專利名稱：用來制備壓縮的高純度液態(tài)二氧化碳流的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用來制備純凈的、壓縮的液態(tài)二氧化碳流的裝置和方法，其中由二氧化碳蒸汽組成的進料氣被冷凝成液體，該液體隨后在一容器體內(nèi)受熱而被加壓。更具體地，本發(fā)明涉及其中使用兩容器體的這樣一裝置和方法，由此使壓縮的液態(tài)二氧化碳流可持續(xù)地分配。
多種工業(yè)加工需要高度壓縮、純凈的液態(tài)二氧化碳流。如此高度壓縮的液體通過對在大約13至23巴的壓力條件下獲得的工業(yè)級別液態(tài)二氧化碳提純而得到，然后將該液體泵送至一大約在20至68巴的壓力環(huán)境下。
然而，泵送所產(chǎn)生的問題是諸如微?；蛱細浠衔锏碾s質(zhì)可能作為機械泵操作的一副產(chǎn)品引入成品流。如將討論地那樣，在本發(fā)明中解決了該問題。
本發(fā)明提供一用來制備壓縮的液態(tài)二氧化碳流的方法，其中由二氧化碳蒸汽組成的進料氣被導(dǎo)入提純過濾器。純凈的進料流在具有一冷凝箱的冷凝器中被冷凝，且中間液體流從冷凝箱被導(dǎo)入第一和第二壓力聚積容器。第一和第二壓力聚積容器被加熱以加壓包含于其中的液體，且壓縮的液態(tài)二氧化碳流從第一和第二壓力聚積容器被送出。
中間液體流被交替地導(dǎo)入第一和第二壓力聚積容器，壓縮的液態(tài)二氧化碳流交替地從第一和第二壓力聚積容器被輸送出，這樣在第一和第二壓力聚積容器其中一容器變空前，中間液體流被導(dǎo)入第一和第二壓力聚積容器中的另一容器內(nèi)。這確保壓縮的液態(tài)二氧化碳流的持續(xù)傳送。第一和第二壓力聚積容器中的每個容器都在中間液流引入其中之前通氣至冷凝器的冷凝箱。
最好，第一和第二壓力聚積容器都被電氣加熱。另外，進料流最好通過與制冷流的非直接熱交換在冷凝器中冷凝?？赏ㄟ^使其引入微粒過濾器而進一步處理壓縮的液態(tài)二氧化碳流。
另一方面，本發(fā)明提供一用來制備壓縮的液態(tài)二氧化碳流的裝置。在這方面提供一提純過濾器，用來對由二氧化碳蒸汽組成進料流進行提純，并提供一具有一冷凝箱的冷凝器用來使進料流冷凝。第一和第二壓力聚積容器連接于加熱器，用來加熱第一和第二壓力聚積容器，由此對其中的液體加壓。
一連接于壓力聚積容器的流路網(wǎng)具有將冷凝器的冷凝箱連接于第一和第二壓力聚積容器的諸管道，用來將壓縮的液態(tài)二氧化碳流從中排出。流路網(wǎng)具有和諸管道相連的諸閥以使中間液體流從冷凝器的冷凝箱中交替地引入至第一和第二壓力聚積容器，且壓縮的液態(tài)二氧化碳流交替地從第一和第二壓力聚積容器中被輸送出，由此在第一和第二壓力聚積容器的其中一容器變空前，中間液體流被導(dǎo)入第一和第二壓力聚積容器中的另一容器內(nèi)。這確保液態(tài)二氧化碳流的持續(xù)傳送。諸管道還包括一由第一和第二壓力聚積容器至冷凝器的通氣管，以使第一和第二壓力聚積容器中的各容器在將中間液體流引入其中前被通氣。
加熱器最好包括電加熱器和冷凝器，該冷凝器包括一具有一熱交換器以通過與制冷流的非直接熱交換使進料流冷凝的外部制冷回路。該裝置還能進一步包括一連接于流路網(wǎng)以過濾壓縮的液態(tài)二氧化碳流的微粒過濾器。
如上面的討論可知，由于加熱器被用來對液體加壓，液體將不會接觸可能將雜質(zhì)帶入壓縮的液態(tài)二氧化碳的機械泵構(gòu)件。另外，由于不使用泵，按照本發(fā)明裝置的維護要求將比先前的裝置來得少。
同時說明書以權(quán)利要求作為結(jié)束，清楚地指出申請人有關(guān)其發(fā)明的主題，相信通過結(jié)合單張附圖將使本發(fā)明更為易懂，圖中是實施按照本發(fā)明方法的裝置的示意圖。
參閱

圖1，其中示出了按照本發(fā)明的一裝置1。由二氧化碳蒸汽組成的進料流10被導(dǎo)入可以是任何已知數(shù)量的聚結(jié)過濾器和/或選擇性吸附過濾器的提純過濾器12。閥14、16被設(shè)置以隔離提純過濾器12。
純凈的進料流被導(dǎo)入其中設(shè)有將蒸汽冷凝成液體的冷凝箱20的冷凝器18。這種冷凝由外部制冷單元22完成，該外部制冷單元22使制冷流通過一最好是殼狀或管狀結(jié)構(gòu)的熱交換器24循環(huán)。在這方面上，冷凝器18可包括對一單獨冷凝箱供給的一熱交換器。隔離閥23、25可被設(shè)置以隔離制冷單元22。液面由一檢測冷凝器26內(nèi)的液體和蒸汽間壓差的壓力差傳感器26控制。盡管未示出，一可編程邏輯計算機形式的控制器接受從壓力差傳感器26出來的信號，以當(dāng)液體20的表面落到預(yù)定的水平面下時，驅(qū)動制冷單元22。
如所理解地那樣，由于蒸汽在冷凝器18中冷凝，蒸汽中任何雜質(zhì)的分離將通過使較多的揮發(fā)雜質(zhì)保持在未冷凝蒸汽中并使較少的揮發(fā)雜質(zhì)冷凝在液體中而完成。盡管未示出，樣本管線將連接于冷凝器18以在必要時對液體和蒸汽進行采樣并抽出，以降低在冷凝器18中的雜質(zhì)濃度。
由高純度液體20組成的中間液體流被導(dǎo)入第一和第二壓力聚積容器28、30。第一和第二壓力聚積容器28、30最好各自由電熱器33、34加熱，以對液體加壓至由裝置1產(chǎn)生的壓縮液態(tài)二氧化碳流的輸送壓力。
第一、第二壓力聚積容器28、30的液體通過一具有一入口管道32的、將中間流提供給壓力聚積容器28、30的流路網(wǎng)流出或流入。壓縮液態(tài)二氧化碳流通過一出口管道35從第一、第二壓力聚積容器28、30被輸送出。另外，第一、第二壓力聚積容器28、30中的各容器通過一通氣管36與冷凝器18通氣。
閥網(wǎng)用來控制在閥網(wǎng)中的液體流動。在這方面上，控制閥38和40控制中間液體流從冷凝器18流至第一、第二壓力聚積容器28、30?？刂埔后w流過出口管道35是由控制閥42、44完成的。第一、第二壓力聚積容器28、30的通氣由控制閥46、48完成。
當(dāng)?shù)诙毫鄯e容器30接近排空狀態(tài)時，控制閥42開啟且控制閥44關(guān)閉以將壓縮液態(tài)二氧化碳流從第一壓力聚積容器28分配出來。同時，由于第二壓力聚積容器30已通過電加熱器34而被加壓，此時控制閥48開啟以使壓力被導(dǎo)通至冷凝器20。這使得第二壓力聚積容器30由于中間液體流通過入口管道32引入第二壓力聚積容器30而接受更多的液體。為此，控制閥40被設(shè)定在開啟位置。當(dāng)壓力差傳感器52指示第二壓力聚積容器30處于充滿狀態(tài)時，控制閥40、48關(guān)閉且在第二壓力聚積容器30內(nèi)的液體由電加熱器34加熱以對液體加壓。
當(dāng)?shù)谝粔毫鄯e容器28接近抽空狀態(tài)時，在被壓力差傳感器50檢測到時，控制閥42關(guān)閉且控制閥44開啟以使壓縮的液態(tài)二氧化碳流從第二壓力聚積容器30中分配出去。同時，控制閥46開啟以使第一壓力聚積容器28的閥通氣?？刂崎y38開啟以使中間液體流填充第一壓力聚積容器28。當(dāng)壓差傳感器指示填充完成時，控制閥38和46關(guān)閉，且液體由電加熱器33加熱以使在第一壓力聚積容器28內(nèi)的液體受壓。
前面提到的諸閥隨周期運作，由此壓縮的液態(tài)二氧化碳被持續(xù)分配。這種周期最好由未示出的連接于壓力差傳感器50、52的可編程邏輯控制器控制。壓力差傳感器50、52產(chǎn)生與第一、第二壓力聚積容器28、30內(nèi)的液位有關(guān)的信號并響應(yīng)于這些信號，控制器遠距離遙控地和自動地操縱前面提到的控制閥。這里還有一用來監(jiān)測冷凝器18中的液面高度的壓力差傳感器，以及控制器在冷凝容器中被填滿之前通過切斷制冷單元22停止冷凝處理，以致在填充周期內(nèi)使二氧化碳從第一、第二壓力聚積容器28、30被通氣。
最好，出口導(dǎo)管35連接于微粒過濾器54以將該液體中的任何微粒污染物除去。
雖然已結(jié)合較佳實施例對本發(fā)明作了描述，然而在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，那些精于本領(lǐng)域的人員可對其做出多種附加、變化和刪減。
權(quán)利要求
1.一用來制備壓縮的液態(tài)二氧化碳流的方法，包括將由二氧化碳蒸汽組成的進料流導(dǎo)入一提純過濾器；使所述純凈的進料流在具有一冷凝箱的冷凝器中被冷凝；中間液體流從所述冷凝箱被導(dǎo)入第一和第二壓力聚積容器；加熱所述第一和第二壓力聚積容器以對包含于其中的液體加壓至輸送壓力；將所述受壓縮的液態(tài)二氧化碳流從所述第一和第二壓力聚積容器中送出；將所述中間液體流交替地導(dǎo)入所述第一和第二壓力聚積容器，并使所述受壓縮的液態(tài)二氧化碳流交替地從所述第一和第二壓力聚積容器輸出，由此在所述第一和第二壓力聚積容器的其中一容器變空前，所述中間液體流被導(dǎo)入所述第一和第二壓力聚積容器中的另一容器內(nèi)以確保所述壓縮的液態(tài)二氧化碳流的持續(xù)傳送，以及使第一和第二壓力聚積容器中的各容器在將所述中間液體流引入其中之前與所述冷凝器通氣。
2.如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述第一和第二壓力聚積容器中的各容器是通過電氣加熱的。
3.如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述進料流通過與制冷流的非直接熱交換在所述冷凝器中冷凝。
4.如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，還包括將所述壓縮的液態(tài)二氧化碳流導(dǎo)入一微粒過濾器中。
5.一用來制備壓縮的液態(tài)二氧化碳流的裝置，包括一用來對由二氧化碳蒸汽組成的進料流進行純凈的提純過濾器；一具有冷凝箱的、用來使所述進料流冷凝的冷凝器；第一和第二壓力聚積容器；用來加熱所述第一和第二壓力聚積容器并由此將其中的液體加壓至輸送壓的加熱器；具有將所述冷凝器連接于所述第一和第二壓力聚積容器的諸管道的流路網(wǎng)，并用來將所述壓縮的液態(tài)二氧化碳流從中排出；所述流路網(wǎng)具有和管道相連的閥以使所述中間液體流從冷凝箱中交替地引入到所述第一和第二壓力聚積容器，且所述壓縮的液態(tài)二氧化碳流交替地從所述第一和第二壓力聚積容器中被輸送出，由此在所述第一和第二壓力聚積容器的其中一容器變空前，所述中間液體流被導(dǎo)入所述第一和第二壓力聚積容器中的另一容器內(nèi)，由此確保所述壓縮的液態(tài)二氧化碳流的持續(xù)傳送；所述流路網(wǎng)的管道還包括一從所述第一和第二壓力聚積容器至所述冷凝器的通氣管，以使所述第一和第二壓力聚積容器中的各容器在將所述中間液體流引入其中前被通氣。
6.如權(quán)利要求5所述裝置，其特征在于，所述加熱器包括電加熱器。
7.如權(quán)利要求5所述裝置，其特征在于，所述冷凝器包括一具有一熱交換器以通過與制冷流的非直接熱交換使所述進料流冷凝的外部制冷回路。
8.如權(quán)利要求5所述裝置，其特征在于，還包括一連接于所述流路網(wǎng)以過濾所述壓縮的液態(tài)二氧化碳流的微粒過濾器。
全文摘要
本發(fā)明提供制備高純度的、壓縮的液態(tài)二氧化碳流的裝置和方法,其中二氧化碳蒸汽進料流在提純過濾器內(nèi)被提純并在冷凝器中冷凝。所得液體被交替地導(dǎo)入第一和第二壓力聚積容器并由其分配。第一和第二壓力聚積容器由電熱器加熱以對液體加壓至所需傳輸壓。液態(tài)二氧化碳流被交替、連續(xù)地從第一和第二壓力聚積容器中抽出,兩壓力聚積容器中的一容器用來分配,同時另一容器被填充。壓縮的液態(tài)二氧化碳流還可在微粒過濾器中進一步過濾。
文檔編號F25J3/08GK1335476SQ0112265
公開日2002年2月13日 申請日期2001年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月27日
發(fā)明者羅伯特·沃爾特·博伊德, 杰西·林恩·派克, 戴維·C·陳, 凱利·利奇 申請人:波克股份有限公司