一种干冰机尾气提纯二氧化碳装置的制作方法

1.本实用新型涉及干冰生产领域。更具体地说，本实用新型涉及一种干冰机尾气提纯二氧化碳装置。


背景技术：

2.在干冰生产领域中，采用不同结构形式的尾气提纯二氧化碳装置来实现干冰机尾气回收提纯是众所周知的。在研究和实现干冰机尾气回收提纯的过程中，发明人发现现有技术中的尾气提纯二氧化碳装置至少存在如下问题：
3.干冰机生产干冰的过程中约有40％的二氧化碳形成固体干冰，其余约60％的二氧化碳以气体状态从装置排出形成干冰尾气，该部分气体二氧化碳浓度在99％以上，可以用来制备液体二氧化碳循环使用。现有的装置结构复杂，成本较高，影响其使用的效率和实用性，同时其提纯的液体二氧化碳纯度较低。
4.有鉴于此，实有必要开发一种干冰机尾气提纯二氧化碳装置，用以解决上述问题。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的不足之处，本实用新型的主要目的是，提供一种干冰机尾气提纯二氧化碳装置，其结构简单，易于操作，通过低温回热器及高温回热器充分利用干冰机排放的冷量，降低能耗，同时对干冰机尾气中二氧化碳的提纯效果较好，提纯的二氧化碳纯度高，具有广阔的市场应用价值。
6.本实用新型的另一个目的是，提供一种干冰机尾气提纯二氧化碳装置，其
7.为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种干冰机尾气提纯二氧化碳装置，包括：干冰机；
8.尾气提纯机构，其与所述干冰机的排放端相连通；
9.存储罐，其与所述尾气提纯机构相连通；以及
10.控制器；
11.其中，所述尾气提纯机构包括：低温回热器、高温回热器、二氧化碳缓冲压缩机、催化器、冷却器、吸附再生组件及精馏组件；
12.所述干冰机、所述低温回热器、所述高温回热器、所述二氧化碳缓冲压缩机、所述催化器、所述冷却器、所述吸附再生组件、所述精馏组件及所述存储罐依次连通。
13.优选的是，所述低温回热器包括：第一吸热通道及第一冷却通道；
14.所述高温回热器包括：第二吸热通道及第二冷却通道；
15.其中，所述干冰机的排放端与所述第一吸热通道的输入端相连通，所述第一吸热通道的输出端与所述第二吸热通道的输入端相连通，所述第二吸热通道的输出端与所述二氧化碳缓冲压缩机相连通。
16.优选的是，所述吸附再生组件包括：第一吸附器；以及第二吸附器；
17.其中，所述第一吸附器的输入端及所述第二吸附器的输入端均与所述第二冷却通
道的输出端相连通，所述第一吸附器的输出端及所述第二吸附器的输出端均与所述第一冷却通道的输入端相连通。
18.优选的是，所述第一吸附器的输入端与所述第二冷却通道的输出端之间设有第一开关阀，所述第二吸附器的输入端与所述第二冷却通道的输出端之间设有第二开关阀；
19.所述第一吸附器的输出端与所述第一冷却通道的输入端之间设有第三开关阀，所述第二吸附器的输出端与所述第一冷却通道的输入端之间设有第四开关阀。
20.优选的是，所述第一吸附器的输出端及所述第二吸附器的输出端还与放空器相连通；
21.其中，所述第一吸附器的输出端与放空器之间设有第五开关阀；所述第二吸附器的输出端与放空器之间设有第六开关阀。
22.优选的是，所述精馏组件包括：精馏塔，其包括上部空间及下部空间；
23.设于所述精馏塔下部空间的再沸器；以及
24.设于所述精馏塔上部空间的冷凝器；
25.其中，所述再沸器的输入端与所述第一冷却通道的输出端相连通，所述再沸器的输出端与所述精馏塔的上部空间相连通，所述精馏塔的上部空间还与所述第一吸热通道的输入端相连通。
26.优选的是，所述精馏组件还包括：低温冷冻机，所述低温冷冻机与所述精馏塔上部空间相连通，所述低温冷冻机为所述冷凝器提供冷量。
27.优选的是，还包括：再生加热器，所述再生加热器的输入端与所述第二吸热通道的输出端相连通，所述再生加热器的输出端分别与所述第一吸附器的输入端及所述第二吸附器的输入端相连通。
28.优选的是，所述再生加热器的输出端与所述第一吸附器的输入端之间设有第七开关阀，所述再生加热器的输出端与所述第二吸附器的输入端之间设有第八开关阀。
29.上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：
30.本实用新型供了一种干冰机尾气提纯二氧化碳装置，其结构简单，易于操作，通过低温回热器及高温回热器充分利用干冰机排放的冷量，降低能耗，同时对干冰机尾气中二氧化碳的提纯效果较好，提纯的二氧化碳纯度高，具有广阔的市场应用价值。
31.本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
32.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本实用新型的一些实施例，而非对本实用新型的限制，其中：
33.图1为本实用新型的一实施方式中干冰机尾气提纯二氧化碳装置的结构示意图。
具体实施方式
34.下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不
是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
35.在附图中，为清晰起见，可对形状和尺寸进行放大，并将在所有图中使用相同的附图标记来指示相同或相似的部件。
36.除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实用新型专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
37.在下列描述中，诸如中心、厚度、高度、长度、前部、背部、后部、左边、右边、顶部、底部、上部、下部等用词是相对于各附图中所示的构造进行定义的，特别地，“高度”相当于从顶部到底部的尺寸，“宽度”相当于从左边到右边的尺寸，“深度”相当于从前到后的尺寸，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化，所以，也不应当将这些或者其他的方位用于解释为限制性用语。
38.涉及附接、联接等的术语(例如，“连接”和“附接”)是指这些结构通过中间结构彼此直接或间接固定或附接的关系、以及可动或刚性附接的关系，除非以其他方式明确地说明。
39.根据本实用新型的一实施方式结合图1的示出，可以看出，干冰机尾气提纯二氧化碳装置，其包括：干冰机1；
40.尾气提纯机构2，其与所述干冰机1的排放端相连通；
41.存储罐3，其与所述尾气提纯机构2相连通；以及
42.控制器；
43.其中，所述尾气提纯机构2包括：低温回热器21、高温回热器22、二氧化碳缓冲压缩机23、催化器24、冷却器25、吸附再生组件26及精馏组件27；
44.所述干冰机1、所述低温回热器21、所述高温回热器22、所述二氧化碳缓冲压缩机23、所述催化器24、所述冷却器25、所述吸附再生组件26、所述精馏组件27及所述存储罐3依次连通。
45.在优选的实施方式中，所述二氧化碳缓冲压缩机23不带有末级冷却器，使得压缩后尾气中带有的热量直接被催化器24利用，进一步使得不需要增设电加热器，降低了能耗。
46.进一步，所述低温回热器21包括：第一吸热通道211及第一冷却通道 212；
47.所述高温回热器22包括：第二吸热通道221及第二冷却通道222；
48.其中，所述干冰机1的排放端与所述第一吸热通道211的输入端相连通，所述第一吸热通道211的输出端与所述第二吸热通道221的输入端相连通，所述第二吸热通道221的输出端与所述二氧化碳缓冲压缩机23相连通。
49.进一步，所述吸附再生组件26包括：第一吸附器261；以及第二吸附器 262；
50.其中，所述第一吸附器261的输入端及所述第二吸附器262的输入端均与所述第二
冷却通道222的输出端相连通，所述第一吸附器261的输出端及所述第二吸附器262的输出端均与所述第一冷却通道212的输入端相连通。
51.进一步，所述第一吸附器261的输入端与所述第二冷却通道222的输出端之间设有第一开关阀2611，所述第二吸附器262的输入端与所述第二冷却通道222的输出端之间设有第二开关阀2621；
52.所述第一吸附器261的输出端与所述第一冷却通道212的输入端之间设有第三开关阀2612，所述第二吸附器262的输出端与所述第一冷却通道212 的输入端之间设有第四开关阀2622。
53.在优选的实施方式中，所述第一开关阀2611、第二开关阀2621、第三开关阀2612及第四开关阀2622均与所述控制电连接，所述控制器控制所述第一开关阀2611、第二开关阀2621、第三开关阀2612及第四开关阀2622开启及关闭。
54.可理解的是，所述控制器控制第一开关阀2611、第二开关阀2621、第三开关阀2612及第四开关阀2622的开启及关闭，可控制尾气分别进入所述第一吸附器261及第二吸附器262吸附再生，使得所述第一吸附器261及第二吸附器262交替使用，提高了工作效率。
55.进一步，所述第一吸附器261的输出端及所述第二吸附器262的输出端还与放空器29相连通；
56.其中，所述第一吸附器261的输出端与放空器29之间设有第五开关阀 2613；所述第二吸附器262的输出端与放空器29之间设有第六开关阀2623。
57.在优选的实施方式中，所述第五开关阀2613及所述第六开关阀2623均与所述控制器电连接，所述控制器控制所述第五开关阀2613及所述第六开关阀2623开启及关闭。
58.可理解的是，所述第一吸附器261及所述第二吸附器262吸附饱和后，可通过所述放空器29进行放空，以使得所述第一吸附器261及所述第二吸附器262持续使用，提高工作效率。
59.进一步，所述精馏组件27包括：精馏塔271，其包括上部空间及下部空间；
60.设于所述精馏塔271下部空间的再沸器272；以及
61.设于所述精馏塔271上部空间的冷凝器273；
62.其中，所述再沸器272的输入端与所述第一冷却通道212的输出端相连通，所述再沸器272的输出端与所述精馏塔271的上部空间相连通，所述精馏塔271的上部空间还与所述第一吸热通道211的输入端相连通。
63.进一步，所述精馏组件27还包括：低温冷冻机274，所述低温冷冻机274 与所述精馏塔271上部空间相连通，所述低温冷冻机274为所述冷凝器273 提供冷量。
64.进一步，还包括：再生加热器28，所述再生加热器28的输入端与所述第二吸热通道221的输出端相连通，所述再生加热器28的输出端分别与所述第一吸附器261的输入端及所述第二吸附器262的输入端相连通。
65.进一步，所述再生加热器28的输出端与所述第一吸附器261的输入端之间设有第七开关阀2614，所述再生加热器28的输出端与所述第二吸附器262 的输入端之间设有第八开关阀2624。
66.在优选的实施方式中，所述第七开关阀2614及所述第八开关阀2624均与所述控制器电连接，所述控制器控制，所述第七开关阀2614及所述第八开关阀2624的开启及关闭。
67.可理解的是，干冰机排放尾气组分比为：co≤10ppm；h2o≤20ppm； h2≤5ppm；o2≤150ppm；n2≤650ppm；其余co2排放尾气的压力为10kpa；排放尾气的温度为
‑
55℃～
‑
60℃。
68.综上所述，所述干冰机尾气提纯二氧化碳装置的工作流程为：
69.所述干冰机1排放的尾气进入所述低温回热器21的第一吸热通道211内，在所述第一吸热通道211内初步复热，尾气初步复热后温度升至
‑
10～0℃，在排入所述高温回热器22的第二吸热通道221，在所述第二吸热通道221内进一步复热，尾气进一步复热后温度升至10～20℃，之后进入所述二氧化碳缓冲压缩机23内，尾气经所述氧化碳缓冲压缩器23压缩装置压缩至气压为 2.0～2.5mpa，温度升至130～150℃，压缩后的尾气进入所述催化器24，经所述催化器24催化后，尾气中的co、h2含量降低至1ppm以下，催化后的尾气进入冷却器25，经所述冷却器25冷却后温度降至40℃左右，在进入所述高温回热器22的第二冷却通道222内，催化后的尾气在所述第二冷却通道 222内吸收所述第二吸热通道221内尾气的冷量，从而进一步冷却，冷却后的温度为5～10℃，之后进入所述第一吸附器261或第二吸附器262；
70.所述控制器分别控制所述第一开关阀2611、所述第三开关阀2612开启，控制所述第二开关阀2621、第四开关阀2622、第五开关阀2613及第六开关阀2623关闭，以使得冷却后的尾气首先进入第一吸附器261，冷却后的尾气在所述第一吸附器261内吸附，以去除冷却后尾气中co2、h2o，使得吸附后的尾气中co2含量降低至1ppm、h2o含量降低至
‑
70
°
以下，经吸附后的尾气再进入所述低温回热器21的第一冷却通道212内，在所述第一冷却通道 212内吸收所述第一吸热通道211内尾气的冷量，从而进一步冷却至
ꢀ‑
13～
‑
15℃，此时尾气温度冷却到饱和状态；
71.冷却至饱和状态的尾气进入位于精馏塔271下部空间的再沸器272，在所述再沸器272中进一步被冷却为液态状，同时为所述精馏塔271上升蒸汽提供热量，液态状的尾气进入精馏塔271上部空间参与精馏，在精馏塔271 的上部空间中，液态状的尾气吸收热量，气化为气体参与精馏塔精馏，精馏塔271底部空间到高纯度的液态状的co2，之后在进入存储罐3保存；
72.同时所述精馏塔271上部空间连通有低温冷冻机274，所述低温冷冻机 274为所述冷凝器273提供冷量，精馏塔271上部空间中的大部分气体经冷凝器冷却后作为回流液在精馏塔上部空间中继续参与精馏，另一部分气筒通过低温回热器21的第一吸热通道211、高温回热器的第二吸热通道221复热，在进入再生加热器28进一步加热，之后在进入所述第一吸附器261或第二吸附器262内对吸附器再生；
73.当所述第一吸附器261吸附饱和后，所述控制器控制所述第一开关阀 2611、所述第三开关阀2612及第八开关阀2624关闭，控制所述第二开关阀 2621、第四开关阀2622、第五开关阀2613及第七开关阀2614开启，冷却后的尾气进入所述第二吸附器262吸附，精馏塔顶来的再生气经再生加热器28 加热进入所述第一吸附器261内进行再生，再生完成后，所述第一吸附器261 内的h2o、co2及再生气体通过放空器29放空；当第二吸附器262吸附饱和后，所述控制器控制所述第一开关阀2611、所述第三开关阀2612、第六开关阀2623及第八开关阀2624开启，控制所述第二开关阀2621、第四开关阀 2622、第五开关阀2613及第七开关阀2614关闭，冷却后的尾气在进入所述第一吸附器261吸附，精馏塔顶来的再生气经再生加热器28加热进入所述第二吸附器262内进行再生，再生完成后，所述第二吸附器262内的
h2o、co2 及再生气体通过放空器29放空；使得所述第一吸附器261及所述第二吸附器 262交替使用，提高工作效率。
74.这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本实用新型的说明的。对本实用新型的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
75.尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。