二氧化碳精餾減排工藝及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于精餾二氧化碳并減少排放廢氣中的二氧化碳的工藝及實現(xiàn)該工藝所采用的裝置。
【背景技術】
[0002]由于二氧化碳較其他組分氣體(如氮氣、氫氣、氧氣等)，其固化溫度高得多，極易造成凍結現(xiàn)象，故在二氧化碳精餾提純工藝中，為保證精餾過程的連續(xù)穩(wěn)定運行，必須確保精餾溫度在該精餾條件下二氧化碳的固化溫度以上方可執(zhí)行，且需要設置一定的溫度余量。這樣的工藝會造成精餾塔塔頂排放的廢氣中二氧化碳濃度較高(一般大于30%)，塔底二氧化碳的回收率相對降低。
[0003]目前，為了降低塔頂廢氣中的二氧化碳濃度所采用的減排工藝主要有:提高精餾塔操作壓力法。該方法通過提高精餾塔內的操作壓力來提高二氧化碳的冷凝溫度，從而有利于二氧化碳冷凝，進而減少廢氣中二氧化碳的排放量，可以在一定程度上降低廢氣中的二氧化碳濃度。然而，提高精餾塔壓力相應的能耗及成本均會增加，經濟性不高，且操作壓力升高也不利于精餾塔的安全操作。
[0004]隨著二氧化碳提純規(guī)模的日益擴大，為了維護生態(tài)平衡，減少二氧化碳排放刻不容緩，因此必須開發(fā)新的二氧化碳減排工藝和裝置。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種能夠減少排放廢氣中二氧化碳濃度的二氧化碳精餾減排工藝及裝置。
[0006]為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是:
一種二氧化碳精餾減排工藝，用于二氧化碳精餾并減少排放廢氣中的二氧化碳濃度，所述的工藝為:將二氧化碳精餾塔塔頂排放的廢氣通入冷凝蒸發(fā)器中冷凍，使所述的廢氣中的二氧化碳凍結在所述的冷凝蒸發(fā)器中成為二氧化碳固體，再復熱所述的二氧化碳固體，使其液化為液體二氧化碳后回流至所述的二氧化碳精餾塔中繼續(xù)精餾。
[0007]通過通入所述的冷凝蒸發(fā)器中的冷源冷凍所述的廢氣。
[0008]通過通入所述的冷凝蒸發(fā)器中的二氧化碳液體復熱所述的二氧化碳固體，所述的液體二氧化碳來源于所述的二氧化碳精餾塔塔底。
[0009]所述的冷凍和所述的復熱在多個所述的冷凝蒸發(fā)器中交替進行。
[0010]一種上述二氧化碳精餾減排工藝采用的裝置，包括二氧化碳精餾塔、設置于所述的二氧化碳精餾塔塔頂以交替進行冷凍和復熱的的多個冷凝蒸發(fā)器，所述的冷凝蒸發(fā)器的進氣口與所述的二氧化碳精餾塔塔頂?shù)膹U氣出口經過排氣閥相連接，所述的冷凝蒸發(fā)器的出氣口經過出氣閥而形成排放口，所述的冷凝蒸發(fā)器中分別設置有供所述的冷凍所需的冷源循環(huán)的冷源通路和供所述的復熱所需的熱源循環(huán)的熱源通路。
[0011]所述的冷凝蒸發(fā)器為板式換熱器或帶填料的換熱器。
[0012]所述的二氧化碳精餾塔塔底連接至所述的冷凝蒸發(fā)器形成所述的熱源通路，從而將所述的二氧化碳精餾塔塔底的液體二氧化碳作為所述的熱源。
[0013]由于上述技術方案運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有下列優(yōu)點:本發(fā)明的工藝和裝置能夠使精餾塔頂排放的廢氣中二氧化碳的濃度降低至1%以內，且成本和能耗較低，達到了資源綜合利用的目的。
【附圖說明】
[0014]附圖1為本發(fā)明的二氧化碳精餾減排裝置的示意圖。
[0015]以上附圖中:
1、二氧化碳精餾塔；2、冷凝蒸發(fā)器；3、排放口 ；4、排氣閥；5、出氣閥；6、冷源通路；7、熱源通路；8、控制閥；9、節(jié)流閥；10、液體二氧化碳出口。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖所示的實施例對本發(fā)明作進一步描述。
[0017]實施例一:一種二氧化碳精餾減排裝置，用于二氧化碳精餾并減少排放廢氣中的二氧化碳濃度，如附圖1所示，其包括一個二氧化碳精餾塔I以及設置在該二氧化碳精餾塔I頂部的若干個冷凝蒸發(fā)器2。本實施例中，設置兩個冷凝蒸發(fā)器2，這兩個冷凝蒸發(fā)器2并聯(lián)設置。每個冷凝蒸發(fā)器2均具有進氣口和出氣口，進氣口通過進氣管路與二氧化碳精餾塔I塔頂?shù)膹U氣出口相連接，進氣管路上設置有排氣閥4 ;而出氣口則連接排氣管路而形成排放口 3，排氣管路上設置有出氣閥5。各個排氣閥4和出氣閥5均可以通過控制系統(tǒng)來控制其開閉。
[0018]這兩個冷凝蒸發(fā)器2用于交替進行冷凍和復熱這兩個過程，因此，每個冷凝蒸發(fā)器2中均設置有供冷凍所需的冷源循環(huán)的冷源通路6和供復熱所需的熱源循環(huán)的熱源通路
7。冷源通路6與冷源相連接，并連接至冷凝蒸發(fā)器2中，從而可以向冷凝蒸發(fā)器2提供冷源。熱源通路7由二氧化碳精餾塔I塔底連接至冷凝蒸發(fā)器2后再引出冷凝蒸發(fā)器2而形成，引至冷凝蒸發(fā)器2的管路上的管路上設置有控制閥8，引出冷凝蒸發(fā)器2后的管路上設置有節(jié)流閥9，并在引出管路后端形成液體二氧化碳產品10，從而其將二氧化碳精餾塔I塔底的液體二氧化碳作為熱源應用于冷凝蒸發(fā)器2的復熱。
[0019]上述二氧化碳精餾減排裝置中的冷凝蒸發(fā)器2可以采用板式換熱器或帶填料的換熱器。
[0020]上述二氧化碳精餾減排裝置進行二氧化碳減排精餾的工藝為:將二氧化碳精餾塔I塔頂排放的廢氣通入冷凝蒸發(fā)器2中冷凍，使廢氣中的二氧化碳凍結在冷凝蒸發(fā)器2中成為二氧化碳固體，再復熱二氧化碳固體，使其液化為液體二氧化碳后回流至二氧化碳精餾塔I中繼續(xù)精餾。
[0021]具體的，在兩個冷凝蒸發(fā)器2中交替進行冷凍和復熱過程，以附圖1中左側的冷凝蒸發(fā)器2進行冷凍、右側的冷凝蒸發(fā)器2進行復熱為例，向左側的冷凝蒸發(fā)器2中通入冷源，二氧化碳精餾塔I塔頂排出的含有二氧化碳組分的廢氣上升至該位于左側的正在進行冷凍過程的冷凝蒸發(fā)器2中，通過通入冷凝蒸發(fā)器2中的冷源將其中的二氧化碳凍結在換熱器內板式結構或填料結構的表面而成為固體，隨著冷凍的進行，左側冷凝蒸發(fā)器2中的氣體流通阻力逐漸增加。通過檢測裝置來監(jiān)測其中的阻力，以便在阻力達到一定值時進行切換。切換后，左側的冷凝蒸發(fā)器2進行復熱、而右側的冷凝蒸發(fā)器2進行冷凍。復熱時，由二氧化碳精餾塔I塔底獲得的液體二氧化碳進入左側的冷凝蒸發(fā)器2中，與凍結的二氧化碳換熱后由液體二氧化碳產品10流出，使左側冷凝蒸發(fā)器2內凍結的二氧化碳融化為二氧化碳液體，繼而由自身重力作用回流至二氧化碳精餾塔I內再精餾。右側冷凝蒸發(fā)器2中的冷凍和復熱過程與上述過程相同，當左側的冷凝蒸發(fā)器2進行冷凍時，右側的冷凝蒸發(fā)器2進行復熱；當左側的冷凝蒸發(fā)器2進行復熱時，右側的冷凝蒸發(fā)器2進行冷凍，從而實現(xiàn)冷凍和復熱的交替。
[0022]通過上述裝置及工藝，可以使由排放口 3排放出的廢氣中二氧化碳濃度降低至1%以下。該工藝具有以下特點:1、采用二氧化碳固化溫度相對較高的特點，在強度大、結構緊湊的板式換熱器或帶填料的換熱器表面凍結；2、采用兩臺冷凝蒸發(fā)器2切換運行，可以保證整套裝置的連續(xù)運轉；3、冷凝蒸發(fā)器2內固體二氧化碳富集的多少影響塔頂氣流通過冷凝蒸發(fā)器2的阻力，通過阻力的大小變化決定切換排氣閥4和出氣閥5 ;4、由于塔底產品液體二氧化碳較塔頂氣體溫度較高，可以利用節(jié)流前的塔底產品液體復熱頂部的冷凝蒸發(fā)器2，使凝結在冷凝蒸發(fā)器2中的固體二氧化碳液化，再次回流至塔內，從而充分利用熱源和冷源，達到資源的綜合利用。
[0023]上述實施例只為說明本發(fā)明的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人士能夠了解本發(fā)明的內容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種二氧化碳精餾減排工藝，用于二氧化碳精餾并減少排放廢氣中的二氧化碳濃度，其特征在于:所述的工藝為:將二氧化碳精餾塔塔頂排放的廢氣通入冷凝蒸發(fā)器中冷凍，使所述的廢氣中的二氧化碳凍結在所述的冷凝蒸發(fā)器中成為二氧化碳固體，再復熱所述的二氧化碳固體，使其液化為液體二氧化碳后回流至所述的二氧化碳精餾塔中繼續(xù)精2.根據(jù)權利要求1所述的二氧化碳精餾減排工藝，其特征在于:通過通入所述的冷凝蒸發(fā)器中的冷源冷凍所述的廢氣。3.根據(jù)權利要求1所述的二氧化碳精餾減排工藝，其特征在于:通過通入所述的冷凝蒸發(fā)器中的二氧化碳液體復熱所述的二氧化碳固體，所述的液體二氧化碳來源于所述的二氧化碳精餾塔塔底。4.根據(jù)權利要求1或2或3所述的二氧化碳精餾減排工藝，其特征在于:所述的冷凍和所述的復熱在多個所述的冷凝蒸發(fā)器中交替進行。5.一種如權利要求1所述的二氧化碳精餾減排工藝采用的裝置，其特征在于:其包括二氧化碳精餾塔、設置于所述的二氧化碳精餾塔塔頂以交替進行冷凍和復熱的多個冷凝蒸發(fā)器，所述的冷凝蒸發(fā)器的進氣口與所述的二氧化碳精餾塔塔頂?shù)膹U氣出口經過排氣閥相連接，所述的冷凝蒸發(fā)器的出氣口經過出氣閥而形成排放口，所述的冷凝蒸發(fā)器中分別設置有供所述的冷凍所需的冷源循環(huán)的冷源通路和供所述的復熱所需的熱源循環(huán)的熱源通路。6.根據(jù)權利要求5所述的裝置，其特征在于:所述的冷凝蒸發(fā)器為板式換熱器或帶填料的換熱器。7.根據(jù)權利要求5或6所述的裝置，其特征在于:所述的二氧化碳精餾塔塔底連接至所述的冷凝蒸發(fā)器形成所述的熱源通路，從而將所述的二氧化碳精餾塔塔底的液體二氧化碳作為所述的熱源。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種二氧化碳精餾減排工藝，為：將二氧化碳精餾塔塔頂排放的廢氣通入冷凝蒸發(fā)器中冷凍，使廢氣中的二氧化碳凍結在冷凝蒸發(fā)器中成為二氧化碳固體，再復熱二氧化碳固體，使其液化為液體二氧化碳后回流至二氧化碳精餾塔中。一種上述二氧化碳精餾減排工藝采用的裝置，包括二氧化碳精餾塔、設置于二氧化碳精餾塔塔頂以交替進行冷凍和復熱的的多個冷凝蒸發(fā)器，冷凝蒸發(fā)器的進氣口與二氧化碳精餾塔塔頂?shù)膹U氣出口相連接，出氣口形成排放口，冷凝蒸發(fā)器中分別設置有供冷凍所需的冷源循環(huán)的冷源通路和供復熱所需的熱源循環(huán)的熱源通路。本發(fā)明能夠使精餾塔頂排放的廢氣中二氧化碳的濃度降低，且成本和能耗較低，達到了資源綜合利用的目的。
【IPC分類】B01D53/00, C01B31/20, B01D3/14
【公開號】CN104998513
【申請?zhí)枴緾N201510429035
【發(fā)明人】薛魯, 顏愛國, 雷青青, 周發(fā)州
【申請人】蘇州市興魯空分設備科技發(fā)展有限公司
【公開日】2015年10月28日
【申請日】2015年7月21日