液态二氧化碳的制备系统及液态二氧化碳的制备方法与流程

本发明涉及二氧化碳制备，特别涉及一种液态二氧化碳的制备系统及液态二氧化碳的制备方法。

背景技术：

1、以煤为原料生产甲醇或合成氨这些化学品时，得到的粗合成气中含有大量的co2，在这些化学品的生产过程中往往需要将粗合成气中的co2脱除，即脱碳操作。现有甲醇厂采用物理吸收法的低温甲醇洗或者化学吸收法的醇胺法或者变压吸附(psa)法脱除co2，采用低温甲醇洗法以冰机制冷系统的液氨提供低温冷量，使甲醇溶液在低温下对合成气中二氧化碳进行溶解吸收，之后再通过高温将co2从甲醇溶液中解析出来使甲醇溶液热再生，工艺复杂，生产运行成本及能耗较高，不利于节能降耗。如采用溶剂吸收法之一的mdea法脱除二氧化碳，它是以可逆的化学反应为基础，以碱性溶剂为吸收剂的脱酸气方法，溶剂与原料气中的酸组分(主要是h2s和co2)反应而生成化合物；吸收了酸气的富液在升高温度、降低压力的条件下又能分解而放出酸气，从而实现溶剂的再生利用，该方法不但消耗大量蒸汽，而且溶剂具有一定的腐蚀性。无论采用哪种方法，都是将合成气中的二氧化碳脱除后成为解析气体，co2解析出来之后为气体，将合成气中的二氧化碳由高压变为低压，还需继续加压净化、液化才能生产出液态二氧化碳。

2、但是，上述低温甲醇洗、醇胺法等装置对粗合成气进行脱碳的过程复杂，且co2并没有作为资源被利用，从而导致成本及能耗较高。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种成本较低的液态二氧化碳的制备系统及液态二氧化碳的制备方法，以解决现有技术中的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供一种液态二氧化碳的制备系统，包括：

3、干燥设备，其用于接收并干燥粗合成气；

4、压缩机，其用于压缩混合制冷剂而提供带有压力的混合制冷剂；

5、换热设备，其包括相互独立并能够热交换的第一冷量通道、第二冷量通道、第一介质通道、第二介质通道、第三介质通道以及气体通道；所述气体通道设置于所述干燥设备的下游，以接收所述粗合成气；所述第二介质通道的出口与所述第一冷量通道连通；

6、制冷剂处理设备，其设置于所述压缩机的下游，接收所述混合制冷剂并进行冷却以及分离处理，分别得到气体制冷剂和液体制冷剂；所述制冷剂处理设备还与所述第一介质通道连通，以提供所述气体制冷剂，所述制冷剂处理设备还与所述第二介质通道连通，以提供所述液体制冷剂；

7、冷凝器，其与所述第一介质通道连通，以接收所述气体制冷剂并交换冷量；所述冷凝器还与所述第一冷量通道连通以提供冷凝后的气体制冷剂；

8、精馏塔，其设置于所述气体通道的下游，以接收所述粗合成气并进行精馏而分别得到混合气和液态二氧化碳；所述精馏塔与所述冷凝器连通而将所述混合气输送至所述冷凝器内冷凝而得到气液混合物；所述精馏塔还与所述第三介质通道的入口连通，以输送所述液态二氧化碳；

9、分离设备，其设置于所述冷凝器的下游，以接收并分离所述气液混合物而得到分离气和分离液；所述分离设备还与所述第二冷量通道连通，以提供所述分离气而提供冷量；

10、液碳储罐，其设置于所述第三介质通道的出口，以接收降温后的液态二氧化碳并储存。

11、在其中一实施方式中，所述分离设备的底部还与所述精馏塔的顶部连通，以将所述分离液输送至所述精馏塔内再次精馏。

12、在其中一实施方式中，所述换热设备包括热段和冷段；

13、所述第一冷量通道、所述第二冷量通道、所述第一介质通道和所述气体通道同时设置于所述热段和所述冷段内；

14、所述第二介质通道和所述第三介质通道设置于所述热段内。

15、在其中一实施方式中，所述热段内还设有第四介质通道，所述第四介质通道的入口与所述压缩机连通，所述第一介质通道的出口与所述制冷剂处理设备连通。

16、在其中一实施方式中，所述制冷剂处理设备包括再沸器和分离器；

17、所述再沸器设置于所述精馏塔内的底部，所述再沸器的入口与所述第四介质通道的出口连通；

18、所述分离器与所述再沸器的出口连接，所述分离器分离出所述气体制冷剂和所述液体制冷剂。

19、在其中一实施方式中，所述第一介质通道的出口与所述冷凝器之间还设有第一减压阀；

20、所述第二介质通道的出口与所述第一冷量通道之间还设有第二减压阀；

21、所述第三介质通道的出口与所述液碳储罐之间还设有第三减压阀。

22、在其中一实施方式中，所述混合制冷剂包括异戊烷、丙烯、乙烯、甲烷和异丁烷中的至少两种；

23、所述压缩机采用离心式、螺杆式或往复式。

24、在其中一实施方式中，所述换热设备采用铝制板翅式；

25、所述精馏塔采用归整填料塔、筛板塔或浮阀塔。

26、在其中一实施方式中，所述粗合成气经所述干燥设备干燥后，其中的水分小于等于1ppm；

27、所述气体通道与所述精馏塔的中部连接。

28、本发明还提供一种液态二氧化碳的制备方法，包括以下步骤：

29、压缩混合制冷剂得到带有压力的混合制冷剂，并对所述混合制冷剂进行冷却以及气液分离处理，而分别得到气体制冷剂和液体制冷剂气体；

30、对所述气体制冷剂进行冷却处理，并将冷却处理后的气体制冷剂输送至换热设备的冷量通道；对所述液体制冷剂进行冷却处理后输送至上述冷量通道；

31、干燥粗合成气，并将干燥后的粗合成气输送至换热设备的气体通道内，与所述冷量通道内的气体制冷剂进行热交换；

32、将吸收冷量后的粗合成气进行精馏处理而分别得到混合气和液态二氧化碳；

33、所述混合气经冷凝分离后进入所述换热设备回收冷量，所述液态二氧化碳进入所述换热设备吸收冷量降低温度并经减压后输送至液碳储罐进行储存。

34、由上述技术方案可知，本发明的优点和积极效果在于：

35、本发明摈弃了传统的先以物理吸收或化学吸收法脱除合成气中二氧化碳再将脱除的二氧化碳加压液化提纯的方法，改为通过混合制冷剂进入换热设备提供冷量，粗合成气吸收换热设备中混合制冷剂提供的冷量并通过精馏而分离得到液态二氧化碳，即以一部法在深冷状态下分离并液化生产二氧化碳，设备投资小、能耗低。

技术特征：

1.一种液态二氧化碳的制备系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的液态二氧化碳的制备系统，其特征在于，所述分离设备的底部还与所述精馏塔的顶部连通，以将所述分离液输送至所述精馏塔内再次精馏。

3.根据权利要求1所述的液态二氧化碳的制备系统，其特征在于，所述换热设备包括热段和冷段；

4.根据权利要求3所述的液态二氧化碳的制备系统，其特征在于，所述热段内还设有第四介质通道，所述第四介质通道的入口与所述压缩机连通，所述第四介质通道的出口与所述制冷剂处理设备连通。

5.根据权利要求4所述的液态二氧化碳的制备系统，其特征在于，所述制冷剂处理设备包括再沸器和分离器；

6.根据权利要求1所述的液态二氧化碳的制备系统，其特征在于，所述第一介质通道的出口与所述冷凝器之间还设有第一减压阀；

7.根据权利要求1所述的液态二氧化碳的制备系统，其特征在于，所述混合制冷剂包括异戊烷、丙烯、乙烯、甲烷和异丁烷中的至少两种；

8.根据权利要求1所述的液态二氧化碳的制备系统，其特征在于，所述换热设备采用铝制板翅式；

9.根据权利要求1所述的液态二氧化碳的制备系统，其特征在于，所述粗合成气经所述干燥设备干燥后，其中的水分小于等于1ppm；

10.一种液态二氧化碳的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明提供一种液态二氧化碳的制备系统及液态二氧化碳的制备方法。液态二氧化碳的制备系统包括干燥设备、压缩机、换热设备、制冷剂处理设备、冷凝器、精馏塔、分离设备和液碳储罐。换热设备包括相互独立并能够热交换的第一冷量通道、第二冷量通道、第一介质通道、第二介质通道、第三介质通道以及气体通道；制冷剂处理设备设置于压缩机的下游；冷凝器与第一介质通道连通，以接收气体制冷剂并冷凝处理；精馏塔设置于气体通道的下游，以接收粗合成气并进行精馏而分别得到混合气和液态二氧化碳；精馏塔还与第三介质通道的入口连通，以输送液态二氧化碳；液碳储罐设置于第三介质通道的出口，以接收降温后的液态二氧化碳并储存。

技术研发人员：赵德泉,李东,陈丽艳
受保护的技术使用者：中集安瑞科投资控股（深圳）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15