

—，

焊接的内构件应采用奥氏体不锈钢材质不锈钢钢复合板的技

。—

术要求应符合现行行业标准压力容器用爆炸焊接复合板第部

《1

分不锈钢人人文库钢复合板的有关规定

：—》NB/T47002.1；

3解吸塔壳体材质宜选用奥氏体不锈钢板不锈钢板的技术

，

要求应符合现行国家标准承压设备用不锈钢和耐热钢钢板和钢

《

带的有关规定

》GB/T24511；

4富液或含游离水的二氧化碳气体换热器材质宜选用奥氏

体不锈钢

。

·10·

517洗涤塔吸收塔和解吸塔的设计除应满足强度和稳定性要

..、

求外还应满足吊装和运输的刚度要求

，。

5.2动设备

521压缩机组系统的设置应符合下列规定

..，：

1进出口管道宜设置自动切断阀和自动放空阀

、；

2压缩机进出口应设置压力限值报警并联锁停机

；

3压缩机组润滑油及冷却系统应设置压力及温度监测报警

，

润滑油系统应设低低压力报警并联锁停机

；

4压缩机组内空冷器风机应设置振动开关

；

5往复式压缩机组及管道应进行气流脉动和管道机械振动分析

；

6离心式压缩机应设置喘振检测及控制设施

；

7离心式压缩机的干气密封系统应设置泄放报警

专用；

8往复式和螺杆式压缩机入口及各级出口管道上应设置安全阀

。

522制冷机组的配置应符合下列规定

..：

1压缩机轴密封宜设置迷宫和抛油环或节流环

；

2制冷压缩机出口应设置安全阀

；

3制冷机组宜设置经济器

；

4螺杆式制冷压缩机应设置滑阀

。

523泵的设计应符合下列规定

..：

1离心泵及转子泵的轴密封宜选用机械密封

；

2离心泵宜采用自排气型

；

3容积式泵出口应设置安全阀安全阀的泄放能力不应小于

，

泵的最大排人人文库量

。

524动设备的材质选择应符合下列规定

..：

1增压风机过流部件宜选用奥氏体不锈钢

；

2贫液泵和富液泵过流部件宜选用奥氏体不锈钢

；

3与含有游离水的二氧化碳接触的压缩机组过流部件宜选

用奥氏体不锈钢

。

·11·

6总图布置

6.1场址选择

611场址应与产生烟气的装置相协调场址用地应满足后期扩

..，

建的需求

。

612场址宜靠近公路并宜具备可靠的供水排水供电及通信条件

..，、、。

613场址宜位于城镇相邻工业企业和居住区全年最小频率风

..、

向的上风侧

。

614液氨储罐与相邻工厂或装置的防火间距应符合现行国家

..

标准石油化工企业设计防火规范的有关规定

《》GB50160专用。

6.2总平面布置

621二氧化碳捕集纯化工程总平面布置与产生烟气的装置平

..

面布置所执行的标准应一致

。

622平面布置应与工艺流程相适应做到物料流向合理

..，。

623可能散发二氧化碳的工艺装置罐组及装卸区等设施宜布

..、

置在人员集中场所的全年最小频率风向上风侧

。

624氨压缩机液氨储罐与其他建构筑物的防火间距应符合

..、（）

现行国家标准石油化工企业设计防火规范的有关规定

《》GB50160。

625液体二氧化碳储罐的布置应符合现行国家标准深度冷冻

..《

法生产氧气人人文库及相关气体安全技术规程中液氮储罐低

》GB16912、

温液体储罐的有关规定

。

626液氨场所宜布置在厂区边缘并宜位于工厂最小频率风向

..，

的上风侧

。

627值班室控制室等人员聚集的建筑物应布置在站内地势较高处

..、。

628场区围墙宜采用高度大于或等于的通透式围墙

..2.2m。

·12·

7装置布置与管道设计