一种低能耗二氧化碳干燥工艺的制作方法

本发明属于液体co2生产技术领域，具体涉及一种低能耗二氧化碳干燥工艺。

背景技术：

二氧化碳在制备使用时，需要将其进行干燥除水，现有技术中，利用两塔分子筛变温吸附(tsa)干燥工艺，分子筛再生采用外部的蒸汽或电加热空气加热分子筛床层，再利用co2提纯塔放空干气(co2含量40～90％)对分子筛床层吹冷，吹冷后的气体直接放空。

但是，现有技术中存在较多得缺陷，(1)co2利用率低，吹冷后的co2放空导致co2收率低；(2)能耗高，需要电加热或蒸汽加热再生气；(3)设备多，需要多一台再生风机；(4)干燥和吹冷放空气直排大气，污染环境。

技术实现要素：

本发明目的在于解决现有技术中存在的上述技术问题，提供一种低能耗二氧化碳干燥工艺，通过利用压缩机将原料气体加压加温，然后通过末段冷却器降温后进行干燥，再生过程中，经过压缩机加温加压后再通过加热器(采用电或中压蒸汽)进行加热就可作为再生气体，大大节省了热能，从而大幅度降低了再生能耗，同时再生和吹冷后的气体全部返回末段冷却器入口，无废气外排，干燥过程co2无损失，提高了co2的利用率，降低了生产成本，且安全环保，实现了高浓度co2原料气生产液体co2系统放空气量小，吹冷时间短而导致再生周期短，且未采用再生风机，大大减少了加热器的面积，降低了设备投资，简化了工艺流程，实现了本发明工艺流程简单，运行能耗低，设备投资省，自动化程度高，操作简单。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种低能耗二氧化碳干燥工艺，其特征在于：包括如下步骤：

a、干燥操作

先打开切换阀门v5和切换阀门v11，原料气体经过压缩机加压升温，再经过末段冷却器冷却后从第一干燥塔上部进入，第一干燥塔内的分子筛床层将原料气体中的水分进行吸附，再从第一干燥塔的下部流入到干燥co2管道p21排出；

b、再生操作

1)第一干燥塔再生气加热

先打开切换阀门v1、切换阀门v12和切换阀门v3，原料气体经过压缩机加压升温，气体进入预干燥塔，脱除预干燥塔内分子筛床层中的水分后进入加热器(采用电或中压蒸汽)加热，加热后的气体从第一干燥塔的底部进入，加热分子筛床层并带走其水分，气体从第一干燥塔的上部排出返回到末段冷却器的入口，直至第一干燥塔的顶部排出的气体达到合适温度后，完成第一干燥塔的加热再生操作，接着关闭加热器，再关闭切换阀门v1和切换阀门v3；

2)第一干燥塔的吹冷操作

打开切换阀门v7和切换阀门v2，末段冷却器将冷却后的气体排出，从第一干燥塔的顶部进入，对其内的分子筛床层进行降温，同时，升温后的气体从第一干燥塔的下部排出，经过关闭的加热器后从预干燥塔的底部进入，同时对其内的分子筛床层进行降温，再从第一预干燥塔的顶部排出后返回到末段冷却器的入口处进行再次冷却，直至分子筛床层的温度下降到常温后，结束冷却；

c、循环操作

第一干燥塔再生结束后，先关闭切换阀门v7、切换阀门v2和切换阀门v12，再打开切换阀门v5和切换阀门v11，切换为第一干燥塔进行干燥操作，从而完成循环操作。本发明通过在前围板与侧边围板之间焊接第一圆弧板，在侧边围板和后围板之间焊接第二圆弧板，使得围板之间存在圆弧面，对操作人员起到保护作用；且能对侧边围板和后围板进行增强保护作用，使得在侧边围板和后围板的基础上整体增加厚度，防止侧边围板和后围板出现变形现象。

进一步，在步骤a中，第一干燥塔的具体干燥步骤为：先打开切换阀门v5和切换阀门v11，再将原料气体从含水co2管道p7流经压缩机加压升温到120℃～160℃，接着通过含水co2管道p8流入到末段冷却器中将原料气体冷却到40℃，接着通过含水co2管道p14进过切换阀门v5流入到吹冷气管道p15，原料气体从第一干燥塔的上部进入到第一干燥塔内的分子筛床层，然后分子筛床层将原料气体中的水分进行吸附，将干燥后的co2气体从干燥塔的底部排出，干燥后的气体通过干燥co2管道p23流经切换阀门v11至干燥co2管道p21排出。

进一步，当第一干燥塔干燥完成后，转入再生操作时，先打开切换阀门v6和切换阀门v9，使得第二干燥开始进行干燥工作，再关闭切换阀门v5和切换阀门v11，使得第一干燥塔停止干燥工作，从而使得第一干燥塔转入再生操作。

进一步，第二干燥塔的具体干燥步骤为：先打开切换阀门v6和切换阀门v9，再关闭切换阀门v5和切换阀门v11，使得第一干燥塔停止干燥作用工作，然后将原料气体从含水co2管道p7流经压缩机加压升温到120℃～160℃，接着通过含水co2管道p8流入到末段冷却器中将原料气体冷却到40℃，接着气体流经含水co2管道p9，从而进入到含水co2管道p16，接着经过切换阀门v6，原料气体从第二干燥塔的上部进入到第二干燥塔内分子筛床层，然后分子筛床层将原料气体中的水分进行吸附，将干燥后的co2气体从第二干燥塔的底部排出，干燥后的气体通过干燥co2管道p24流入到干燥co2管道p21排出。

进一步，在步骤b中，第一干燥塔再生气加热过程中，原料气体从含水co2管道p7流经压缩机加压升温到120℃～160℃，接着气体流经含水co2管道p8，部分气体继续流入到末段冷却器进行冷却后输送到第二干燥塔进行干燥，另一部分气体流入到再生气管道p12,通过切换阀门v1后进入到预干燥塔中，脱除预干燥塔内分子筛床层中的水分，气体进入到加热器中，通过加热器(采用电或中压蒸汽)将气体升温到220℃～250℃，加热后的气体流入到再生气管道p22，经过切换阀门v12后从第一干燥塔的下部进入到第一干燥塔的分子筛床层中，220℃～250℃的气体逐渐加热分子筛床层并带走分子筛床层中的水分，气体从第一干燥塔的顶部排出流经切换阀门v3后经过再生回气管道p18再进入到再生回气管道p11中，接着流入到再生气管道p13后返回到末段冷却器中，通过末端冷却气冷却，将气体温度冷却到40℃，同时将水分离出来，直到第一干燥塔的顶部排出气体温度达到150℃～220℃后，完成第一干燥塔的加热再生操作，接着关闭加热器，再关闭切换阀门v1和切换阀门v3。

进一步，在步骤b中，第一干燥塔的吹冷操作中，末段冷却器将40℃的气体排出到含水co2管道p8，部分气体继续流入到第二干燥塔进行干燥，另一部分气体流入到吹冷气管道p10经过切换阀门v7后进入到吹冷气管道p15，接着冷却气体从第一干燥塔的顶部进入，使得分子筛床层逐渐降温，同时，升温后的气体从第一干燥塔的下部排出，经过切换阀门v12后进入到再生气管道p22，接着经过停止工作的加热器后，从预干燥塔的底部进入，对预干燥塔内的分子筛床层进行降温，进一步升温的气体从预干燥塔的顶部排出，经过切换阀门v2后流入到再生气管道p13，最终返回到末段冷却器的入口处进行再次冷却，直至第一干燥塔内的分子筛床层与预干燥塔内的分子筛床层均下降到常温后，完成吹冷操作。

进一步，在步骤c中，循环操作过程中，当第一干燥塔再生完成后，关闭切换阀门v7、切换阀门v2和切换阀门v12，第一干燥塔可以正常进行干燥，而第二干燥塔内的分子筛床层内吸附的水量达到一定的量，干燥co2的水含量超过指标，接着打开切换阀门v5和切换阀门v11，切换为第一干燥塔进行干燥操作，接着关闭切换阀门v6和切换阀门v9，停止第二干燥塔的干燥操作，对第二干燥塔进行再生操作。

进一步，第二干燥塔再生的具体步骤：

1)第二干燥塔再生气加热

先打开切换阀门v1、切换阀门v10和切换阀门v4，原料气体从含水co2管道p7流经压缩机加压升温到120℃～160℃，接着气体流经含水co2管道p8，部分气体继续流入到末段冷却器进行冷却后输送到第一干燥塔进行干燥，另一部分气体流入到再生气管道p12,通过切换阀门v1后进入到预干燥塔中，脱除预干燥塔内分子筛床层中的水分后，气体进入到加热器中，通过加热器(采用电或中压蒸汽)将气体升温到220℃～250℃，加热后的气体流入到再生气管道p20，经过再生气管道p20流入到再生气管道p25，经过切换阀门v10后从第二干燥塔的下部进入到第二干燥塔的分子筛床层中，220℃～250℃的气体逐渐加热分子筛床层并带走分子筛床层中的水分，气体从第二干燥塔的顶部排出流经切换阀门v4后进入到再生回气管道p11中，接着流入到再生气管道p13后返回到末段冷却器中，通过末端冷却气冷却，将气体温度冷却到40℃，同时将水分离出来，直到第二干燥塔的顶部排出气体温度达到150℃～220℃后，完成第二干燥塔的加热再生操作，接着关闭加热器，再关闭切换阀门v1和切换阀门v4；

2)第二干燥塔的吹冷操作

打开切换阀门v8和切换阀门v2，末段冷却器将40℃的气体排出到含水co2管道p8，部分气体继续流入到第一干燥塔进行干燥，另一部分气体流入到吹冷气管道p10经过切换阀门v8后进入到吹冷气管道p17，接着冷却气体从第二干燥塔的顶部进入，使得分子筛床层逐渐降温，同时，升温后的气体从第一干燥塔的下部排出，经过切换阀门v10后进入到再生气管道p25，接着经过停止工作的加热器后，从预干燥塔的底部进入，对预干燥塔内的分子筛床层进行降温，进一步升温的气体从预干燥塔的顶部排出，经过切换阀门v2后流入到再生气管道p13，最终返回到末段冷却器的入口处进行再次冷却，直至第二干燥塔内的分子筛床层与预干燥塔内的分子筛床层均下降到常温后，完成吹冷操作，第二干燥塔可以进行正常干燥操作，同时第一干燥塔需要进行再生操作，第一干燥塔与第二干燥塔进行切换，从而完成循环操作。

进一步，在步骤b中，再生操作的工作压力为2.0mpa～4.0mpa(绝压)，工作温度为200℃～250℃。

本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：

本发明通过利用压缩机将原料气体加压加温，然后通过末段冷却器降温后进行干燥，再生过程中，经过压缩机加温加压后再通过加热器(采用电或中压蒸汽)进行加热就可作为再生气体，大大节省了热能，从而大幅度降低了再生能耗，同时再生和吹冷后的气体全部返回末段冷却器入口，无废气外排，干燥过程co2无损失，提高了co2的利用率，降低了生产成本，且安全环保，实现了高浓度co2原料气生产液体co2系统放空气量小，吹冷时间短而导致再生周期短，且未采用再生风机，大大减少了加热器的面积，降低了设备投资，简化了工艺流程，实现了本发明工艺流程简单，运行能耗低，设备投资省，自动化程度高，操作简单。

1、本发明工艺利用压缩机排出口的高温气体(120℃～160℃)，再经过加热器(采用电或中压蒸汽)加热到220℃～250℃从而成为再生气体，而现有技术中需要将气体从30℃加温到220℃，节省了68％的热能，大幅度降低再生能耗。

2、本发明工艺利用压缩机排出的高温气体作为再生气体，利用末段冷却器排出的冷气体作为吹冷气，同时再生和吹冷后的气体均返回末段冷却器的入口，实现了无废气外排，干燥过程co2无损失，提高了co2的利用率，降低了生产成本，且安全环保。

3、本发明采用等压再生，设备不需要频繁卸压、充压，设备不易疲劳且分子筛床层不易松动摩擦、不易粉化，使用寿命长。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为本发明一种低能耗二氧化碳干燥工艺的流程图。

图中，1-压缩机；2-末段冷却器；3-预干燥塔；4-第一干燥塔；5-第二干燥塔；6-加热器；切换阀门；切换阀门(v1～v12)；含水co2管道(p7、p8、p9、p14、p16)；吹冷气管道(p10、p15、p17)；再生回气管道(p11、p18、p19)；再生气管道(p12、p13、p20、p22、p25)；干燥co2管道(p21、p23、p24)。

具体实施方式

如图1所示，为本发明一种低能耗二氧化碳干燥工艺，

首先第一干燥塔(4)开始进行干燥操作：先打开切换阀门v5和切换阀门v11，再将原料气体从含水co2管道p7流经压缩机(1)加压升温到120℃～160℃，接着通过含水co2管道p8流入到末段冷却器(2)中将原料气体冷却到40℃，接着通过含水co2道p14进过切换阀门v5流入到吹冷气管道p15，原料气体从第一干燥塔(4)的上部进入到第一干燥塔(4)内的分子筛床层，然后分子筛床层将原料气体中的水分进行吸附，将干燥后的co2气体从干燥塔的底部排出，干燥后的气体通过干燥co2管道p23流经切换阀门v11至干燥co2管道p21排出。

切换第二干燥塔(5)干燥操作：当第一干燥塔(4)工作一端时间后，分子筛床层内吸附的水量达到一定的量后，干燥co2的水含量超过指标时，需要先打开切换阀门v6和切换阀门v9，使得第二干燥开始进行干燥工作，再关闭切换阀门v5和切换阀门v11，使得第一干燥塔(4)停止干燥作用工作。

第一干燥塔(4)再生气加热：先打开切换阀门v1、切换阀门v12和切换阀门v3，原料气体从含水co2管道p7流经压缩机(1)加压升温到120℃～160℃，接着气体流经含水co2管道p8，部分气体继续流入到末段冷却器(2)进行冷却后输送到第二干燥塔(5)进行干燥，另一部分气体流入到再生气管道p12,通过切换阀门v1后进入到预干燥塔(3)中，预干燥塔(3)将气体中的水分脱去后，气体进入到加热器(6)中，通过加热器(6)将气体升温到220℃～250℃，加热后的气体流入到再生气管道p22，经过切换阀门v12后从第一干燥塔(4)的下部进入到第一干燥塔(4)的分子筛床层中，220℃～250℃的气体逐渐加热床层并带走床层中的水分，气体从第一干燥塔(4)的顶部排出流经切换阀门v3后经过再生回气管道p18再进入到再生回气管道p11中，接着流入到再生气管道p13后返回到末段冷却器(2)中，通过末端冷却气冷却，将气体温度冷却到40℃，同时将水分离出来，直到第一干燥塔(4)的顶部排出气体温度达到150℃～220℃后，完成第一干燥塔(4)的加热再生操作，接着关闭加热器(6)，再关闭切换阀门v1和切换阀门v3。

第一干燥塔(4)的吹冷操作：打开切换阀门v7和切换阀门v2，末段冷却器(2)将40℃的气体排出到含水co2管道p8，部分气体继续流入到第二干燥塔(5)进行干燥，另一部分气体流入到吹冷气管道p10经过切换阀门v7后进入到吹冷气管道p15，接着冷却气体从第一干燥塔(4)的顶部进入，使得分子筛床层逐渐降温，同时，升温后的气体从第一干燥塔(4)的下部排出，经过切换阀门v12后进入到再生气管道p22，接着经过停止工作的加热器(6)后，从预干燥塔(3)的底部进入，对预干燥塔(3)内的分子筛床层进行降温，进一步升温的气体从预干燥塔(3)的顶部排出，经过切换阀门v2后流入到再生气管道p13，最终返回到末段冷却器(2)的入口处进行再次冷却，直至第一干燥塔(4)内的分子筛床层与预干燥塔(3)内的分子筛床层均下降到常温后，完成吹冷操作。

第一干燥塔(4)与第二干燥塔(5)的切换：当第一干燥塔(4)再生完成后，关闭切换阀门v7、切换阀门v2和切换阀门v12，第一干燥塔(4)可以正常进行干燥，而第二干燥塔(5)内的分子筛床层内吸附的水量达到一定的量，干燥co2的水含量超过指标，接着打开切换阀门v5和切换阀门v11，切换为第一干燥塔(4)进行干燥操作，接着关闭切换阀门v6和切换阀门v9，停止第二干燥塔(5)的干燥操作，对第二干燥塔(5)进行再生操作。

第二干燥塔(5)再生气加热：先打开切换阀门v1、切换阀门v10和切换阀门v4，原料气体从含水co2管道p7流经压缩机(1)加压升温到120℃～160℃，接着气体流经含水co2管道p8，部分气体继续流入到末段冷却器(2)进行冷却后输送到第一干燥塔(4)进行干燥，另一部分气体流入到再生气管道p12,通过切换阀门v1后进入到预干燥塔(3)中，预干燥塔(3)将气体中的水分脱去后，气体进入到加热器(6)中，通过加热器(6)将气体升温到220℃～250℃，加热后的气体流入到再生气管道p20，经过再生气管道p20流入到再生气管道p25，经过切换阀门v10后从第二干燥塔(5)的下部进入到第二干燥塔(5)的分子筛床层中，220℃～250℃的气体逐渐加热床层并带走床层中的水分，气体从第二干燥塔(5)的顶部排出流经切换阀门v4后经过再生回气管道p19再进入到再生回气管道p11中，接着流入到再生气管道p13后返回到末段冷却器(2)中，通过末端冷却气冷却，将气体温度冷却到40℃，同时将水分离出来，直到第二干燥塔(5)的顶部排出气体温度达到150℃～220℃后，完成第二干燥塔(5)的加热再生操作，接着关闭加热器(6)，再关闭切换阀门v1和切换阀门v4。

第二干燥塔(5)的吹冷操作：打开切换阀门v8和切换阀门v2，末段冷却器(2)将40℃的气体排出到含水co2管道p8，部分气体继续流入到第一干燥塔(4)进行干燥，另一部分气体流入到吹冷气管道p10经过切换阀门v8后进入到吹冷气管道p17，接着冷却气体从第二干燥塔(5)的顶部进入，使得分子筛床层逐渐降温，同时，升温后的气体从第一干燥塔(4)的下部排出，经过切换阀门v10后进入到再生气管道p25，接着经过停止工作的加热器(6)后，从预干燥塔(3)的底部进入，对预干燥塔(3)内的分子筛床层进行降温，进一步升温的气体从预干燥塔(3)的顶部排出，经过切换阀门v2后流入到再生气管道p13，最终返回到末段冷却器(2)的入口处进行再次冷却，直至第二干燥塔(5)内的分子筛床层与预干燥塔(3)内的分子筛床层均下降到常温后，完成吹冷操作。

循环：第二干燥塔(5)可以进行正常干燥操作，同时第一干燥塔(4)需要进行再生操作，第一干燥塔(4)与第二干燥塔(5)再次进行切换，从而完成循环操作。

本发明通过利用压缩机(1)将原料气体加压加温，然后通过末段冷却器(2)降温后进行干燥，再生过程中，经过压缩机(1)加温加压后再通过加热器(6)进行加热就可作为再生气体，大大节省了热能，从而大幅度降低了再生能耗，同时再生和吹冷后的气体全部返回末段冷却器(2)入口，无废气外排，干燥过程co2无损失，提高了co2的利用率，降低了生产成本，且安全环保，实现了高浓度co2原料气生产液体co2系统放空气量小，吹冷时间短而导致再生周期短，且未采用再生风机，大大减少了加热器(6)的面积，降低了设备投资，简化了工艺流程，实现了本发明工艺流程简单，运行能耗低，设备投资省，自动化程度高，操作简单。

以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出的简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。