CN108911002A - 真空脱碳系统 - Google Patents

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张春玲
王鹤立
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Abstract

本发明涉及一种真空脱碳系统，用于在真空或低压条件下将CO2从水中脱除并收集，该真空脱碳系统包括真空脱碳塔和收集装置，收集装置用于收集自真空脱碳塔排出的CO2，且收集装置包括依次连接的气液分离罐、缓存罐、加压冷却装置和储存罐，气液分离罐将CO2脱出游离水后输送至缓存罐，并经加压冷却装置加压冷却后输送至储存罐，且储存罐具有与外部系统连接的输出口。与现有技术中的鼓风式脱碳塔相比，本发明提供的真空脱碳系统，具有脱碳效率高，收集的CO2纯度高，无需进行二次净化即可直接使用的优点。

Description

真空脱碳系统
技术领域
本发明涉及化工装置技术领域，尤其是涉及一种真空脱碳系统。
背景技术
现有技术中常用的从水中脱离CO2工艺基本为鼓风式脱碳，鼓风式脱碳工艺主要采用鼓风式脱碳塔，根据亨利定律，空气中的CO2含量很少分压低，当空气从脱碳塔的底部送入，经与阴阳离子交换的水接触时，水中的CO2便会析出被空气带走。经过处理的水中二氧化碳含量下降。但是，由于空气的介入，回收的CO2中混有大量的空气，导致CO2需经过复杂的净化工艺进行回收利用。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种真空脱碳系统。
该真空脱碳系统具有脱碳效率高，收集的CO2纯度高，无需进行二次净化即可直接使用的优点。
为实现本发明的目的采用如下的技术方案：
第一技术方案的发明为一种真空脱碳系统，用于在真空或低压条件下将CO2从水中脱除并收集，该真空脱碳系统包括真空脱碳塔和收集装置，
在所述真空脱碳塔的塔顶设置有进水管和排气管，在所述真空脱碳塔的塔底设置有排水管，
所述收集装置用于收集自所述真空脱碳塔排出的雾状CO2，且所述收集装置包括依次连接的气液分离罐、缓存罐、加压冷却装置和储存罐，
所述气液分离罐与所述排气管连接，用于将所述雾状CO2进行水气分离，得到脱水后的CO2；
所述缓存罐用于缓存所述脱水后的CO2；
所述加压冷却装置用于将所述缓存罐中的CO2进行加压冷却，得到冷却后的CO2；
所述储存罐用于储存所述冷却后的CO2，且所述储存罐具有与外部系统连接的输出口。
另外，第二技术方案的真空脱碳系统，在第一技术方案的真空脱碳系统基础上，所述加压冷却装置包括压缩机和冷却器，沿着CO2的输送方向，所述冷却器设置在所述压缩机的下游。
另外，第三技术方案的真空脱碳系统，在第二技术方案的真空脱碳系统基础上，所述真空脱碳系统还包括CO2补充装置，所述CO2补充装置用于在所述储存罐向外部系统输出CO2时，为所述储存罐补充气源。
另外，第四技术方案的真空脱碳系统，在第三技术方案的真空脱碳系统基础上，所述CO2补充装置包括CO2补充罐和气化器，
所述CO2补充罐用于储存液态的CO2，
所述气化器的进口端通过进液管路与所述CO2补充罐连接，所述气化器的出口端通过输气管路与所述储存罐连接。
另外，第五技术方案的真空脱碳系统，在第一技术方案的真空脱碳系统基础上，在所述进水管上还设置有用于调节所述进水管的进水水压的进水压力调节阀，
在所述真空脱碳塔的塔顶设置有塔顶压力指示表，在所述真空脱碳塔的塔底设置有塔底压力指示表，且，所述塔顶压力指示表与所述塔底压力指示表之间通过压差管线连接，在所述压差管线上设置有压差指示表；
所述压差指示表与所述进水压力调节阀信号连接或电连接，所述进水压力调节阀能够根据所述压差指示表的示数调节开度大小，进而，调节进水压力的大小。
另外，第六技术方案的真空脱碳系统，在第二技术方案的真空脱碳系统基础上，所述真空脱碳塔的塔顶设置有塔顶压力指示表，在所述排气管上设置有开关阀，所述开关阀、所述塔顶压力指示表、以及所述压缩机之间信号连接或电连接。
另外，第七技术方案的真空脱碳系统，在第一技术方案的真空脱碳系统基础上，所述真空脱碳塔的塔顶通过压力调节管路与所述储存罐的输出口连接，
在所述压力调节管路上设置有自力式压力调节阀。
另外，第八技术方案的真空脱碳系统，在第一技术方案的真空脱碳系统基础上，所述真空脱碳系统还包括水泵，所述水泵与所述排水管连接，用于将所述真空脱碳塔排出的水输送至外部系统。
另外，第九技术方案的真空脱碳系统，在第八技术方案的真空脱碳系统基础上，在所述真空脱碳塔的塔底设置有塔底液位指示表，在所述排水管上设置有液位调节阀和流量表，所述塔底液位指示表、所述液位调节阀以及所述水泵之间信号连接或电连接。
另外，第十技术方案的真空脱碳系统，在第一技术方案的真空脱碳系统基础上，在所述真空脱碳塔的内部设置有脱碳填料。
结合以上技术方案，本发明带来的有益效果分析如下：
一种真空脱碳系统，用于在真空或低压条件下将CO2从水中脱除并收集，该真空脱碳系统包括真空脱碳塔和收集装置，在真空脱碳塔的塔顶设置有进水管和排气管，在真空脱碳塔的塔底设置有排水管，收集装置用于收集自真空脱碳塔排出的雾状CO2，且收集装置包括依次连接的气液分离罐、缓存罐、加压冷却装置和储存罐，气液分离罐与排气管连接，用于将雾状CO2进行水气分离，得到脱水后的CO2；缓存罐用于缓存脱水后的CO2；加压冷却装置用于将缓存罐中的CO2进行加压冷却，得到冷却后的CO2；储存罐用于储存冷却后的CO2，且储存罐具有与外部系统连接的输出口。
上述的真空脱碳系统在使用时，首先将富含CO2的水通过进水管导入真空脱碳塔，由于CO2在真空或低压条件下在水中的溶解度较低，所以CO2就在真空脱碳塔内从水中析出，并经由排气管进入收集装置，从水中析出的饱和CO2经气液分离罐进行气液分离，脱除游离水、加压冷却装置加压冷却后最终进入储存罐，供外部系统使用。
与现有技术中的鼓风式脱碳装置相比，本发明具有脱碳效率高，收集的CO2纯度高，无需进行二次净化即可供外部系统使用的优点。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的真空脱碳系统的具体实施例的整体结构图。
图标：100-真空脱碳塔；210-气液分离罐；220-缓存罐；230-加压冷却装置；231-压缩机；232-冷却器；240-储存罐；300-CO2补充装置；310-CO2补充罐；320-气化器。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面根据本发明提供的真空脱碳系统的结构，对其具体实施例进行说明。
图1为本发明提供的真空脱碳系统的具体实施例的整体结构图。
如图1所示，本实施例提供了一种真空脱碳系统，用于在真空或低压条件下将CO2从水中脱除并收集，该真空脱碳系统包括真空脱碳塔100和收集装置，在真空脱碳塔100的塔顶设置有进水管和排气管，在真空脱碳塔100的塔底设置有排水管，收集装置用于收集自真空脱碳塔100排出的雾状CO2，且收集装置包括依次连接的气液分离罐210、缓存罐220、加压冷却装置230和储存罐240，气液分离罐210与排气管连接，用于将雾状CO2进行水气分离，得到脱水后的CO2；缓存罐220用于缓存脱水后的CO2；加压冷却装置230用于将缓存罐220中的CO2进行加压冷却，得到冷却后的CO2；储存罐240用于储存冷却后的CO2，且储存罐240具有与外部系统连接的输出口。
进一步地，加压冷却装置230包括压缩机231和冷却器232，沿着CO2的输送方向，冷却器232设置在压缩机231的下游。
更进一步地，真空脱碳系统还包括CO2补充装置300，CO2补充装置300用于在储存罐240向外部系统输出CO2时，为储存罐240补充气源。
再进一步地，CO2补充装置300包括CO2补充罐310和气化器320，
CO2补充罐310用于储存液态的CO2，气化器320的进口端通过进液管路与CO2补充罐310连接，气化器320的出口端通过输气管路与储存罐240连接。
另外，在进水管上还设置有用于调节进水管的进水水压的进水压力调节阀，
在真空脱碳塔100的塔顶设置有塔顶压力指示表，在真空脱碳塔100的塔底设置有塔底压力指示表，且，塔顶压力指示表与塔底压力指示表之间通过压差管线连接，在压差管线上设置有压差指示表；
压差指示表与进水压力调节阀信号连接或电连接，进水压力调节阀能够根据压差指示表的示数调节开度大小，进而，调节进水压力的大小。
具体地，可设置一个PLC调控系统，给PLC调控系统设定一个调控范围，当压差值大于或小于设定的调控范围时，PLC调控系统便调控进水压力调节阀，改变进水管的供水压力，以使压差值稳定在设定的调控范围。
进一步地，真空脱碳塔100的塔顶设置有塔顶压力指示表，在排气管上设置有开关阀，开关阀、塔顶压力指示表、以及压缩机231之间信号连接或电连接。
具体地，同样可设置一个PLC调控系统，给PLC调控系统设定一个调控范围，当真空脱碳塔100的塔顶压力大于设定的调控范围时，PLC调控系统增大压缩机231输出功率，加快对真空脱碳塔100内的CO2的压缩抽取；当真空脱碳塔100的塔顶压力小于设定的调控范围时，PLC调控系统减小压缩机231输出功率或闭合开关阀，放缓或暂停对真空脱碳塔100内的CO2的压缩抽取，以使真空脱碳塔100的塔顶压力能稳定在设定的调控范围。也可以通过塔顶压力，设定启动或停止压缩机。
另外，真空脱碳塔100的塔顶通过压力调节管路与储存罐240的输出口连接，
在压力调节管路上设置有自力式压力调节阀。
另外，真空脱碳系统还包括水泵，水泵与排水管连接，用于将真空脱碳塔100排出的水输送至外部系统。
进一步地，在真空脱碳塔100的塔底设置有塔底液位指示表，在排水管上设置有液位调节阀和流量表，塔底液位指示表、液位调节阀以及水泵之间信号连接或电连接。
具体地，可设置一个PLC调控系统，给PLC调控系统设定一个调控范围，当塔底压力值大于或小于设定的调控范围时，PLC调控系统便调控液位调节阀及水泵的输出功率或启动停止水泵，以使塔底液位值稳定在设定的调控范围。
另外，在真空脱碳塔100的内部设置有脱碳填料。
脱碳填料用于将水流分散细化，增加液体与气体的接触面积。
具体地，脱碳填料可设置为鲍尔环填料，鲍尔环填料由于环壁开孔，大大提高了环内空间及环内表面的利用率，气流阻力小，液体分布均匀。具有通量大、阻力小、分离效率高及操作弹性大等优点。
以上对本发明的具体结构进行了说明，下面说明其使用方式。
上述的真空脱碳系统在使用时，首先将富含CO2的水通过进水管导入真空脱碳塔，由于CO2在真空或低压条件下在水中的溶解度较低，所以CO2就在真空脱碳塔内从水中析出，并经由排气管进入收集装置，从水中析出的潮湿CO2经气液分离罐210进行气液分离，脱除游离水、加压冷却装置230加压冷却后最终进入储存罐240，供外部系统使用。
与现有技术中的鼓风式脱碳装置相比，本发明具有脱碳效率高，收集的CO2纯度高，无需进行二次净化即可供外部系统使用的优点。
另外，在上述的具体实施方式中，加压冷却装置230包括压缩机231和冷却器232，沿着CO2的输送方向，冷却器232设置在压缩机231的下游。冷却器232设置在压缩机231的下游可以将CO2先加压再冷却，冷却器232可以吸收CO2加压放热时的热量，更好地调控CO2的温度。
另外，在上述的具体实施方式中，真空脱碳系统还包括CO2补充装置300，CO2补充装置300用于在储存罐240向外部系统输出CO2时，为储存罐240补充气源。防止在向外部系统输出CO2时储存罐240内CO2气源短缺，保证向外部系统输出稳定的CO2。
另外，在上述的具体实施方式中，CO2补充装置300包括CO2补充罐310和气化器320，CO2补充罐310用于储存液态的CO2，气化器320的进口端通过进液管路与CO2补充罐310连接，气化器320的出口端通过输气管路与储存罐240连接。气化器320能将CO2补充罐310中储存液态的CO2气化后输送到储存罐240，使CO2补充罐310能将稳定的气态CO2补充到储存罐240。
另外，在上述的具体实施方式中，在进水管上还设置有用于调节进水管的进水水压的进水压力调节阀，在真空脱碳塔的塔顶设置有塔顶压力指示表，在真空脱碳塔的塔底设置有塔底压力指示表，且，塔顶压力指示表与塔底压力指示表之间通过压差管线连接，在压差管线上设置有压差指示表；压差指示表与进水压力调节阀信号连接或电连接，进水压力调节阀能够根据压差指示表的示数调节开度大小，进而，调节进水压力的大小，以使真空脱碳塔内压差大小稳定在合适的脱碳范围。
另外，在上述的具体实施方式中，真空脱碳塔的塔顶设置有塔顶压力指示表，在排气管上设置有开关阀，开关阀、塔顶压力指示表、以及压缩机231之间信号连接或电连接。可根据设置的塔顶压力指示表调节压缩机231的输出功率的大小或启动停止压缩机，以使真空脱碳塔的塔顶压力能稳定在合适的脱碳范围。
另外，在上述的具体实施方式中，真空脱碳塔的塔顶通过压力调节管路与储存罐240的输出口连接，在压力调节管路上设置有自力式压力调节阀。自力式压力调节阀可根据调节管路阀门内的压力来调节自身阀门的开闭状态，防止真空脱碳塔内的压力过低。
另外，在上述的具体实施方式中，真空脱碳系统还包括水泵，水泵与排水管连接，用于将真空脱碳塔排出的水输送至外部系统。
另外，在上述的具体实施方式中，在真空脱碳塔的塔底设置有塔底液位指示表，在排水管上设置有液位调节阀和流量表，塔底液位指示表、液位调节阀以及水泵之间信号连接或电连接。可根据设置的塔底液位指示表调节水泵的输出功率的大小或启动停止水泵，以使真空脱碳塔的塔底液位能稳定在合适的脱碳范围。
另外，在上述的具体实施方式中，在真空脱碳塔的内部设置有脱碳填料，脱碳填料用于将水流分散细化。当水流进入脱碳填料后，经填料阻缓细化，提高了CO2的析出量。
以上对本发明的具体实施例的结构进行了说明，但是不限于此。
例如，在上述的具体实施方式中，加压冷却装置包括压缩机和冷却器，沿着CO2的输送方向，冷却器设置在压缩机的下游，
但是不限于此，冷却器也可设置在压缩机的上游，同样可实现加压冷却装置对CO2的加压冷却功能，但是，按照具体实施方式的结构，将冷却器也可设置在压缩机的下游，能达到可以吸收CO2加压放热时的热量，更好地调控CO2的温度的有益效果。
另外，在上述的具体实施方式中，真空脱碳系统还包括CO2补充装置。
但是不限于此，也可不设置CO2补充装置，同样可实现真空脱碳系统将CO2从水中脱除收集的功能，但是，按照具体实施方式的结构，设置CO2补充装置，能达到为储存罐补充气源，防止在向外部系统输出CO2时储存罐内CO2气源短缺的有益效果。
另外，在上述的具体实施方式中，CO2补充装置包括CO2补充罐和气化器。
但是不限于此，也可不设置气化器仅设置CO2补充罐，通过进液管路将CO2补充罐直接和储存罐连接，同样可实现给储存罐补充气源的功能，但是，按照具体实施方式的结构，设置气化器，能达到将稳定的气态CO2补充到储存罐的有益效果。
另外，在上述的具体实施方式中，在进水管上还设置有进水压力调节阀，在真空脱碳塔设置压差指示表，且进水压力调节阀能够根据压差指示表的示数调节开度大小。
但是不限于此，也可不设置进水压力调节阀和压差指示表，同样可实现真空脱碳系统将CO2从水中脱除收集的功能，但是，按照具体实施方式的结构，设置进水压力调节阀和压差指示表，能达到调节进水压力的大小，以使真空脱碳塔内压差稳定在脱碳的最佳范围的有益效果。
另外，在上述的具体实施方式中，真空脱碳塔的塔顶设置有塔顶压力指示表，且塔顶压力指示表和压缩机之间信号连接或电连接。
但是不限于此，也可不设置塔顶压力指示表，同样可实现真空脱碳系统将CO2从水中脱除收集的功能，但是，按照具体实施方式的结构，设置塔顶压力指示表，能达到根据塔顶压力调节压缩机的输出功率或开启停止压缩机，以使真空脱碳塔的塔顶压力能稳定在脱碳的最佳范围的有益效果。
另外，在上述的具体实施方式中，真空脱碳塔的塔顶通过压力调节管路与储存罐的输出口连接，且压力调节管路上设置有自力式压力调节阀。
但是不限于此，也可不设置自力式压力调节阀，同样可实现真空脱碳系统将CO2从水中脱除收集的功能，但是，按照具体实施方式的结构，设置自力式压力调节阀，能达到防止真空脱碳塔内的压力过低的有益效果。
另外，在上述的具体实施方式中，真空脱碳系统还包括水泵。
但是不限于此，也可不设置水泵，仅设置排水管，同样可排出真空脱碳塔的水，但是，按照具体实施方式的结构，设置水泵，能达到将水用于输送至外部系统的有益效果。
另外，在上述的具体实施方式中，在真空脱碳塔的塔底设置有塔底液位指示表，且塔底液位指示表和水泵之间信号连接或电连接。
但是不限于此，也可不设置塔底液位指示表，同样可实现真空脱碳系统将CO2从水中脱除收集的功能，但是，按照具体实施方式的结构，设置塔底液位指示表，能达到根据塔底液位调节水泵的输出功率或开启停止水泵，以使真空脱碳塔的塔底液位能稳定在脱碳的最佳范围的有益效果。
另外，在上述的具体实施方式中，在真空脱碳塔的内部设置有脱碳填料。
但是不限于此，也可不设置脱碳填料，同样可实现真空脱碳系统将CO2从水中脱除收集的功能，但是，按照具体实施方式的结构，设置脱碳填料，能达到将水流分散细化，提高CO2的析出量的有益效果。
另外，本发明的真空脱碳系统，可由上述实施方式的各种结构组合而成，同样能够发挥上述的效果。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种真空脱碳系统，用于在真空或低压条件下将CO2从水中脱除并收集，其特征在于：包括真空脱碳塔和收集装置，
在所述真空脱碳塔的塔顶设置有进水管和排气管，在所述真空脱碳塔的塔底设置有排水管，
所述收集装置用于收集自所述真空脱碳塔排出的雾状CO2，且所述收集装置包括依次连接的气液分离罐、缓存罐、加压冷却装置和储存罐，
所述气液分离罐与所述排气管连接，用于将所述CO2进行水气分离，得到脱水后的CO2；
所述缓存罐用于缓存所述脱水后的CO2；
所述加压冷却装置用于将所述缓存罐中的CO2进行加压冷却，得到冷却后的CO2；
所述储存罐用于储存所述冷却后的CO2，且所述储存罐具有与外部系统连接的输出口。
2.根据权利要求1所述的真空脱碳系统，其特征在于：
所述加压冷却装置包括压缩机和冷却器，沿着CO2的输送方向，所述冷却器设置在所述压缩机的下游。
3.根据权利要求2所述的真空脱碳系统，其特征在于：
所述真空脱碳系统还包括CO2补充装置，所述CO2补充装置用于在所述储存罐向外部系统输出CO2时，为所述储存罐补充气源。
4.根据权利要求3所述的真空脱碳系统，其特征在于：所述CO2补充装置包括CO2补充罐和气化器，
所述CO2补充罐用于储存液态的CO2，
所述气化器的进口端通过进液管路与所述CO2补充罐连接，所述气化器的出口端通过输气管路与所述储存罐连接。
5.根据权利要求1所述的真空脱碳系统，其特征在于：在所述进水管上还设置有用于调节所述进水管的进水水压的进水压力调节阀，
在所述真空脱碳塔的塔顶设置有塔顶压力指示表，在所述真空脱碳塔的塔底设置有塔底压力指示表，且，所述塔顶压力指示表与所述塔底压力指示表之间通过压差管线连接，在所述压差管线上设置有压差指示表；
所述压差指示表与所述进水压力调节阀信号连接或电连接，所述进水压力调节阀能够根据所述压差指示表的示数调节开度大小，进而，调节进水压力的大小。
6.根据权利要求2所述的真空脱碳系统，其特征在于：
所述真空脱碳塔的塔顶设置有塔顶压力指示表，在所述排气管上设置有开关阀，所述开关阀、所述塔顶压力指示表、以及所述压缩机之间信号连接或电连接。
7.根据权利要求1所述的真空脱碳系统，其特征在于：所述真空脱碳塔的塔顶通过压力调节管路与所述储存罐的输出口连接，
在所述压力调节管路上设置有自力式压力调节阀。
8.根据权利要求1所述的真空脱碳系统，其特征在于：所述真空脱碳系统还包括水泵，所述水泵与所述排水管连接，用于将所述真空脱碳塔排出的水输送至外部系统。
9.根据权利要求8所述的真空脱碳系统，其特征在于：在所述真空脱碳塔的塔底设置有塔底液位指示表，在所述排水管上设置有液位调节阀和流量表，所述塔底液位指示表、所述液位调节阀以及所述水泵之间信号连接或电连接。
10.根据权利要求1所述的真空脱碳系统，其特征在于：在所述真空脱碳塔的内部设置有脱碳填料。
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