CN109000429A - 一种二氧化碳液化装置及工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种二氧化碳液化装置及工艺，包括二氧化碳一体式液化器，所述二氧化碳一体式液化器由下至上依次包括液体收集管箱、一段冷却器、管程中间管箱及二段冷却器，所述一段冷却器及二段冷却器均为列管式换热器结构，一段冷却器、二段冷却器中的列管通过管程中间管箱连通，一段冷却器的列管连通液体收集管箱，一段冷却器、二段冷却器的壳程通过U型管连通，管程中间管箱设有二氧化碳气体进口，二氧化碳气体进口通过二氧化碳进气管线连接二氧化碳压缩机三段出口，一段冷却器下部开设壳程进口，二段冷却器的壳程上部开设壳程出口，壳程进口连接甲醇洗设备的低温甲醇出口。

Description

一种二氧化碳液化装置及工艺
技术领域
本发明涉及二氧化碳气体保护焊，具体涉及用于二氧化碳气体保护焊的一种二氧化碳液化装置及工艺。
背景技术
在装备制造及安装单位，二氧化碳气体保护焊是黑色金属材料最重要的焊接方法之一，通常二氧化碳进行外购，通过罐车进行装卸至低温储罐，厂房内使用通过气化器气化后作为二氧化碳气体保护焊保护气体使用，现场焊接使用罐装泵装至小的储罐运至现场使用，现阶段，通过罐车运输的成本越来越高，并且对供需有一定的时间限制性，影响制造及安装的使用。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明的目的之一是提供一种二氧化碳液化装置，使用二氧化碳压缩机厂房三段出口二氧化碳气体作为气源，通过除油器进行除油净化，管道输送至甲醇洗设备，采用一种一体化二氧化碳液化器，利用甲醇洗装置甲醇的富裕冷量将二氧化碳气体进行液化，液化器集合两段冷却与收集一体化，立式布置，节省占地面积。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种二氧化碳液化装置，包括二氧化碳一体式液化器，所述二氧化碳一体式液化器由下至上依次包括液体收集管箱、一段冷却器、管程中间管箱及二段冷却器，所述一段冷却器及二段冷却器均为列管式换热器结构，一段冷却器、二段冷却器中的列管通过管程中间管箱连通，一段冷却器的列管连通液体收集管箱，一段冷却器、二段冷却器的壳程通过U型管连通，管程中间管箱设有二氧化碳气体进口，二氧化碳气体进口通过二氧化碳进气管线连接二氧化碳压缩机三段出口，一段冷却器下部开设壳程进口，二段冷却器的壳程上部开设壳程出口，壳程进口连接甲醇洗设备的低温甲醇出口，二段冷却器的壳程底部开设低温甲醇进口。
本发明利用甲醇洗工艺中的富裕甲醇冷量对特定二氧化碳气源进行冷却，并针对特定的二氧化碳气源和甲醇冷量设计了二氧化碳一体式液化器，在冷却过程中二氧化碳走一段冷却器、二段冷却器等管程，甲醇走壳程，二氧化碳气体有管程中间管箱进入，部分气体由下部的一段冷却器进行冷却，另一部分气体及未完全冷凝气体进入上部二段冷却器进行进一步冷凝，液态二氧化碳进入底部的液体收集管箱。
优选的，二氧化碳进气管线设有除油器。能够防止二氧化碳气体中带油。进一步优选的，所述除油器中的过滤器为精密过滤器。滤芯过滤精度为5μm。
优选的，装置中管线采用的材料为304不锈钢。能够满足介质的操作温度要求。
优选的，二段冷却器顶部设有不凝气排放管箱，不凝气排放管箱的出口连接去火炬管线。能够适当调节二段冷却器内的不凝气压力。
优选的，一段冷却器外连接支撑板。方便二氧化碳一体式液化器的安装。
优选的，二段冷却器外设有保冷支撑圈。
优选的，一段冷却器的长度与二段冷却器的长度比为1:2。
优选的，液体收集管箱的长度为1150～1250mm。
优选的，包括液体二氧化碳罐，液体收集管箱的出口连接液体二氧化碳罐。
本发明的目的之二是提供一种二氧化碳液化工艺，提供上述二氧化碳液化装置，来自二氧化碳压缩机的二氧化碳从二氧化碳一体式液化器的二氧化碳进口进入管程中间管箱，先进入一段冷却器进行冷却，使二氧化碳冷却为液态，液态二氧化碳沿一段冷却器的列管内壁经过管程中间管箱流入二段冷却器的列管中进行进一步冷却；甲醇洗工艺中的低温甲醇由所述二氧化碳液化装置的低温甲醇进口进入，依次流经二段冷却器、一段冷却器。
优选的，来自二氧化碳压缩机的二氧化碳的压力为3～3.2MPa，甲醇洗工艺中的低温甲醇的温度为-47～-49℃。该二氧化碳压力下时，其液化温度为-10℃，此条件下，能够保证低温甲醇能够将二氧化碳的温度降低至液化温度以下，从而实现二氧化碳的液化。
进一步优选的，来自二氧化碳压缩机的二氧化碳的温度为55～60℃。
优选的，二氧化碳与低温甲醇的流量比为1:17～18。
优选的，从二氧化碳一体式液化器的低温甲醇出口流出的低温甲醇的温度为-30～-35℃。
本发明的有益效果是：
本发明提供了一种二氧化碳液化装置，该装置简单、可靠，就园区内取气源及合理利用甲醇洗的富裕甲醇冷量进行二氧化碳液化，并使用了二氧化碳一体式液化器。
1、本发明可以确保设计的安全、经济、可靠：
2、本发明具有操作简单、两段冷却充分、回收率高，成本低、节能等优点。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为本发明的装置结构示意图；
图2为二氧化碳一体式液化器的结构示意图；
其中，1.二氧化碳一体式液化器，2.除油器，3.液体二氧化碳罐，4.液体收集管箱，5.一段冷却器，6.管程中间管箱，7.二段冷却器，8.不凝气排放管箱，9.液体出口，10.支撑板，11.U型管，12.保冷支撑圈，13.甲醇出口。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
本申请中低温甲醇是指温度低于-30℃的甲醇。
本申请中所述的甲醇洗设备为能够实现低温甲醇洗工艺的设备。
正如背景技术所介绍的，现有技术中存在二氧化碳气体保护焊采用的二氧化碳的成本较高不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种二氧化碳液化装置。
本申请的一种典型实施方式，提供了一种二氧化碳液化装置，包括二氧化碳一体式液化器，所述二氧化碳一体式液化器由下至上依次包括液体收集管箱、一段冷却器、管程中间管箱及二段冷却器，所述一段冷却器及二段冷却器均为列管式换热器结构，一段冷却器、二段冷却器中的列管通过管程中间管箱连通，一段冷却器的列管连通液体收集管箱，一段冷却器、二段冷却器的壳程通过U型管连通，管程中间管箱设有二氧化碳气体进口，二氧化碳气体进口通过二氧化碳进气管线连接二氧化碳压缩机三段出口，一段冷却器下部开设壳程进口，二段冷却器的壳程上部开设壳程出口，壳程进口连接甲醇洗设备的低温甲醇出口，二段冷却器的壳程底部开设低温甲醇进口。
本申请利用甲醇洗工艺中的富裕甲醇冷量对特定二氧化碳气源进行冷却，并针对特定的二氧化碳气源和甲醇冷量设计了二氧化碳一体式液化器，在冷却过程中二氧化碳走一段冷却器、二段冷却器等管程，甲醇走壳程，二氧化碳气体有管程中间管箱进入，部分气体由下部的一段冷却器进行冷却，另一部分气体及未完全冷凝气体进入上部二段冷却器进行进一步冷凝，液态二氧化碳进入底部的液体收集管箱。
为了防止二氧化碳气体中带油，本申请优选的，二氧化碳进气管线设有除油器。进一步优选的，所述除油器中的过滤器为精密过滤器。滤芯过滤精度为5μm。
由于低温甲醇的温度为-32℃左右，为了保证介质的操作温度要求，本申请优选的，装置中管线采用的材料为304不锈钢。
为了调节二段冷却器内的不凝气压力，本申请优选的，二段冷却器顶部设有不凝气排放管箱，不凝气排放管箱的出口连接去火炬管线。
为了方便安装二氧化碳一体式液化器，本申请优选的，一段冷却器外连接支撑板。
优选的，二段冷却器外设有保冷支撑圈。
优选的，一段冷却器的长度与二段冷却器的长度比为1:2。
优选的，液体收集管箱的长度为1150～1250mm。
优选的，包括液体二氧化碳罐，液体收集管箱的出口连接液体二氧化碳罐。
本申请的另一种实施方式，提供了一种二氧化碳液化工艺，提供上述二氧化碳液化装置，来自二氧化碳压缩机的二氧化碳从二氧化碳一体式液化器的二氧化碳进口进入管程中间管箱，先进入一段冷却器进行冷却，使二氧化碳冷却为液态，液态二氧化碳沿一段冷却器的列管内壁经过管程中间管箱流入二段冷却器的列管中进行进一步冷却；甲醇洗工艺中的低温甲醇由所述二氧化碳液化装置的低温甲醇进口进入，依次流经二段冷却器、一段冷却器。
优选的，来自二氧化碳压缩机的二氧化碳的压力为3～3.2MPa，甲醇洗工艺中的低温甲醇的温度为-47～-49℃。该二氧化碳压力下时，其液化温度为-10℃，此条件下，能够保证低温甲醇能够将二氧化碳的温度降低至液化温度以下，从而实现二氧化碳的液化。
进一步优选的，来自二氧化碳压缩机的二氧化碳的温度为55～60℃。
优选的，二氧化碳与低温甲醇的流量比为1:17～18。
优选的，从二氧化碳一体式液化器的低温甲醇出口流出的低温甲醇的温度为-30～-35℃。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本申请的技术方案。
一种二氧化碳液化装置，如图1～2所示，包括二氧化碳一体式液化器1、除油器2、液体二氧化碳罐3，二氧化碳一体式液化器设备包括液体收集管箱4、一段冷却器5、管程中间管箱6、二段冷却器7、不凝气排放管箱8、液体出口9、支撑板10、U型管11、保冷支撑圈12、甲醇出口13。
二氧化碳一体式液化器1的一段冷却器5、二段冷却器7及液体收集管箱4的规格为Φ325x12.5标准常用管道，材质为304不锈钢管，其中一段冷却器5高度为1500mm，二段冷却器7为3000mm，液体收集管箱4为1200mm。
一段冷却器5与二段冷却器管程7之间采用同等材质、同等规格管程中间管箱6进行连接，管箱高度为502mm，并在管程中间管箱6中间位置设置气态二氧化碳进口。
一段冷却器5与二段冷却器6壳程之间通过U型管11进行连接，U型管材质为304不锈钢，规格与甲醇进口管道同规格，满足甲醇流量通过要求，U型管11弯头处弧度为R120，连接处采用法兰连接，便于两段冷却器的拆卸及检维修。
液体收集管箱4与一段冷却器5下管板进行法兰连接，管箱长度为1200mm，满足液态二氧化碳的储存缓冲要求。
使用二氧化碳压缩机厂房三段出口二氧化碳气体作为气源，通过除油器进行除油净化，采用一体化二氧化碳液化器，利用甲醇洗装置甲醇的富裕冷量将二氧化碳气体进行液化，液化器集合两段冷却与收集一体化，立式布置，节省占地面积，液化后的液态二氧化碳通过管道输送至装备厂房低温二氧化碳储罐进行使用，不凝气至火炬，换热后甲醇返回甲醇塔。
其工艺为：二氧化碳压缩机厂房三段出口二氧化碳气体的压力为3MPa，温度为60℃，经过除油器除油后进入二氧化碳一体式液化器后，先在一段冷却器被低温甲醇冷却至-10℃，成为液态二氧化碳，然后再进入二段冷却器继续降低温度至-20℃，然后经过液体收集管箱输送至液体二氧化碳罐储存。一段冷却器冷却后的不凝气去火炬。二氧化碳的流量为400kg/h，低温甲醇的流量为7000kg/h，二氧化碳一体式液化器中低温甲醇的进口温度为-47℃，低温甲醇的出口温度-30℃。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种二氧化碳液化装置，其特征是，包括二氧化碳一体式液化器，所述二氧化碳一体式液化器由下至上依次包括液体收集管箱、一段冷却器、管程中间管箱及二段冷却器，所述一段冷却器及二段冷却器均为列管式换热器结构，一段冷却器、二段冷却器中的列管通过管程中间管箱连通，一段冷却器的列管连通液体收集管箱，一段冷却器、二段冷却器的壳程通过U型管连通，管程中间管箱设有二氧化碳气体进口，二氧化碳气体进口通过二氧化碳进气管线连接二氧化碳压缩机三段出口，一段冷却器下部开设壳程进口，二段冷却器的壳程上部开设壳程出口，壳程进口连接甲醇洗设备的低温甲醇出口，二段冷却器的壳程底部开设低温甲醇进口。
2.如权利要求1所述的二氧化碳液化装置，其特征是，二氧化碳进气管线设有除油器。
3.如权利要求1所述的二氧化碳液化装置，其特征是，二段冷却器顶部设有不凝气排放管箱，不凝气排放管箱的出口连接去火炬管线。
4.如权利要求1所述的二氧化碳液化装置，其特征是，段冷却器外连接支撑板。
5.如权利要求1所述的二氧化碳液化装置，其特征是，二段冷却器外设有保冷支撑圈。
6.如权利要求1所述的二氧化碳液化装置，其特征是，一段冷却器的长度与二段冷却器的长度比为1:2。
7.如权利要求1所述的二氧化碳液化装置，其特征是，包括液体二氧化碳罐，液体收集管箱的出口连接液体二氧化碳罐。
8.一种二氧化碳液化工艺，其特征是，提供权利要求1～7任一所述的二氧化碳液化装置，来自二氧化碳压缩机的二氧化碳从二氧化碳一体式液化器的二氧化碳进口进入管程中间管箱，先进入一段冷却器进行冷却，使二氧化碳冷却为液态，液态二氧化碳沿一段冷却器的列管内壁经过管程中间管箱流入二段冷却器的列管中进行进一步冷却；甲醇洗工艺中的低温甲醇由所述二氧化碳液化装置的低温甲醇进口进入，依次流经二段冷却器、一段冷却器。
9.如权利要求8所述的二氧化碳液化工艺，其特征是，来自二氧化碳压缩机的二氧化碳的压力为3～3.2MPa，甲醇洗工艺中的低温甲醇的温度为-47～-49℃。
10.如权利要求8所述的二氧化碳液化工艺，其特征是，二氧化碳与低温甲醇的流量比为1:17～18。
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