專利名稱：：二氧化碳的純化的制作方法二氧化碳的純化發(fā)明背景本發(fā)明涉及一種用于純化含有選自氧氣("Oz")和一氧化碳("CO")的第一雜質的不純的液體二氧化碳("C02")的方法和裝置。該工藝和，特別用于從廢二氧化碳氣中回收二氧化碳，例如含氧燃料(oxyfod)燃燒過程的煙氣或氫氣("H2")變壓吸附過程("PSA")的廢氣。人們迫切需要開發(fā)新工藝用于從化石燃料，^M;Jt料或烴質燃料發(fā)電,同時捕獲二氧化碳。新工藝理想地應當是比現(xiàn)有工藝更有效并且更經濟。在本文中考慮的是含纖料燃燒過程。在含氧燃料燃燒中，燃料在純氧中燃燒，非必須地循環(huán)冷煙氣或蒸汽或水以調節(jié)火焰溫度。在去除了燃燒產生的大量氮氣后通過冷卻和水冷凝得到二氧化碳濃度較高的^^煙氣。含氧燃料燃燒過程理想地適用于傳統(tǒng)的煤粉鍋爐以產生蒸汽用于發(fā)電。在冷卻和所含水蒸汽被冷凝后，煤粉鍋爐中的含氧燃料燃燒產生的凈煙氣通常包括約65mol^到約95mol^的二氧化碳和高達約5mol^的氧氣，余下部分的主體是氮氣和氬氣。氧氣，氮氣和氬氣被稱作"雜質氣體"。煙氣中氧氣的主要部分源于比煤的完全燃燒所需過量的氧氣。氧氣的其余部分源于泄漏至,爐和對流段內的空氣。煙氣中的氮氣和氬氣源于提供給煤燃燒的氧氣進料，其通常的氧氣純度為90mol^到99.6molX，一般為95molX到97mol%，以及泄漏到鍋爐和對流段內的空氣。煙氣中還存在諸如酸性氣體的雜質和其它從煤和燃燒過程中產生的雜質。雜質包括二氧化硫、三氧化硫、氟化氫、氯化氫、一氧化氮、二氧化氮、汞等。煙氣(在洗滌和干燥后)中的這些雜質的總量取決于燃料的組成和燃燒的斜牛。在煙氣中的二氧化碳能夠被ie存在例如地質構造中之前，必須將煙氣純化。這樣，水溶性的組分如三氧化硫，氯化氫和氟化氫通常通過與水直接接觸從煙氣中除去，水不僅洗掉了這些組分，還冷卻了煙氣并使水汽冷凝。二氧化硫和氮氧化物可以在二氧化碳被壓縮到管線壓力的過程中去除，如2005年11月28日提交的專利申請?zhí)枮閁SNo.11/287640的專利申請中所述，其公開的內W^此弓l作參考。該工藝還去除了任何可能存在于二氧化碳中的汞。二氧化碳的管線壓力通常為從約揚巴到約250巴，遠高于二氧化碳的臨界壓力。優(yōu)選除去大部分雜質氣體以減少壓縮二氧化碳所需的能量并確保不會在管線中鵬儲存二氧化碳的地質構造中出現(xiàn)兩相流瞎形。當欲將二氧化碳用于濃縮油或氣的回收操作中時，由于可能氧化導致鉆井設備的腐蝕問題，氧氣的存在會引起問題。二氧化碳的典型的純度指標是最大雜質含量為3mo1。/。，并且在將二氧化碳用于^fl油回收時，最大氧含量通常是100ppm或更低，甚至低至lppm。下一階段的二氧化碳的純化在目前工藝中釆用以下技術通過冷卻二氧化碳粗料至一個非常接近二氧化碳凝固點的溫度，此時二氧化碳的分壓為從約7巴到約8巴，將雜質氣體從30巴左右壓力下的壓縮干燥預純化的二氧化碳粗料流中除去。剩余的氣體含有大約25moin/。的二氧化碳，在被加熱和膨脹做功放出能量后被分離并排出。這單一工藝能達至喲90%的二氧化碳回收率。如果能夠很經濟i腿到極高的，如97%以上的二氧化碳回收率，將大大改善含纖料的燃燒過程。目前采用的將化石燃料的含M料燃燒產生的二氧化碳輸送至地質貯存點的技7于將其壓縮至通常約100巴到約250巴的管線壓力。用在較小的二氧化碳排放源或管線太貴的情況下的一種可選技術是在低于臨界壓力的壓力下將二氧化碳液化并以液體形式在例如大mit油罐中運輸。如果能夠fflil二氧化碳純化工藝很經濟地制備在近環(huán)境^^下通過管線輸送的液體二氧化碳產品而不是二氧化碳臨界流，將大大改善含氧燃料的燃燒過程。含氧燃料發(fā)電系統(tǒng)中碳捕集的一個重要目標是提供一種方法來處理壓縮后的二氧化碳粗料以去除氮氣和氬氣并降低氧含量至100ppm以下，j繼具剤氐育號和高二氧化碳回收率。二氧化碳的回收率(基于全部煙氣流中的二氧化碳)理想地在97%以上。此外，如果純化的二氧化碳產品是以低于臨界壓力的低溫液體流形式制得，就能以液體或以超臨界流體的形式輸送至一個二氧化碳儲存地點。從化石燃料中捕集二氧化碳的另一種方法是M蒸汽催化重整、部分氧化、氣體加熱催化重整或Mil這些已知工藝的結合將化石燃料轉化成一氧化碳和氫氣的混合物即所謂的合成氣體(或合成氣)，接下31—氧化碳和水的轉換反應制備純凈的富氫產品氣體，其中的主要雜質是二氧化碳。這些工藝在高壓下發(fā)生，通常從約20巴到約70巴。氫氣必須與例如甲烷和一氧化碳的雜質分離開。一氧化碳也必須被分離并純化。一個優(yōu)選的純化方法是釆用多床變壓吸附("PSA")過程來制備純的氫氣。通常的PSA單元在25巴的壓力下運行，對進料氣體通常具有約85%到約90%的氫回收率。通常具有約1.2巴到約1.5巴壓力的廢氣的組成，取決于用來從化石燃料中制備氣體所用的方法。例如，由蒸^7天然氣催化重整器制備的進料氣體產生的PSA廢氣，通常含有至少約60molo/。的二氧化碳，與較低含量的氫氣、甲烷、一氧化碳和水蒸汽。在此瞎況下，目標是將一氧化碳和甲烷的含量降低到100ppm以下。圖1描述了現(xiàn)有技術中從含flM料燃燒過程制備的二氧化碳粗料中去除雜質氣體的工藝流程圖。該工藝在"Of/w"D/ox:/^Ca/^/化5torageZ)ee/Geo/ogz'ca/Formcrft.07w-^a^/ts1決eCC^Ca;似re尸/ry'ec"(CaptureandSeparationofCarbonDioxidefromCombustionSources;Vol."Chapter26;pp451475;Elsevier)中公開。在圖1中，二氧化碳的分離在低溫工廠中進行，使用二氧化碳冷凍將粗二氧化碳進料氣體)t4卩至二氧化碳凝固點左右2"C的a^。此時，未冷凝的氣體發(fā)生相分離，含有約25mol^的二氧化碳和約75mol^雜質氣體的氣相被分離，并在暖化和膨脹做功放出能量后排入大氣。該工藝在接M料氣體混合物的凝固點溫度的-54.5"C下將雜質氣體從二氧化碳中分離出去，此時二氧化碳蒸汽壓是7.4巴。冷凍負荷由兩股壓力分別在8.7巴和18.1巴的二氧化碳液流在換熱器E101和E102中蒸發(fā)來提供。產生的兩股二氧化碳氣流被送往二氧化碳壓縮機，K101和K102,通常是多級壓縮機中的兩級。在圖1中，含M料的進料130和氧氣的進料132在一錯ftM料燃燒單元R101中燃燒產生煙氣流134，其熱量用于在發(fā)電站(未示出)中產生蒸汽。煙氣流134被分成主要部分(氣流138)和次要部分(氣流136)。氣流138循環(huán)返回含氧燃料燃燒單元R101。煙氣流136在氣液接觸設備C105中被水洗除去水溶性組分并制得洗滌后煙氣。7jC流142被送入設備C105中，然后含有煙氣中7K溶性組分的水流144被排出以提供洗滌后煙氣流146。煙氣流146在壓縮機K105中被壓縮以制備約30巴壓力下的洗滌后煙氣流1，并將其在一對熱再生脫水干燥器C103中千燥至低于-6(TC的露點、鵬，來制備千燥后廢二氧化^流2。氣流2在換熱器E101中M間接換熱7賴隨沐23°C，來制備氣態(tài)二氧化碳粗料供給相分離設備CIOI，在此將其分離以制備第一富二氧化碳液體禾晗主要雜質氣體的第一蒸汽。第一富二氧化碳液體流4在閥V101中被減壓至約18巴以制壓后的第—富二氧化碳液M[5，后者在換熱器EIOI中M間接換熱蒸發(fā)以提微令凍負荷并制備第一富二氧化碳氣體流6。來自相分離器CIOI的第一蒸汽流7在換熱器E102中ffiil間接換熱被冷卻至-54.5。C以制備部分冷凝的液體流8。液體流8被送入第二相分離器C102并被分離麟二富二氧化碳液體和含大部分剩余雜質氣體的第二蒸汽。第二富二氧化碳液體流13在換熱器E102中TO間接換熱被暖化至約-51°C，以制備暖化后的第二富二氧化碳液體流14，后者在閥V102中被減壓至8.7巴以制備減壓后的第二富二氧化碳液體流15。液體流15在換熱器E101，E102中ilil間接換熱蒸發(fā)并暖化以提^^令凍負荷并制備第二富二氧化碳氣體流16。液體流13在換熱器E102中的初始暖化對防止第二富二氧化碳液1tt從約30巴的Mffi過程中的凝固非常關鍵。來自相分離器C102的第二蒸汽流9在換熱器E101，E102中M51間接換熱被加熱至環(huán)境溫度以制備暖化的第二氣體流10，后者在預加熱器E103中ilil間接換熱被加熱至約30(TC以制備預熱的第二氣體流11。氣體流11在透平機K103中膨脹做功產生能量和含有約25mol^二氧化碳和絕大部分雜質氣體的廢氣流12，隨后將該廢氣流排入大氣。氣體流16在多級離心式二氧化碳壓縮機的第一級K102中被壓縮以制備壓力在約18巴的壓縮后二氧化碳氣流17。在以冷卻水為y賴口齊啲中間冷卻器E104中，壓縮產生的熱量被從氣流17中移除。冷卻后的壓縮后二氧化m體流18與氣體流6混合，并且混合后的氣體流在壓縮機的第二級或更多級KIOI中進一步壓縮以制備約110巴壓力下的進一步壓縮的二氧化m體流19。氣體流19中的二氧化碳濃度約為96mol%。在以鍋爐給7K和/或冷凝液為冷卻劑的后冷器(ailercooler)E105中，壓縮產生的熱量被從氣流19中移除從而加熱鍋爐給水和減冷凝液，并制備例如約no巴的管線壓力下的冷去啲進一步壓縮的二氧化碳氣術荒20。為簡便起見，在圖l中E101和E102被表示為分開的換熱器。然而，正如本領域技術人員會辦理解的那樣，在實際應用中，換熱器E101和E102通常構成在熱動力學上最有效部位上具有原料流進口和產品流出口的主換熱器的組成部分。主換熱器E101和E102通常是多流道板翅換熱器，im用鋁制成。表1是圖1所述工藝的熱量和物料平衡表。<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>表l圖1所示的工藝制備純化的二氧化碳，在二氧化碳回收率為約89%下，二氧化碳濃度約為96molX，并且含有約0.9mol^的氧氣。通過蒸餾來純化含氧燃料燃燒過程中產生的二氧化碳的一般概念并不新第員。在這方面，Allam寧"y45StW(i少q/"決e五;rfrac"owq/"C6^^^o附F/weGasa50QM^尸w/群&e(iCoa/F/mi脂/er",MamandSpilsbury;EnergyConsers.Mgmt;Vol.33;No.5-8,pp373-378;1992)公開了一種用來純化含氧燃料燃燒過程產生的二氧化碳的方法，其S31蒸餾純化二氧化碳并去除"重"雜質(如二氧化硫和二氧化氮)以及包sm氣，氮氣和氬氣的雜質氣體。在Allam等的文章中，二氧化碳系統(tǒng)被集成在空氣分離單元("ASU")中，通過氧氣和氮氣的膨脹來為二氧化碳的液化提供冷凍負荷。該工藝將從二氧化碳中分離出的一部M氧氣流循環(huán)回鍋爐，作為此時的吹掃氣流以防止雜質累積。f頓一個精餾塔，在其冷端從二氧化碳氣流中去除較輕的雜質。在第二個塔中，也在其冷端從得到的二氧化碳氣流中去除硫氧化物和氮氧化物。此外，育,^ffl蒸餾塔從含，料燃燒31f呈中產生的二氧化碳中去除氧氣的大體想法已在本發(fā)明人的題為"尸t^/Jc加'o"o/0^/we/-D^7Vet/G92/or&(^"fr^o^7or￡OiT，的文章中公開，該文章發(fā)表于8111GreenhouseGasControlTechnologiesConference(GHGT-8),Trondheim,2006年6月。但是，并未公開關于如何實施該大體想法的細節(jié)。其它的現(xiàn)有技術包括GB-A-2151597(Duckett;1985公開)，其描述了一種方法，j頓膜來濃鄉(xiāng)氐濃度二氧化碳原料流以便通過相分離來純化。旨在制備液體二氧化碳商品而非從燃燒過程回收盡可能多的二氧化碳，因此從進料的二氧化碳的回收率很低，為約70%。GB-A-2151597公開了利用二氧化碳的進料流來給蒸餾塔的再沸器提供熱量。GB-A-2151597還公開了利用外部冷凍源來提供蒸餾工藝運轉所要求的液體。US-A4602477(Lucadamo;1986年7月公開)公開了一種獲取烴^it^并通過將其分離成輕質烴，重質烴和廢二氧化碳氣流從而使其增值的工藝。二氧化碳的存在降低氣體的熱價值和經濟價值。除了在低溫下進行的蒸餾步驟外，該工藝還^ffi二氧化碳膜單元來精細地去除輕質烴產品中的二氧化碳。US-A4602477中公開的工藝的目的并非生產高純度的二氧化碳，而是從烴類原料中去除二氧化碳。蒸餾步驟產生二氧化碳，作為具有冷凝器的精餾塔的副產物。該工藝還^ffl—個汽提it^純化重質烴流。US-A4977745(Heichberger;1990年12月公刑公開了一種純化二氧化碳純度為85mol^以上的原料的工藝。高壓的殘余物流被加熱并膨脹以回收能量，而使用外部的冷凍源來液化二氧化碳。EP-A-0964215(Novakand等；1999年12月公開)公開了一種工藝，從4OT二氧化碳冷凍食品的工藝中回收二氧化碳。該工藝包括使用蒸餾塔來回收二氧化碳。塔的二氧化碳進料流在作為回流物料送入塔內前為塔內的再沸器提供熱負荷。US-A4952223(Kirshnamurthy等;1999年8月公刑公開了一種二氧化碳液化工藝，其中通過使排放氣體經過PSA系統(tǒng)來產生一個富二氧化碳循環(huán)流和一個貧二氧化碳排氣流，從而改善了二氧化碳的回收率。發(fā)明相M根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種方法用于純化含有選自氧氣和一氧化碳的第一雜質的不純的二氧化碳，所述方S^括壓縮不純的二氧化碳氣體以制備壓縮后的不純的二氧化碳氣體；冷凝至少一部分所述壓縮后的不純的二氧化碳氣體以制備不純的二氧化碳液體；膨脹至少一部分所述不純的二氧化碳液體以制備膨脹后的不純的二氧化碳液體；及在一個傳質分離塔系統(tǒng)中分離至少一部分所述膨脹后的不純的二氧化碳液體以制備富含第一雜質的塔頂蒸m口二氧化鵬液。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種裝置用于純化含有選自氧氣和一氧化碳的第一雜質的不純的二氧化碳，所述裝置包括第一壓縮機設備，用于壓縮不純的二氧化碳氣體以制備壓縮后的不純的二氧化碳氣體；冷凝設備，用于冷凝壓縮后的不純的二氧化碳氣體以制備不純的二氧化碳液體管道設備，用于將壓縮后的不純的二氧化碳氣體從所述第一壓縮機設備輸,所述冷凝設備；第一減壓設備，用于膨脹不純的二氧化碳液體以制備膨脹后的不純的二氧化碳液體；管道設備，用于將不純的二氧化碳液體從所述冷凝設備輸送至所述第一減壓設備；傳質分離塔系統(tǒng)，用于分離膨脹后的不純的二氧化碳液體以制備富含第一雜質的塔頂蒸汽和二氧化液；及管道設備，用于將膨脹后的不純的二氧化碳液體,A^f述第一減壓設備輸送至所述塔系統(tǒng)。本發(fā)明的優(yōu)選具體實施方式的一個優(yōu)點在于傳質分離塔系統(tǒng)的操作條件可以選擇，從而二氧化碳底液可以直接從塔底移出作為產品，易于Milit路，海路或管線輸送而無需進一步的壓力調節(jié)。附圖簡介附圖1是/她二氧化鵬體中回收二氧化碳的現(xiàn)有技術的示意歐流程圖);附圖2是本發(fā)明一種具體實施方式的示意圖(流程圖)，其中二氧化碳在分配前被泵送；以及附圖3是本發(fā)明一種具體實施方式的示意圖(流程圖)，其中液體二氧化碳被閃蒸并循環(huán)閃蒸后的二氧化碳氣體。發(fā)明詳述本方法包括壓縮不純的二氧化碳氣體以制備壓縮后的不純的二氧化碳氣體。至少一部分壓縮后的不純的二氧化碳氣體通常與例如水的冷卻劑通過間接換熱來冷凝以制備不純的二氧化碳液體。至少一部分壓縮后的不純的二氧化碳液體經膨脹以制備膨脹后的不純的二氧化碳液體，并且至少一部分膨脹后的不純的二氧化碳液itt傳質分離塔系統(tǒng)中分離以制備富含第一雜質的塔頂蒸汽和二氧化碳底液。其它的雜質可能會存在于不純的液體二氧化碳中。例如，如果該方法用于回收含氧^t料:^燒過程產生的煙氣中的二氧化碳，該其它的雜質通常包皿氣，氮氣和氬氣；硫氧化物(如二氧化硫)；和氮氧化物(如一氧化氮和二氧化氮)。如果該方法用于回收氫氣PSA過程產生的i^t中的二氧化碳，該其它的雜質通常包括氫氣；一氧化碳；氮氣；甲烷和氬氣。本發(fā)明的方法也用于從不純的二氧化碳中去除這些其它雜質的大部分。不純的、液體二氧化碳通常含有至少約90mol%，優(yōu)選約95mol^的二氧化碳。二氧化碳底、M常含有至少約99mol%，至少約99.5mol^并且最，至少約99.9mol^的二氧化碳。壓縮后的不純的二氧化碳氣體的壓力通常為從約50巴到約90巴，優(yōu)選從約65巴到約75巴。在該方法用于純化含料燃燒過程產生的煙氣中的二氧化碳的具體實施方式中，壓縮后的不純的二氧化碳的壓力可以是從約68巴到約71巴。在該方法用于純化氫氣PSA過程產生的廢氣中的二氧化碳的具體實施方式中，壓縮后的不純的二氧化碳的壓力會略低一些，例如從約66巴到約67巴。壓縮后的二氧化碳的冷凝溫度與氣體的壓力成正比。因此，壓力升高時，冷凝纟顯度也升高。本發(fā)明的具體實施方式的一個優(yōu)點是壓縮后的不純的二氧化碳氣體的壓力相對較高因此冷凝溫度也相對較高。事實上，在，的壓力下，壓縮后的不純的二氧化碳氣體可以與作為^4卩齊啲水通過間接換熱被冷凝。這一特點減少了工藝所需的冷凍負荷從而能夠陶氐整體的能耗。塔系統(tǒng)的操作壓力通常為從二氧化碳的三相點壓力左右，即約5.18巴，到約50巴，并且j，從約25巴到約35巴，例如約30巴。育,操作分離塔系統(tǒng)以制備壓力低于二氧化碳臨界壓力即約73.9巴的二氧化碳底液。然后該液體二氧化碳產品適于從塔系統(tǒng)的底取出并通過油罐車或油輪輸送。對于油罐車，塔系統(tǒng)制備的二氧化碳底液的壓力以從約15巴到約30巴為宜，對于郵輪，壓力以從約5巴到約10巴為宜。這些具體實施方式提供了除iiai管線在超臨界壓力下輸送二氧化碳以外的可選方法。但是，在一些具體實施方式中，至少一部分的二氧化碳底液會被泵送以制備壓縮后的二氧化碳液體，其壓力可以高于二氧化碳的臨界壓力。壓縮后的二氧化碳液體的壓力可以為從約100巴到約250巴。在這些具體實施方式中，至少一部分的不純的二氧化碳氣體通過與壓縮后的二氧化碳液體間接換熱被預冷以制備用于壓縮的預冷后的不純的二氧化碳氣體和溫化的壓縮后的二氧化碳液體。二氧化液通過與粗料二氧化碳氣體間接換熱來再沸以制備用于塔的二氧化碳蒸氣和被冷卻的粗料二氧化碳氣體。一部分的粗料二氧化碳氣體可能在塔系統(tǒng)的再沸過程中被冷凝。粗料二氧化碳氣體的壓力可為從約15巴到約60巴，優(yōu)選從約25巴到約35巴，例如約30巴。在優(yōu)選的具體實施方式中，所述塔系統(tǒng)的操作壓力近似等于粗料二氧化碳氣體的壓力。粗料二氧化m體通常含有至少約60mol%的二氧化碳，ttj^人約60mol%到約90mol"K)，例如約75mol^的二氧化碳。在優(yōu)選的具體實施方式中，該方法包括通過與通常至少一種工藝流間接換熱暖化至少一部分富含第一雜質的塔頂蒸汽，以律恪富含第一雜質的氣體；及將至少一部分的富含第一雜質的氣體與含雜質的二氧化碳氣體原料混合以制備所述粗料二氧化碳氣體。如果塔系統(tǒng)的操作壓力低于含雜質的二氧化碳氣體原料的壓力，那么富含第一雜質的氣體需要在循環(huán)前在循環(huán)壓縮機中被壓縮至含雜質的二氧化碳氣體原料的壓力。但是，在i腿的具體實施方式中，塔系統(tǒng)在高于含雜質二氧化碳氣體原料壓力的壓力下操作，其高出值近似等于塔系統(tǒng)與含雜質的二氧化碳氣體原料之間的內部壓降。這類具體實施方式不需要循環(huán)壓縮機，從而具有更低的整體能耗。在其它的具體實施方式中，富含第一雜質的蒸汽可以在換熱設備中的絕熱位置循環(huán)回含雜質的二氧化碳氣體原料中。在另外的具體實施方式中，富含第一雜質的氣體可以從含雜質的二氧化碳氣體原料中被獨立地部分冷凝出并分別^A單個或兩個相分離器中。不純的二氧化碳氣體來自粗料二氧化碳氣體。在這類具體實施方式中，該方法可以包括通過與通常至少一種工藝流間接換熱^it一步冷卻至少一部分所述被冷卻的粗料二氧化碳氣體，以制備部分冷凝的粗料二氧化碳流體；相分離至少一部分所述部分冷凝的粗料二氧化碳流體以制備第一不純的液體二氧化碳和貧二氧化碳蒸氣；膨脹至少一部分第一不純的液體二氧化碳以制備第一壓力下的膨脹的第一不純液體二氧化碳；及通過與通常至少一種工藝流間接換熱來蒸發(fā)至少一部分所述膨脹的第一不純的液體二氧化碳，以提供該方法所需的至少一部分冷凍負荷和第一不純的氣態(tài)二氧化碳。在這類具體實施方式中，第一不純的氣態(tài)二氧化碳構成了不純的二氧化碳氣體的至少一部分。第一壓力通常為從約10巴到約25巴，例如從約17巴到約18巴。該方法還可以包括通過與通常至少一種工藝流間接換熱來冷卻至少一部分所述貧二氧化碳蒸氣，以制備部分冷凝的貧二氧化碳流體；相分離至少一部分所述冷凝的貧二氧化碳液體以制備第二不純的液體二氧化碳和乏二氧化碳蒸氣；膨脹至少一部分所述第二不純的液體二氧化碳以制備低于第一壓力的第二壓力下的膨脹的第二不純液體二氧化碳；及通過與通常至少一種工藝流間接換熱來蒸發(fā)至少一部分所述膨脹的第二不純的液體二氧化碳，以提供該方法所需的一部分冷凍負荷和第二不純的氣態(tài)二氧化碳。第二壓力可以為從二氧化碳的三相點附近到約15巴，從約7巴到約8巴。在膨脹之前通過與通常至少一種工藝流間接換熱來暖化第二不純的液體二氧化碳，可以防止第二不純的液體二氧化碳在膨脹過程中形成固體二氧化碳。該方法可以包括壓縮至少一部分所述第二不純的氣態(tài)二氧化碳以制備在大約所述第一壓力下的壓縮后的第二不純的氣態(tài)二氧化碳；及將至少一部分的所述壓縮后的第二不純的氣態(tài)二氧化碳與至少一部分所述第一不純的氣態(tài)二氧化碳或由其得到的氣體混合以制備至少一部分所述不純的二氧化碳氣體。乏二氧化碳蒸氣一般通過與通常至少一種工藝流間接換熱暖化至環(huán)境溫度，以制備乏二氧化碳氣體。至少一部分該乏二氧化碳氣體通過間接換熱來加熱，然后膨脹做功以產生能量和膨脹后的乏二氧化碳氣體，該氣體通常被排入大氣。廢二氧化碳氣體壓縮產生的壓縮熱可以用于加熱乏二氧化碳氣體。全部的惰性氣體或其它的雜質通常由于富含第一雜質氣體的循環(huán)最終排入膨脹后的乏二氧化碳氣體。作為皿二氧化碳底液的替代方案，該方法可以包括閃蒸至少一部分所述二氧化碳底液以制備第三壓力下的二氧化碳蒸氣和液體二氧化碳；通過與通常至少一種工藝流間接換熱來暖化至少一部分所述二氧化碳蒸氣，以提供二氧化碳循環(huán)氣體；循環(huán)至少一部分所述二氧化碳循環(huán)氣體來形成一部分所述不純的二氧化碳氣體。術語"閃蒸"是本領域的術語，指的魏常M閥來降低流體的壓力，并^M壓后的流體^A—個容器，在其中液相和氣相分離。二氧化、常在低于塔的操作壓力和高于二氧化碳三相點的任意壓力下被閃蒸，適宜閃蒸到第三壓力，該壓力從二氧化碳的三相點壓力到約30巴，通常從約6巴到約10巴，例如約7巴。第三壓力完4^蟲立于第一和第二壓力，并且iM使得工藝效率最佳。例如，當?shù)谌龎毫Φ扔诘谝粔毫r，無需壓力調整，二氧化碳循環(huán)氣體就可以與第一不純的氣態(tài)二氧化碳混合來形成不純的二氧化碳氣體，從而避免了循環(huán)壓縮機的能耗。當?shù)谌龎毫Φ扔诘诙毫r，無需壓力調整，二氧化碳循環(huán)氣體就可以與第二不純的氣態(tài)二氧化碳混合?；旌虾蟮亩趸細怏w然后被壓縮至第一壓力并與第一不純的氣態(tài)二氧化碳混合，形成不純的二氧化碳氣體。當?shù)谌龎毫εc第一壓力和第二壓力不同時，在混合形成不純的二氧化碳氣體之前，各種不純的二氧化碳氣體的壓力必須被適當?shù)卣{整。就此而論，第三壓力可能高于第一(和第二)壓力，這種情況下，在與二氧化碳循環(huán)氣體混合成不純的二氧化碳氣體之前，第一(和第二)不純的氣態(tài)二氧化碳將必須被壓縮到第三壓力。該方法可以用于從任何至少含60mol%的二氧化碳的廢氣流中回收二氧化碳。但是，該方法尤其用于回收來自含纖料燃燒過程的煙氣或氫氣PSA過程的iTt的二氧化碳。第一雜質可以是氧氣。在這些具體實施方式中，不純的二氧化碳氣體可以從含^t料燃燒過程的煙氣中獲得。煙氣通常產生自含氧燃料燃燒過程中:^料在純氧存在下的燃燒，這些燃料選自^M燃料；烴質燃料；及其混合物。煙氣通常被水洗滌以除去至少絕大部分7K溶性雜質并冷卻煙氣。通常將得到的洗滌后煙氣壓縮以形成壓縮后的煙氣，然后通常被干燥。洗滌步驟通常發(fā)生,流氣液接觸容器中，例如洗滌(或滌氣)塔。洗滌后的煙氣被壓縮至氣體^B喿系統(tǒng)的操作壓力。在氣體干燥系統(tǒng)是至少一個船乂千燥器的具體實式中，該操作壓力通常為從約10巴到約50巴，iM/人約25巴到約35巴，例如約30巴?？梢訫在乏二氧化碳氣體膨脹和排放之前將其預熱來回收壓縮熱。第一雜質是氧氣的本發(fā)明的具體實施方式可以與在同族申請中公開的方法結合使用，該申請為由APCIDocket證明確認，序號為USSN(待通知)No.07024AUSA并且與本申請同日提交，其公開內容在此弓l作參考。因此，在第一雜質是氧氣的具體實施方式中，該方法可以包括在含氧燃料燃燒單元中在氧氣的存在下燃燒選自燃料；烴質燃料；及其混合物的燃料，以制備含氧二氧化碳的煙氣；通過與通常至少一種工藝流間接換熱來暖化至少一部分乏二氧化碳蒸氣，以提供乏二氧化m體；在膜分離系統(tǒng)中通過擴散過至少一個透過性膜從至少一部分所述乏二氧化碳氣體中分離二氧化碳，以制絲離的二氧化碳氣體和排放氣體及將至少一部分來自膜分離系統(tǒng)的分離的二氧化碳氣體送入含氧燃料燃燒單元。排放氣體可以在膨脹做功放出能量后排入大氣。在USSN11/287640(其公開內容在此弓l作參考)中公開的方法可以與本發(fā)明的方法結合來去除至少一部分的一種或多種來自煙氣壓縮序列的二氧化碳氣體中的選自硫氧化物和NOx(即一氧化氮和二氧化氮)的其它雜質。因此，本發(fā)明的方法進一步包括壓縮煙氣，或由其得到的氣體，至升高的壓力，通常從約10巴到約50巴；在氧氣和水的存在下并且需要去除硫氧化物、NOx時，維持所述煙氣在所述升高的壓力下足夠長的時間以倒m氧化物轉化成硫酸和/或將NOx轉化月站肖酸；及從煙氣中分離硫酸和鄰硝酸以制備無二氧化硫、乏Na的二氧化m體，該氣體然后通常在需要的情況下進一步壓縮至操作壓力后送入氣體干燥系統(tǒng)。這些具體實施方式的一^點是煙氣中存在的任何形式的汞也被去除。當粗料二氧化碳氣體含有S02和M入時，該方^^包括在第一升高的壓力下將S02轉化成硫酸和第二升高的壓力下將NOx轉化鄉(xiāng)肖酸，其中第二升高的壓力高于第一升高的壓力。一部分NOx可以在第一升高的壓力下轉化成硝酸。例如，當S02進料濃度足夠低時，在第一升高的壓力下制備的硝酸比硫酸更多。在這些實施例中，該方法通常包括在第一逆流氣液接觸設備中用水在所述第一升高的壓力下洗滌煙氣或由其得到的氣體，以制備無S02的二氧化碳氣體和硫酸7jC溶液；壓縮至少一部分無S02的二氧化碳氣體至第二升高的壓力；及在第二逆流氣/液接觸設備中用水在第二升高的壓力下洗滌至少一部分無SOz的二氧化碳氣體以制備無so2、乏Na的二氧化m體和硝酸7乂溶液。然后，在需要的情況下被非必須地進一步壓縮后，至少一部分的無so2、乏Na的二氧化m體被送入氣體"B喿系統(tǒng)以制備含雜質的二氧化碳氣體。至少一部分的硫酸水溶液，可選擇地在被泵送和/或冷卻后，通常被循環(huán)回第一逆流液接觸設備。至少一部分的硝酸t(yī)K溶液，可選擇地在被Mit和/或冷卻后，通常被循環(huán)回第二逆流，液接觸設備。第一升高的壓力通常為從10巴到20巴，并且優(yōu)選約15巴。當煙氣被壓縮至第一升高的壓力時，這樣的壓縮tt^是絕熱的。第二升高的壓力通常為從25巴到35巴，并且4，約30巴。第一雜質可以是一氧化碳。在這些具體實施方式中，不純的二氧化碳氣體可以從氫氣PSA工藝的廢氣中獲得。麵燃料(如煤)或烴質燃料(如甲烷駄然氣)可以艦蒸汽催化重整、部分氧化、氣體加熱催化重整或這些工藝的結合被轉化成合成氣。合成氣可以與水一起通過變換反應來制備含二氧化碳作為主要組分的富氫氣體。這些工藝通常發(fā)生在從約20巴到約70巴的壓力下。通過PSA系統(tǒng)，通常為多床PSA單元，氫氣可以從富氫氣體中分離出來。PSA系統(tǒng)通常在約25巴的壓力下操作。PSA系統(tǒng)的廢氣流的組成取決于使用的燃料但魏常包括至少約60mom的二氧化碳及少量的氫氣、甲、一氧化碳和水。這些富含第一雜質的氣體(在這些具體實施方式中，該氣體含有相當數(shù)量的一氧化碳及氫氣、甲烷和二氧化碳)不是被排放，而是被循環(huán)回合成氣發(fā)生鵬。^!過工藝流之間的間接換熱從內部提供該方法所需全部冷凍負荷的至少大部分(即超過50%)，優(yōu)選至少75%并且更4允選至少900%。任何余下的不能通過蒸發(fā)工藝流液體從內部提供的冷凍負荷可以通過蒸發(fā)外部冷凍劑來提供。但是，優(yōu)選該方法需要的全部冷凍負荷都通過工藝流之間的間接換熱從內部提供，即不需要使用外部的冷凍劑。術語"冷凍負荷"僅指亞環(huán)境冷凍負荷，即低于環(huán)境溫度下的冷凍負荷，并不包括在環(huán)境溫度或其以上溫度的冷卻負荷。在優(yōu)選的具體實施方式中，不純的液體二氧化碳^^在某塔或每塔的頂部或接近塔頂部的位置進料。裝置包括第一壓縮機設備，用于壓縮不純的二氧化碳氣體以制備壓縮后的不純的二冷凝設備，用于冷凝壓縮后的不純的二氧化碳氣體以制備不純的二氧化碳液沐管道設備，用于將壓縮后的不純的二氧化碳氣體從所述第一壓縮機設備輸送至所述冷凝設備；第一減壓設備，用于膨脹不純的二氧化碳液體以制備膨脹后的不純的二氧化碳液體；管道設備，用于將不純的二氧化碳液體從所述冷凝設備輸送至所述第一減壓設備；傳質分離塔系統(tǒng)，用于分離膨脹后的不純的二氧化碳液體以制備富含第一雜質的塔頂蒸汽和二氧化液；及管道設備，用于將膨脹后的不純的二氧化碳液體從所述第一減壓設備輸送至所述塔系統(tǒng)。用于執(zhí)行特定功能的"設備"是改裝并構造以執(zhí)行該功能的一個設備或多個設備。例如，"管道設備"是適于在裝置的各示出部分之間輸送相關流體的任意形式的管道。合適的例子是管子或管網(wǎng)。但是，管道設備可以包括其它的特點例如在換熱設備,縮機設備中的至少一個流體通道。"冷凝設備"的操作是M與例如水的至少一種y賴口齊,接換熱冷卻壓縮后的不純的二氧化m體。合適的冷凝設備的例子是第一壓縮機設備的后冷器。"第一壓縮機設備"是適用于壓縮二氧化碳氣體的任何形式的壓縮機。M的例子包括單級或多級離心壓縮機，或者帶有非必須的內部冷卻的多級離心壓縮機中的至少一級。"第一減壓設備"可以是任何適用于膨脹壓縮后的液體二氧化碳的設備。合適的例子包括減壓閥。傳質分離塔系統(tǒng)通常包括至少一個蒸餾(或汽提)塔。在優(yōu)選的具體實施方式中，只有一個這樣的塔。裝置通常包括換熱器，用于通過與通常至少一種工藝流間接換熱冷卻至少一部分不純的二氧化碳液體，以制備^4啲不純的二氧化碳液體。在這些具體實施方式中，用于將不純的二氧化碳液體從冷凝設備送至第一減壓設備的管道設備包括f^設備，用于將不純二氧化碳液體從冷凝設備送至換熱設備；換熱設備中的至少一個流體通道；及管道設備，用于將冷卻后的不純的二氧化碳液體從換熱設備送至第一減壓換熱設備通常是具有多個流體通道的多流道板翅換熱器，其中(多個)冷流與(多個)熱流逆流流動。期望進料流進入和產品流離開主換熱器的位置是在熱動力學最有效的部位。換熱器通常由鋁制成。在特定的具體實施方式中，裝置可以包括用于從塔系統(tǒng)的塔底直接向例如油罐車或油輪分配二氧化碳底液的管道設備。在其它的實施例中，該裝置包括泵設備，用于泵送二氧化鵬液以制備壓縮的二氧化碳液體；及魏設備，用于將二氧化碳底、m塔系統(tǒng)輸送至泵設備。"泵設備"通常是液體泵。在這些具體實施方式中，裝置通常包括管道設備用于將壓縮后的二氧化碳液體從泵設備輸送至分配管線。這樣的具體實施方式包括預冷卻器，用于通過與壓縮后的二氧化碳液體間接換熱預冷不純的二氧化m體；髓設備，用于將壓縮后的二氧化碳液體從泵設備輸送至預)t4職；及管道設備，用于將預冷的不純的二氧化碳氣體從預冷卻器輸送至第一壓縮機設備。裝置通常包括再沸器，用于ilil與粗料二氧化碳氣體間接換熱使二氧化碳底液再沸，以制備用于塔的二氧化碳蒸汽和冷去啲粗料二氧化碳氣體。正如本領域技術人員所了解的，再沸器可以位于塔系統(tǒng)內部(例如在塔底)，或塔系統(tǒng)外部。根據(jù)再沸器與塔的相對位置，適用的魏設備(多個)可以用于再沸器，正如本領域技術人員所公知的那樣。裝置可以包括管道裝置，用于將富含第一雜質的塔頂蒸汽從塔系統(tǒng)輸送至換熱設備使其暖化以制備富含第一雜質的氣體；及管道設備，用于將來自換熱設備的富含第一雜質的氣體與含雜質的二氧化碳氣體混合以制備粗料二氧化碳氣體，并且將至少一部分粗料二氧化碳氣體輸送至再沸器。裝置雌包括管道設備，用于將冷卻后的粗料二氧化碳氣體從再沸器輸送至換熱設備，艦間接換熱進一步冷卻以制備部分冷凝的粗料二氧化碳流體；相分離器，用于將部分冷凝的粗料二氧化碳流體ffiil相分離分離成第一不純的液體二氧化碳和貧二氧化碳蒸氣；管道設備，用于將部分冷凝的粗料二氧化碳流體從換熱設備輸送至相分離器；第二減壓設備，用于膨脹第一不純的液體二氧化碳以制備第一壓力下的膨脹后的第一不純液體二氧化碳；管道設備，用于將第一不純的液體二氧化碳從相分離器輸送至第二減壓設備；管道設備，用于將膨脹后的第一不純的液體二氧化碳從第二減壓設備輸送至換熱設備進行蒸發(fā)，來為該方法提^7令凍負荷和第一不純的氣態(tài)二氧化碳；及管道設備，用于將第一不純的氣態(tài)二氧化碳從換熱設備輸送至第一壓縮機設備。裝置雌還包括管道設備，用于將貧二氧化碳蒸氣從相分離器輸送至換熱設備，通過間接換熱將其7賴口以制備部分冷凝的貧二氧化碳流體；另一相分離器，用于將部分冷凝的貧二氧化碳流體通過相分離制備第二不純的液體二氧化碳和乏二氧化碳蒸氣；管道設備，用于將部分冷凝的貧二氧化碳流體從換熱設備輸送至另一相分離器；第三減壓設備，用于膨脹第二不純的液體二氧化碳以制備膨脹后的第二不純的液體二氧化碳；管道設備，用于將第二不純的液體二氧化碳從另一相分離器輸送至第三減壓設備；及，設備，用于將膨脹后的第二不純的二氧化碳輸送至換熱設備進行蒸發(fā)，來為該方法提供冷凍負荷和第二不純的氣態(tài)二氧化碳。"第二壓縮設備"可以是單級或多級離心式壓縮豐/M者是帶有非必須的內部冷卻的多級離心式壓縮機中的一級或多級。在ttit的具體實施方式中，第一和第二壓縮設備是同一整體嚙合的機器中的不同級。在這些具體實施方式中，用于將第二不純的液體二氧化碳從另一相分離器輸送至第三減壓設備的管道設備可以包括管道設備，用于將第二不純的液體二氧化碳從另一相分離器輸送至換熱設備進行暖化，來制備暖化的第二不純的液體二氧化碳；換熱設備中的至少一個流體通道；及管道設備，用于將暖化的第二不純的液體二氧化碳從換熱設備輸送至第三減壓設備。裝置可以包括第二壓縮機設備，用于壓縮第二不純的氣態(tài)二氧化碳以制備壓縮后的第二不純的氣態(tài)二氧化碳；管道設備，用于將第二不純的氣態(tài)二氧化碳從換熱設備輸送至第二壓縮機設備；及管道設備，用于將壓縮后的第二不純的氣態(tài)二氧化碳從第二壓縮機設備輸，用于將第一不純的氣態(tài)二氧化碳送至第一壓縮機設備的管道設備中。在其它優(yōu)選的具體實施方式中，裝置包括閃蒸罐，用于閃蒸二氧化碳底液以制備第三壓力的二氧化碳蒸氣和液體二氧化碳；，設備，用于將二氧化、皿塔系統(tǒng)輸送至閃蒸罐；管道設備，用于將二氧化碳蒸氣從閃蒸罐輸送至換熱設備進行暖化，以制備二氧化^^循環(huán)氣體；及管道設備，用于將二氧化碳循環(huán)氣體作為至少一部分的不純的二氧化碳氣體循環(huán)回第一壓縮機設備。在這樣的具體實施方式中，需要的，將取決于第三壓力相對于第一和第二壓力的量級。例如，當?shù)谌龎毫Φ扔诘谝粔毫r，裝置可以進一步包括管道設備，用于將二氧化碳循環(huán)氣體與第一不純的氣態(tài)二氧化碳混合并將混合后的氣^f送至第一壓縮機設備。當?shù)谌龎毫εc第一壓力不同時，在相關的二氧化碳氣體混合并輸送至第一壓縮機設備之前，就需要其它的壓縮機設備及(多個)適用的管道設備。根據(jù)各壓力之間的關系，其它的壓縮設備可以用于第一(或第二)不純的氣態(tài)二氧化碳OT于二氧化碳循環(huán)氣體。當?shù)谌龎毫Φ陀诘谝粔毫r，對于用于循環(huán)二氧化碳循環(huán)氣體的管道設備的一錯擇包括第三壓縮機設備，用于壓縮二氧化碳循環(huán)氣體以制備第一壓力下的壓縮后的二氧化碳循環(huán)氣體；管道設備，用于將二氧化碳循環(huán)氣體從換熱設備輸送至第三壓縮機設備；及管道設備，用于將壓縮后的二氧化碳循環(huán)氣體作為至少一部分的不純的二氧化^體循環(huán)回第一壓縮機設備。"第三壓縮機設備"可以是單級或多級離心式壓縮機或者是帶有非必須的內部冷卻的多級離心式壓縮機中的一級或多級。在優(yōu)選的具體實施方式中，第一，第二和第三壓縮設備是同一整體嚙合的機器中的不同級。在廢二氧化碳氣體是來自含料燃燒產生的煙氣的具體實施方式中，裝置可以包括含氧;)t料燃燒單元，用于在氧氣的存在下燃燒選自碳質燃料、烴質燃料、及其混合物的燃料以制備含有二氧化碳的煙氣；氣-液接觸容器，用于用7jC洗滌至少一部分的煙氣以去除7R溶性組分并制備洗滌后的煙氣；M設備，用于將煙氣從含氧燃料燃燒單元輸送至氣-液接觸容器；第四壓縮機設備，用于壓縮冼滌后的煙氣以制備壓縮后的煙氣；魏設備，用于將洗滌后的煙氣從氣-液接觸容器輸送至第四壓縮機設備；氣體^B喿系統(tǒng)，用于干燥壓縮后的煙氣以制備含雜質的二氧化碳氣體；管道設備，用于將壓縮后的煙氣從第四壓縮機設備輸送至氣體干燥系統(tǒng)；及管道系統(tǒng)，用于將含雜質的二氧化碳氣體，或由其得到的氣體，輸送至再沸器。"第四壓縮機設備"可以是單級或多級離心式壓縮機或者是帶有非必須的內部^4啲多級離心式壓縮機中的一級或多級。但是，第四壓縮設備為如下組合軸向壓縮機提供余下的壓縮負荷(例如從約l巴到約15巴之間的壓縮)，離心式壓縮機提供余下的壓縮負荷(例如從約15巴到約30巴)。裝置可以包括含氧燃料燃燒單元，用于在氧氣的存在下燃燒選自碳質it料、烴質燃料、及其混合物的燃料以制備含有二氧化碳的煙氣；管道設備，用于將乏二氧化碳蒸氣輸送至換熱設備，通過間接換熱使其暖化以制備乏二氧化碳氣體；膜分離系統(tǒng)，包括至少一41性膜用于從乏二氧化碳氣體中分離二氧化碳以制備分離后的二氧化碳氣體和排出氣體；，設備，用于將乏二氧化碳氣體從換熱設備輸送至膜分離系統(tǒng)；及管道設備，用于將分離后的二氧化碳氣體從膜分離單元輸送至含氧燃料燃燒單元。在包括去除一種或多種來自煙氣的S02和NOx雜質的具體實施方式中，裝置可以包括至少一個逆流，液接觸設備，用于洗滌煙氣或由其制得的氣體，該洗滌是用7jC在升高的壓力下和氧氣的存在下進行，當需要去除S02，Na時，維持該過禾駛夠長的時間以便將SOz轉化成硫酸和/或將NOx轉化卿肖酸；管道設備，用于將升高壓力下的煙氣從第四壓縮機設備輸送到某個或各個，液接觸設備；及Wil設備，用于^^酸水溶液和/或硝酸水溶液循環(huán)到某個或各4^/液接觸設備。在第四壓縮機設備是多級壓縮機的情形下，設備可以包含第一壓縮級，用于將煙氣壓縮至第一升高的壓力；設備，用于將煙氣供給第一壓縮級；第一逆流，液接觸設備，用于用7]C在第一升高的壓力下洗條煙氣足夠長的時間，以制備無S02的二氧化碳氣體和硫酸水溶液；魏設備，用于將第一升高壓力下的煙氣從第一壓縮機輸送到第一^/液接魏設備，用于^^酸7K溶液循環(huán)至l傑^/液接觸塔；第二壓縮級，用于將無SOz的二氧化m體壓縮至第二升高的壓力，該壓力高于第一升高的壓力；魏設備，用于將無S02的二氧化m體從第^/液接觸設備輸送到第二壓縮級；第二逆流液接觸設備，用于用7K在第二升高的壓力下洗滌無S02的二氧化m體足夠長的時間，以制備無S02、乏NOx的二氧化碳氣體和硝酸水溶液;M設備，用于將第二升高的壓力下的無S02的二氧化碳氣體從第二壓縮機輸送到第二^/液接觸設備；髓設備，用于將硝酸水溶液循環(huán)回第二^/液接觸設備；及魏設備，用于將無S02，乏NOx的二氧化鵬體從第二逆流，液接觸設備輸送至氣體干燥系統(tǒng)。第一和第二壓縮級可以是同一臺多級整體聯(lián)接的二氧化碳壓縮機上的多個級。但是，在優(yōu)選的具體實施方式中，軸向壓縮機用于壓縮至第一升高的壓力(例如約15巴)，并且整體聯(lián)接機器中的至少一級用來壓縮至第二升高的壓力(例如從約15巴到約30巴)。在純化來自氫氣PSA系統(tǒng)的廢氣的具體實施方式中，裝置可以包括氫氣PSA系統(tǒng)，用于分離含有二氧化碳和一氧化碳的粗料氫氣以制備氫氣和含有一氧化碳的二氧化碳廢氣；第五壓縮設備，用于壓縮二氧化碳廢氣以制備壓縮后的二氧化at氣；管道設備，用于將二氧化碳廢氣從PSA系統(tǒng)輸送至第五壓縮設備；氣體干燥系統(tǒng)，用于干燥壓縮后的二氧化碳廢氣以制備含雜質的二氧化碳氣體；髓設備，用于將壓縮后的二氧化碳戯輸送至氣體千燥系統(tǒng)；及管道設備，用于將含雜質的二氧化碳氣體，或由其制得的氣體輸送至再沸器。"第五壓縮機設備"可以是單級或多級離心式壓縮機。下面本發(fā)明將只m實施例的方式結合附圖2和3加以說明。附圖2和3中表示的工藝能夠用于純化含^jt料燃燒過程(未示出)產生的煙氣或氫氣PSA系統(tǒng)(未示出)產生的廢氣。為方便起見，以下的描述，用于純化含氧燃料燃燒過程產生的煙氣時的示例性具體實施方式的探討。參照附圖2，含氧燃料燃燒過程(未示出)產生的煙氣在洗滌塔(未示出)中洗滌以去除7jC溶性雜質，然后在壓縮機(未示出)中壓縮以制備壓縮后的煙氣流101，相當于附圖1中的5見有技術中的氣流1，具有約30巴的壓力并含有約73mol。/。的二氧化碳。氣流101被^A—對熱再生脫水干燥器C103中進行干燥以制備含雜質的二氧化碳氣流102。氣流102與從下游(見下文)循環(huán)回的壓縮后的富氧氣流123混合以形成il且料二氧化m流103。氣流103被用于再沸器E104內使傳質分離塔C104(見下文)再沸以制備塔C104的蒸汽和冷卻后的粗料二氧化碳氣流104。氣流104在換熱器EIOI中被進一步冷卻并部分冷凝以制備部分冷凝的粗料二氧化碳流體105。流體105被送入相分離器C101中，被分離成第一不純的液體二氧化碳和貧二氧化碳蒸汽。第一不純的液體二氧化碳流117通過減壓閥V101膨脹以制備在約17.9巴的壓力的第一不純的液體二氧化碳流118。液流118在換皿E101中fflil間接換熱蒸發(fā)以提供一部分該方法需要的冷凍負荷和第一不純的氣態(tài)二氧化碳流119。貧二氧化碳蒸汽流106從相分離器CIOI中移出并在換熱器E102中通過間接換熱冷卻并部分冷凝以制備部分冷凝的貧二氧化碳(carbondioxide<lepleted)流體107。流體107被送入另外的相分離器C102中，在此被分離以制備第二不純的液體二氧化碳和乏二氧化碳蒸汽。從該另外的相分離器C102中移出的乏二氧化碳(carbondioxide-lean)蒸汽流108，在換熱器E102，E101中ilii間接換熱被暖化以制備約19。C溫度下的乏二氧化碳氣流109。氣流109在預熱器E103中Jlil間接換熱被加熱至約300°C以制備膨脹后的氣流110，后者，平機KIOI中做功膨脹至大氣壓力左右以提供電力和排放到大氣中的排放氣流111。第二不純的液體二氧化碳流112在換熱器E102中ffi)l間接換熱被暖化以制備暖化后的第二不純的液體二氧化碳流113。液流113通過減壓閥V102膨脹以制備約7.7巴壓力下的膨脹后的第二不純的液體二氧化碳流114。液流114在換熱器E102，E101中ffiil間接換熱蒸發(fā)，以提供另一部分該方法需要的冷凍負荷和第二不純的氣態(tài)二氧化碳流115。氣流115在壓縮機K102中被壓縮并且一部分的壓縮熱在換熱器E105中通過間接換熱移出，以制備約17.9巴壓力下的壓縮后的第二不純的氣態(tài)二氧化碳流116。氣流116與氣流119混合以制備不純的二氧化碳氣體后者在壓縮機KIOI中壓縮以制備約70.9巴壓力下的壓縮后的不純的二氧化碳氣體。壓縮熱在通常器E106中通過間接換熱從所述壓縮后的不純的二氧化碳氣體移出，從而冷凝壓縮后的不純的二氧化碳氣體并制備不純的二氧化碳液流120。液流120在換熱器E101中通過間接換熱被亞冷卻以制備不純的二氧化碳液流121。液流121經過減壓閥V103膨脹以制備約30巴壓力下的膨脹后的不純的二氧化碳液體，然后被送入塔C104的塔頂，在塔中被分離成富氧的頂部蒸汽和二氧化碳底液。在再沸器E104中通過與粗料二氧化碳氣流103間接換熱蒸發(fā)一部分的二氧化液使塔(3104再沸。富氧的頂部蒸汽流122在換熱器EIOI中通過間接換熱暖化以制備暖化后的富氧氣流123，后者被循環(huán)到含雜質的二氧化碳氣流102中以提供粗料二氧化碳氣流103。在其它(未圖示)的實施例中，汽流122可以循環(huán)到其它位置。例如，汽流122可以在換熱器EIOI中的絕熱部位循環(huán)到氣流104中。進一步地，氣流123可以在換熱器E101中從氣流104中獨立地部分冷;疑出來，然后作為單另的原料f艇入相分離器C101。魏一步地，氣流122可以在換熱器E101，E102中從氣流104中獨立地部分冷凝出來，然后作為單另的原料流被:^A相分離器C102。富二氧化液流124從塔C104中移出并在泵P101皿以制備約110巴壓力下的壓縮后的二氧化碳液流125以便通過管線輸送。附圖2中的塔C104的冷凍和熱泵負荷由兩壓力級二氧化碳循環(huán)系統(tǒng)提供，該系統(tǒng)操作的一個排出壓力和兩個吸入壓力是由粗料二氧化m體的30巴的壓力和純度以及塔C104的操作壓力級來決定的，其中塔C104的操作壓力級由需要的二氧化碳液^ir送壓力來確定。在附圖2所示的具體實施方式中，塔C104在約30巴的壓力下操作，并且二氧化碳液體產品被壓縮至高于二氧化碳的臨界壓力。但是，本發(fā)明的一個優(yōu)點是塔C104識多在不同的壓力下操作以便適應二氧化碳液#^送壓力的要求。例如，塔可以在從約15巴到約30巴的壓力下操作以制備具有適于公路油罐運輸?shù)膲毫Φ囊后w二氧化碳，也可以在從約5巴到約10巴的壓力下操作以制備具有適于油^輸?shù)膲毫Φ囊后w二氧化碳，而無需壓力調節(jié)。附圖3所示的具體實施方式與附圖2所示的具體實施方式相類似。附圖3中使用與附圖2中相同的附圖標記^^兩個實施例中共同的特點。接下來僅對附圖3中具體實施方式的附加的特點加以論述。從塔C104中移出的具有約30巴壓力的富二氧化碳底液流124在閃蒸罐C106中閃蒸以制備二氧化碳蒸汽和具有約7巴壓力的液體二氧化碳。需要指出的是二氧化碳底液可以閃蒸至低于塔操作壓力且高于二氧化碳三相點壓力的任意壓力，取決于液體二氧化碳運輸所要求的壓力。液體二氧化碳流125被移出用于輸g分配。二氧化碳蒸汽流126在換熱器E101，E102中通過間接換熱被暖化以制備二氧化碳氣流127。氣流127在壓縮機K105中被壓縮以制備具有壓力為約17.6巴的壓縮后的二氧化碳氣體，該氣^^換熱器E107中通過間接換熱移除壓縮熱后形成氣流128后，與氣流119(在附圖3的具體實施方式中也具有約17.6巴的壓力)混合以制備不純的氣態(tài)二氧化碳。該不純的氣態(tài)二氧化碳與氣流116混合以制備不純的二氧化碳氣體。二氧化碳壓縮機K101，K102和K105由具有多個徑向級的整體嚙合機織供。K101具有3個或4個級，除了由于排氣壓力高于臨界壓力的最后兩級，在一些級之間非必須地具有中間冷卻。K102是具有中間冷卻器和后冷器的同一臺機器上的一個級或兩個級。K105是同一臺整體嚙合機器上的其它級。在圖示的具體實施方式中，壓縮機KIOI，K102和K105的一些或全部級都是絕熱操作的，因此來自壓縮后的二氧化碳氣體的壓縮熱可采用中間冷卻器E105，E107和后冷器E106fflil與冷卻劑之間的間接換熱回收。E105和E107中的7賴卩劑是水。E106中的)t4卩齊阿以是鍋爐給水和/或電廠冷M7jC，因此壓縮熱可以用于預熱這些物流。實施例1計算機模擬題過商業(yè)模擬軟件(AspenPlusVersion2004.1)鄉(xiāng)行的，其中將附圖2所示的工藝和發(fā)電廠中含氧燃料燃燒的過程集成在一起。表2提供該模擬的熱量和物料平衡表。模擬達到的二氧化碳純度為約99.98mol%，具有約87.7%的二氧化碳回收率。該工藝的肖巨耗為約349.9kWMo皿e(捕集的二氧化碳)，低于附圖1中的工藝的354.7kWh/tonne的能耗。這些能耗數(shù)字包括了相關空氣分離單元的能耗。ffl31使用膜分離單元來回收氣流109中的乏二氧化碳氣體中的二氧化碳和氧氣，二氧化碳的回收率可以增加至約98%。從泵PIOI中排出的超臨界二氧化碳的輸激鵬是OTC。這種^4啲二氧化碳液t,用于將iJA壓縮機K101的混合的二氧化碳進料從20。C預冷至3°C。這些附加的特點減少了約333kWh/to皿e的單位能耗。表2在此處。<table>tableseeoriginaldocumentpage33</column></row><table>表2實施例2進^i十算機模擬(AspenPlusVersion2004.1)，其中將附圖2所示的工藝和氫氣PSA系統(tǒng)(未示出)集鵬一起。PSA系統(tǒng)的廢氣被壓縮到30bar以形成輸送到工藝中的壓縮廢氣流101。表3提供該模擬的熱量和物料平衡。該模擬表明一氧化齢量可以斷氐至約100ppm。表3在此處。<table>tableseeoriginaldocumentpage34</column></row><table>表3實施例3進行計算機模擬(AspenPlusVersion2004.1)，其中將附圖3所示的工藝和發(fā)電廠中含^Jt料燃燒的過程集j^E—起。表4提供模擬的熱量和物料平衡表。本具體實施方式生成壓力約7巴的液體二氧化碳的能耗在約361.8kWh/tonne(捕集的二氧化碳)，令人驚奇地低于在7巴左右操作的傳質分離塔制備液體二氧化碳的能耗(約375kWh/tonne)。表4在此處。<table>tableseeoriginaldocumentpage35</column></row><table>表4本發(fā)明的具體實施方式的優(yōu)點包括提高了低溫二氧化碳的純度；生產的二氧化碳的純度至少為97mo1。/。，并且通常至少99mol%，例如99.9mol%;生產的二氧化碳含有很低含量的氧氣和一氧化碳，例如不超過1000ppm，一般地不超過100ppm，并且通常約10ppm(如果需要甚至更低)；生產的二氧化碳具有很低含量的氮氣和氬氣或其他雜質，一般地混合含量不皿1000ppm;并且與圖1中的現(xiàn)有工藝相比，降低了總能耗(定義為kWh/tonne分離的二氧化碳)。可以理解本發(fā)明并不局限于以上參考具體實施方式描述的細節(jié)，而是在不偏離本發(fā)明如權利要求所限定的精神和范圍內可進行各種變化和修改。權利要求1、一種用于純化含有選自氧氣和一氧化碳的第一雜質的不純的二氧化碳的方法，所述方法包括壓縮不純的二氧化碳氣體以制備壓縮后的不純的二氧化碳氣體；將所述壓縮后的不純的二氧化碳氣體的至少一部分冷凝以制備不純的二氧化碳液體；將所述不純的二氧化碳液體的至少一部分膨脹以制備膨脹后的不純的二氧化碳液體；以及在傳質分離塔系統(tǒng)中分離至少部分所述膨脹后的不純的二氧化碳液體以制備富第一雜質的頂部蒸汽和二氧化碳底液。2、根據(jù)權利要求1的方法，其中壓縮后的不純二氧化m體的壓力是從約50巴到約90巴。3、根據(jù)權利要求l的方法，其中塔系統(tǒng)的操作壓力是從約二氧化碳的三相點壓力到約50巴。4、根據(jù)權利要求1的方法，其中二氧化碳底液的壓力低于二氧化碳的臨界壓力。5、根據(jù)權利要求1的方法，包括將所述二氧化碳底液的至少一部棘送以制備所述加壓后的二氧化碳液體。6、根據(jù)權利要求5的方法，其中加壓后的二氧化碳液體的壓力高于二氧化碳的臨界壓力。7、根據(jù)權利要求6的方法，包括通過與所述加壓后的二氧化碳液體間接換熱來預冷至少一部分所述不純的二氧化碳氣體，以制備待壓縮的預冷后的不純二氧化碳氣體和經暖化的加壓后的二氧化碳液體。8、根據(jù)權利要求5的方法，其中加壓后的二氧化碳液體的壓力是從約100巴到約250巴。9、根據(jù)權利要求1的方法，其中所述二氧化51與二氧化碳粗料氣體間接換熱被再沸，以制備用于塔的二氧化碳蒸汽和冷卻的二氧化碳粗料氣體。10、根據(jù)權利要求9的方法，其中的二氧化碳粗料氣體的壓力是從約15巴到約60巴。11、根據(jù)權利要求9的方法，其中所述塔系統(tǒng)的操作壓力約等于所述二氧化碳粗料氣體的壓力。12、根據(jù)權利要求9的方法，包括通過間接換熱暖化至少一部分的所述富第一雜質的頂部蒸汽以制備富第一雜質的氣體；將至少一部分所述富第一雜質的氣體與含雜質的二氧化碳進料氣體相混合以制備所述二氧化碳氣體粗料。13、根據(jù)權利要求12的方法，其中塔系統(tǒng)的操作壓力比含雜質的二氧化碳進料氣體高，高出的量等于塔系統(tǒng)與所皿料之間的內部壓降。14、根據(jù)權利要求9的方法，其中所述不純的二氧化m體來自所述二氧化m體粗料。15、根據(jù)^l利要求14的方法，包括通過間接換熱進一步冷卻至少一部分戶;述被冷卻的二氧化碳氣體粗料以制備部分冷凝的二氧化碳流體粗料；相分離至少一部分所述部分冷凝的二氧化碳流體粗料以制備第一不純的液體二氧化碳和貧二氧化終膨脹至少一部分所述第一不純的液體二氧化碳以制備第一壓力下的膨脹后的第一不純的液體二氧化碳；并通過間接換熱蒸發(fā)至少一部分所述膨脹后的第一不純液體二氧化碳以提供至少一部分該方法所需要的冷凍負荷及第一不純的氣態(tài)二氧化碳，所述第一不純的氣態(tài)二氧化碳形成至少一部分所述不純的二氧化碳氣體。16、根據(jù)*51利要求15的方法，其中所述第一壓力是從約10巴到約25巴。17、根據(jù)禾又利要求15的方法，包括通過間接換熱冷卻至少一部分所述貧二氧化碳氣以制備部分冷凝的貧二氧化碳流體；相分離至少一部分所述部分冷凝的貧二氧化碳流體以制備第二不純的液體二氧化戯乏二氧化碳氣；膨脹至少一部分所述第二不純的液體二氧化碳以制備比第一壓力低的第二壓力下的膨脹后的的第二不純液體二氧化碳-,通過間接換熱蒸發(fā)至少一部分所述膨脹后的的第二不純的液體二氧化碳以提供一部分該方法所需要的冷凍負荷及第二不純的氣態(tài)二氧化碳。18、根據(jù)^Sl利要求17的方法，其中第二壓力是從約二氧化碳的三相點壓力到約15巴。19、根據(jù)權利要求17的方法，其中在膨脹前ffi31間接加熱暖化所述第二不純的液體二氧化碳來防止所述第二不純的液體二氧化碳在膨脹過程中形成固體二氧化碳。20、根據(jù)權利要求17的方法，包括壓縮至少一部分所述第二不純的氣態(tài)二氧化碳以制備所述第一壓力左右下的壓縮后的第二不純的氣態(tài)二氧化碳；以及將至少一部分所述壓縮后的第二不純的氣態(tài)二氧化碳與至少一部分所述第一不純的氣態(tài)二氧化碳或由此產生的氣體相混合，以制備至少一部分所述不純的二氧化鵬體。21、根據(jù)權利要求l的方法，包括閃蒸至少一部分所述二氧化液以制備第三壓力下的二氧化碳蒸汽和液體二氧化碳；M:間接換熱劇徑少一部分所述二氧化碳蒸汽以提供二氧化碳循環(huán)氣；循環(huán)至少一部分所述二氧化碳循環(huán)氣以形成一部分所述不純的二氧化碳氣體。22、根據(jù)權利要求21的方法，其中第三壓力是從約二氧化碳的三相點壓力到約30巴。23、根據(jù)t又利要求21的方法，其中第三壓力約等于第二壓力。24、根據(jù)權利要求1的方法，其中該方法需要的全部的冷凍負荷M工藝流之間的間樹奐熱內部提供。25、根據(jù)權利要求1的方法，其中第一雜質是氧氣。26、根據(jù)權利要求24的方法，其中所述不純的二氧化碳氣體是來自含氧燃料燃燒過程產生的煙氣。27、根據(jù)權利要求1的方法，其中第一雜質是一氧化碳。28、根據(jù)權禾腰求27的方法，其中所述不純的二氧化碳氣體是來自氫氣PSA過程產生的i^。29、用于按照豐又利要求1的方法純化含有選自氧氣和1化碳的第一雜質的不純二氧化碳的裝置，所述裝置包括用于壓縮不純的二氧化碳氣體以制備壓縮后的不純的二氧化碳氣體的第一壓縮機設備；用于冷Mil縮后的不純的二氧化碳氣體以制備不純的二氧化碳液體的冷凝器設備；用于將壓縮后的不純的二氧化碳氣體從所述第一壓縮機設備輸送到所述冷凝器設備的魏設備；用于膨脹不純的二氧化碳液體以制備膨脹后的不純的二氧化碳液體的第一減壓設備；用于將不純的二氧化碳液體^^f述冷凝器設備輸送到所述第一減壓設備的管道設備；用于分離膨脹后的不純的二氧化碳液體以得到富第一雜質的頂部蒸汽和二氧化液的傳質分離塔系統(tǒng)；及用于將膨脹的不純的二氧化碳液體從所述第一減壓設備輸送到所述塔系統(tǒng)的設備。30、根據(jù)權利要求29的裝置，其中冷凝器設備是第一壓縮機的后冷器。31、根據(jù)權利要求29的裝置，包括用于通過間接換熱7賴環(huán)純的二氧化碳液體以制備冷卻后的不純的二氧化碳液體的換熱器設備，其中用于將不純的二氧化碳液體M^述冷凝器設備輸送到所述第一減壓設備的管道設備包括用于將不純的二氧化碳液體/A^述冷凝器設備輸送到所述換熱器設備的管道設備；在所述換熱器設備中的至少一個流體M;及用于將7賴卩后的不純的二氧化碳液體從所述換熱器設備輸送到所述第一減壓設備的管道設備。32、根據(jù)權利要求29的裝置，包括用于魏二氧化鵬液以制備加壓后的二氧化碳液體的泵設備；及用于將二氧化碳底^A所述塔系統(tǒng)輸想lj所述泵設備的髓設備。33、根據(jù)權利要求32的體，包括用于通過與加壓后的二氧化碳液體間接換熱以預冷不純的二氧化碳氣體的預冷器；用于將加壓后的二氧化碳液體從所述泵設備輸送到所述預冷器的管道設備；及用于將頁冷后的不純的二氧化碳氣體從所述預冷^l輸送到所述第一壓縮機設備的管道設備。34、根據(jù)權利要求31的裝置，包括再沸器，用于通過與二氧化碳氣體粗料的間接換熱使二氧化鵬液再沸，以制備塔內二氧化碳蒸汽和冷去啲二氧化碳氣體粗料。35、根據(jù)權利要求34的體，包括用于將富第一雜質的二氧化碳頂部蒸汽從所述塔系統(tǒng)輸送至斷述換熱器設備以暖化來制備富第一雜質的氣體的魏設備；及用于將來自所述換熱器設備的富第一雜質的氣體與含雜質的二氧化碳氣體混合以形成二氧化碳氣體粗料并輸送至少一部分的所述二氧化碳氣體粗料到所述再沸器的管道設備。36、根據(jù)權利要求35的體，包括用于將^4卩后的二氧化碳氣體粗料從所述再沸器輸送到所述換熱器設備以進一步冷卻來制備部分冷凝的二氧化碳流體粗料的管道設備；用于通過相分離將部分冷凝的二氧化碳流體粗料分離成第一不純的液體二氧化碳和貧二氧化碳蒸汽的相分離器；用于將部分冷凝的二氧化碳流體粗料從所述換熱器設備輸送到所述相分離器的管道設備；用于膨脹第一不純的、液體二氧化碳以制備在第一壓力下的膨脹后的第一不純的液體二氧化碳的第二Mil設備；用于將第一不純的液體二氧化碳從所述相分離器輸送到所述第二減壓設備的，設備；用于將膨脹后的第一不純的液體二氧化碳從第二減壓設備輸送到所述換熱器設備以蒸發(fā)來提供該方法的冷凍負荷及第一不純的氣態(tài)二氧化碳的管道設備；及用于將第一不純的氣態(tài)二氧化碳從所述換熱器設備輸送到所述第一壓縮機設備的管道設備。37、根據(jù)權利要求36的裝置，包括.-用于將貧二氧化碳蒸汽從所述相分離器輸送到所述換熱器設備以冷卻來制備部分冷凝的貧二氧化碳流體的設備；用于將部分冷凝的貧二氧化碳流體相分離以制備第二不純的液體二氧化碳和二氧化碳戯的另一相分離器；用于將部分冷凝的貧二氧化碳流體從所述換熱器設備輸送到所述另一相分離器的管道設備；用于膨脹第二不純的液體二氧化碳以制備膨脹后的第二不純的液體二氧化碳的第三減壓設備；用于將第二不純的液體二氧化碳從所述另一相分離器輸送到所述第三減壓設備的管道設備；及用于將膨脹后的第二不純的二氧化碳輸送到所述換熱器設備以蒸發(fā)來提供該方法的冷凍負荷及第二不純的氣態(tài)二氧化碳的設備。38、根據(jù)權利要求37的裝置，其中所述用于將第二不純的液體二氧化碳AAM述第二相分離器輸送到所述第三減壓設備的f^設備包括用于將第二不純的液體二氧化碳從所述第二相分離器輸送到所述換熱器設備以暖化來制備曖化的第二不純的液體二氧化碳的管道設備-,^^述換熱器設備中的至少一個流體通道；及用于將暖化的第二不純的液體二氧化碳從所述換熱器設備輸送到所述第三減壓設備的管道設備。39、根據(jù)權利要求37的皿，包括用于壓縮第二不純的氣態(tài)二氧化碳以制備壓縮后的第二不純的氣態(tài)二氧化碳的第二壓縮機設備；用于將第二不純的氣態(tài)二氧化碳從所述換熱設備輸送到所述第二壓縮機設備的，設備；及用于將壓縮后的第二不純的氣態(tài)二氧化碳從所述第二壓縮機設備輸送到所述用于將第一不純的氣態(tài)二氧化碳輸送到所述第一壓縮機的管道設備的管道設備。40、根據(jù)權利要求31的裝置，包括用于閃蒸二氧化碳底液以制備在第三壓力下的二氧化碳蒸汽和液體二氧化碳的閃蒸罐；用于將二氧化碳底^/人塔系統(tǒng)輸送到閃蒸罐的難設備；用于將二氧化碳蒸汽從閃蒸罐輸送到換熱器設備以暖化來制備二氧化碳循環(huán)氣的管道設備；及用于將二氧化碳循環(huán)氣作為至少一部分所述不純的二氧化碳氣體循環(huán)回第一壓縮機設備的設備。41、根據(jù)權利要求40的裝置，其中所述用于循環(huán)二氧化碳循環(huán)氣的管道設備包括用于壓縮二氧化碳循環(huán)氣以制備在所述第一壓力下的壓縮后的二氧化碳循環(huán)氣的第三壓縮機設備；用于將二氧化碳循環(huán)氣從所述換熱器設備輸送到所述第三壓縮機設備的管道設備；及用于將壓縮后的二氧化碳循環(huán)氣作為至少一部分所述不純的二氧化碳氣體循環(huán)回所述第一壓縮機設備的，設備。全文摘要通過在傳質分離塔系統(tǒng)通過分離式膨脹，純化含有選自氧氣(“O₂”)和一氧化碳(“CO”)的第一雜質的不純的二氧化碳(“CO₂”)。不純的二氧化碳可以來自，例如，含氧燃料燃燒過程的煙氣或氫氣(“H₂”)PSA系統(tǒng)的廢氣。文檔編號F25J3/02GK101231130SQ20081000958公開日2008年7月30日申請日期2008年1月23日優(yōu)先權日2007年1月23日發(fā)明者R·J·阿拉姆,V·懷特申請人:氣體產品與化學公司