CN110217794A - 一种高纯二氧化碳的生产方法及其生产装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高纯二氧化碳的生产方法及生产装置，该生产方法包括：由甲醇裂解制取氢气或天然气制氢的尾气压缩、脱硫、脱醇、吸附干燥、液化、闪蒸、初级精馏再汽化、加热、催化转化、吸附干燥、制冷、再次精馏提纯等操作工艺组成，用于提取工纯裂解尾气至高纯二氧化碳。所述生产装置包括依次布置的变压吸附组件，一级再生式干燥器组件、一级液化器、闪蒸罐、一级汽提塔、脱烃组件、二级再生式干燥器组件、二级液化器和二级汽提塔。本发明提供的生产方法及其生产装置，适于大规模工业化生产，安全可靠；并且制得的高纯二氧化碳产品中CO2的纯度高达99.99％以上，满足精密电子工业等领域的苛刻标准与大规模需求，且具有良好的市场前景。
Description
技术领域
本发明涉及气体生产领域，具体涉及一种从甲醇裂解制取氢气或天然气制氢的尾气中提取高纯二氧化碳的生产方法和生产装置。
背景技术
众所周知，二氧化碳主要用于碳酸饮料、气体保护焊、三次采油、超临界流体萃取、气肥、保解、烟丝膨化等，其用量及应用范围都在逐年扩大，由此可见，二氧化碳的分离提纯技术显得尤为重要。二氧化碳的分离提纯技术是CO2化学发展的基础，也是化工领域亟需发展的关键问题之一。随着电子、化工等行业的快速发展，二氧化碳在化工、电子、冶金、食品、机械等领域获得了广泛的应用，与此同时，对高纯二氧化碳的需求量也急剧增大。
其中，随着食品工业、超大规模集成电路的制造技术的进步，特别是在对电子元件清洗的工艺中，相应地对二氧化碳的纯度提出了更高的要求。
在常规工业级或食品级二氧化碳的制备方法中，通常采用脱硫剂以降低产品中的硫含量，并以分子筛吸附水分，部分企业还通过单塔精馏塔顶排放不凝的氧氮气体。此外，食品级二氧化碳通常需要使用贵金属催化剂以燃烧降低二氧化碳中的碳氢化合物含量，然而，这些装置所生产的二氧化碳产品均是从精馏塔的下部获得，因而具有较多的高沸点杂质，从而导致由这些现有技术制得的二氧化碳产品的纯度往往达不到电子级的纯度，同时由于原料气中含有大量氢气及一氧化碳对贵金属催化剂有毒性，无法直接通过常规方法催化反应方法去除二氧化碳中的碳氢化合物。
目前，国内对于二氧化碳产品的最高标准为GB 1886.228-2016《食品安全国家标准/食品添加剂/二氧化碳》。该标准对于食品级CO2规定了“感官要求3项、理化指标18项”，共计21项指标(折算后要求CO2纯度≥99.9％)。然而，电子行业对CO2的34项指标要求中，除了“苯、甲醇、乙醛、环氧乙烷、氯乙烯、氰化氢”6种物质外，已经覆盖了GB 1886.228-2016中的其它各项要求，且对CO2总体纯度的要求远远高于该现有标准。
因此，研发出一种适于大规模工业化生产的高纯二氧化碳的制备工艺及其相应的系统，成为当今化工研发人员的研究难点与热点之一。
发明内容
本发明为解决现有技术中的上述问题，提出一种从甲醇裂解制取氢气或天然气制氢的尾气中提取高纯二氧化碳的生产方法和生产装置。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供一种高纯二氧化碳的生产方法，包括以下步骤：
将甲醇裂解气经PSA制氢后的含二氧化碳及氢、一氧化碳、水及微量甲醇等杂质的尾气原料二氧化碳进入裂解气尾气贮罐输入至二氧化碳压缩机压缩；压缩后的混合气体经分离罐分离掉游离水份后进入脱硫罐中，由所述碳脱硫罐输出脱硫后的二氧化碳气体；
所述脱硫后的二氧化碳气体先进入第一再生式干燥器进行干燥处理，经所述第一再生式干燥器输出脱水后的二氧化碳气体；
所述脱水后的二氧化碳气体进入一级液化器中被制冷剂冷却为部分液化状态的二氧化碳后再进入闪蒸罐中进行分离，大部分氢气及一氧化碳从闪蒸罐顶部排出不凝气体，从所述闪蒸罐底部排出的粗二氧化碳液体经节流后进入一级汽提塔的顶部，作为一级汽提塔回流液；
所述一级汽提塔的塔顶输出含不凝气的粗二氧化碳气体，含不凝气的所述粗二氧化碳气体先进入一级汽提塔冷凝器，再进入一级塔顶分离器；所述一级塔顶分离器顶部输出粗二氧化碳不凝气，所述一级塔顶分离器底部输出粗二氧化碳液体，所述粗二氧化碳液体回流至一级汽提塔的塔顶；
所述一级汽提塔的塔釜输出粗二氧化碳液体，并分流为两部分：第一部分粗二氧化碳液体进入所述一级汽提塔塔底的一级塔底加热器蒸发为气体，接着蒸发的气体返回一级汽提塔内；第二部分粗二氧化碳液体进入气化器中蒸发为粗二氧化碳气体；
气化后的所述粗二氧化碳气体加入少量氧气后先进入回热器中预热，再进入加热器进行加热，然后进入催化转化炉，所述催化转化炉输出脱烃后的二氧化碳气体；
所述脱烃后的二氧化碳气体先进入回热器中回收热量得回热后的二氧化碳气体，再进入水冷却器，然后进入第二再生式干燥器，经所述第二再生式干燥器输出脱水后的二氧化碳气体；
所述脱水后的二氧化碳气体进入二级液化器，所述二级液化器输出液化过冷后的原料二氧化碳液体经节流后进入二级汽提塔；
所述二级汽提塔的塔顶输出含不凝气的粗二氧化碳，所述含不凝气的粗二氧化碳先进入二级汽提塔冷凝器，再进入二级塔顶分离器；所述二级塔顶分离器顶部输出含不凝气的粗二氧化碳气体，所述二级塔顶分离器底部输出粗二氧化碳液体，所述粗二氧化碳液体回流至二级汽提塔的塔顶；
所述二级汽提塔的塔釜输出纯液体二氧化碳，并分流为两部分：第一部分液体二氧化碳进入所述二级汽提塔塔底的二级塔底加热器蒸发为气体，接着蒸发的气体返回所述二级汽提塔内；第二部分液体二氧化碳进入高纯二氧化碳储罐中作为产品二氧化碳液体输出。
进一步地，所述闪蒸罐顶部分离排出的所述不凝气分流为两股，其中：一股为流向所述第一再生式干燥器的再生用的二氧化碳气体；另一股为流向所述原料二氧化碳换热器回复至常温后，通过放空阀放空二氧化碳气体或回到回收压缩机入口进行回收利用。
进一步地，所述再生用的二氧化碳气体经再生二氧化碳换热器复热至常温后进入加热器加热后，再流入所述第一再生式干燥器。
进一步地，产生于所述第一再生式干燥器的再生气体和产生于所述第二再生式干燥器的再生气体经过所述原料二氧化碳换热器复热至常温后根据需求可以回收压缩机回收或放空。
进一步优选地，用于所述第二再生式干燥器的再生气体来源于所述第二再生式干燥器净化后的部分所述脱水后的二氧化碳气体，部分所述脱水后的二氧化碳气体存储于二氧化碳缓冲罐中，并经减压后进入加热器中进行加热，再流入所述第二再生式干燥器。
进一步优选地，所述第一再生式干燥器为两台并联的分子筛吸附器；所述第二再生式干燥器为两台并联的分子筛吸附器。
进一步优选地，所述一级汽提塔塔底的一级加热器、所述二级汽提塔塔底的二级加热器各自独立地为电加热器、气体加热器或换热器。
进一步优选地，所述脱硫后的二氧化碳气体中的H2S及SO2浓度分别低于0.5mg/Nm3；所述回热后的二氧化碳气体中的烃＜0.5ppm。
所述脱氢、脱烃过程为：在闪蒸罐顶部分离出大部分不凝气体氢、一氧化碳等物，一氧化碳和氢气经冷却器冷却后进入回收压缩机压缩后经PSA系统循环利用；闪蒸罐底部的粗二氧化碳液体再经一级汽提塔精馏得到的粗二氧化碳产品气化后进入催化转化炉脱碳氢化合物；或闪蒸罐底部的粗二氧化碳液体不经一级汽提塔脱除不凝气而直接进入气化器直接气化后进入催化转化炉脱碳氢化合物。
进一步优选地，所述脱硫后的二氧化碳气体进入所述第一再生式干燥器中经活性炭脱除甲醇，再经分子筛脱水份，活性炭与分子筛可以安装在一个容器中，也可以分开在不同的容器中安装然后串联。脱除后气体中的甲醇CH3OH＜1ppm，水份＜1ppm。
进一步优选地，所述脱烃过程为：在闪蒸罐分离出大部分不凝气体氢、一氧化碳等物后的粗二氧化碳液体再经一级汽提塔精馏得到的粗二氧化碳产品气化后进行的；或在所述闪蒸罐底部的粗二氧化碳液体直接气化后进入所述催化转化炉脱碳氢化合物。
进一步优选地，在所述催化转化炉中，二氧化碳气体中夹带的NO2，NO被分解成氧和氮，同时通过加入过量氧气将二氧化碳气体中的CH4及其它碳氢化合物转换为二氧化碳和水，从而使得所述脱碳氢化合物后的二氧化碳气体中的烃的含量降低到一定程度。
更进一步优选地，所述催化转化炉中采用钯、镍等贵金属催化剂，且工作温度约300-500℃，可以提高碳氢化合物的转化率，从而使得所述脱碳氢化合物后的二氧化碳气体中的总碳氢化合物含量＜0.5ppm。
进一步优选地，从一级汽提塔底部出来的粗二氧化碳液体，纯度达到99.9％以上，可以直接进入产品储罐用于提纯工业级或食品级二氧化碳至高纯二氧化碳。
进一步优选地，所述一级液化器，所述一级汽提塔冷凝器，所述二级汽提塔冷凝器，所述第二再生式干燥器后的二级液化器，以及所述二级汽提塔底部的过冷器中的冷却介质选自液氨、R404A等制冷剂。
本发明的第二个方面是提供一种高纯二氧化碳的生产装置，包括：
一变压吸附组件，用于对甲醇裂解气进行分离处理；
一一级再生式干燥器组件，用于接收所述变压吸附组件分离后的二氧化碳气体，并对接收的所述二氧化碳气体进行干燥处理；
一一级液化器，用于对所述一级再生式干燥器组件干燥处理后的所述二氧化碳气体进行液化处理；
一闪蒸罐，用于接收所述一级液化器液化处理后的二氧化碳液体，并对所述二氧化碳气体进行闪蒸分离处理，分离后的不凝气从所述闪蒸罐顶部排出，分离后的粗二氧化碳液体进入气化器；
一脱烃组件，用于对所述闪蒸罐塔底排出的粗二氧化碳液体进行脱烃处理；
一二级再生式干燥器组件，用于接收所述脱烃组件脱烃后的二氧化碳气体，并对接收的所述二氧化碳气体进行干燥处理；
一二级液化器，用于对所述二级再生式干燥器组件干燥处理后的所述二氧化碳气体进行液化处理；以及
一二级汽提塔，用于接收所述二级液化器液化后的二氧化碳液体，并对所述二氧化碳液体进行汽提分离处理，分离后的纯二氧化碳液体，一部分进入所述二级汽提塔塔底的二级塔底加热器内进行循环蒸发，另一部分从所述二级汽提塔塔底排出得产品二氧化碳液体。
本发明的第三个方面是提供一种高纯二氧化碳的生产装置，包括：
一变压吸附组件，用于对甲醇裂解气进行分离处理；
一一级再生式干燥器组件，用于接收所述变压吸附组件分离后的二氧化碳气体，并对接收的所述二氧化碳气体进行干燥处理；
一一级液化器，用于对所述一级再生式干燥器组件干燥处理后的所述二氧化碳气体进行液化处理；
一闪蒸罐，用于接收所述一级液化器液化处理后的二氧化碳液体，并对所述二氧化碳气体进行闪蒸分离处理，分离后的不凝气从所述闪蒸罐排出，分离后的二氧化碳液体从其底部排出作为一级汽提塔的回流液；
一一级汽提塔，用于接收所述二氧化碳液体，并对所述二氧化碳液体进行汽提分离处理；分离后的粗二氧化碳液体，一部分进入所述一级汽提塔塔底的一级塔底加热器内进行循环蒸发，另一部分从所述一级汽提塔塔底排出；
一脱烃组件，用于对所述一级汽提塔塔底排出的粗二氧化碳液体进行脱烃处理；
一二级再生式干燥器组件，用于接收所述脱烃组件脱烃后的二氧化碳气体，并对接收的所述二氧化碳气体进行干燥处理；
一二级液化器，用于对所述二级再生式干燥器组件干燥处理后的所述二氧化碳气体进行液化处理；以及
一二级汽提塔，用于接收所述二级液化器液化后的二氧化碳液体，并对所述二氧化碳液体进行汽提分离处理；分离后的纯二氧化碳液体，一部分进入所述二级汽提塔塔底的二级塔底加热器内进行循环蒸发，另一部分从所述二级汽提塔塔底排出得产品二氧化碳液体。
进一步地，所述变压吸附组件包括通过管道依次连接的变压吸附塔、裂解气尾气贮罐、二氧化碳压缩机、分离罐和脱硫罐，所述变压吸附塔的底部与所述裂解气尾气贮罐的顶部连通，所述分离罐的顶部与所述一级再生式干燥器组件连通。
进一步地，所述一级再生式干燥器组件由两台并联布置的分子筛吸附器组成，所述分子筛吸附器的底部通过管道连接所述分离罐的顶部，所述分子筛吸附器的顶部通过管道经所述一级液化器与所述闪蒸罐连通。
进一步优选地，所述闪蒸罐的顶部通过管道经再生二氧化碳换热器、加热器分别与所述分子筛吸附器的顶部管道连通，以及所述闪蒸罐的顶部通过管道经原料二氧化碳换热器、回收压缩机与变压吸附塔连通。
进一步地，所述一级汽提塔的顶部通过管道经一级汽提塔冷凝器与一级塔顶分离器的顶部连通，所述一级塔顶分离器的底部通过管道连通所述一级汽提塔的顶部。
进一步地，所述脱烃组件包括通过管道依次连通的气化器、回热器、加热器、催化转化炉和水冷却器；所述催化转化炉内脱碳氢化合物后的二氧化碳气体通过管道经所述回热器换热后进入所述水冷却器进行冷却，所述水冷却器通过管道与所述二级再生式干燥器组件连通。
进一步优选地，所述脱烃组件还包括用于为脱烃处理工艺提供氧气的氧气管道，所述氧气管道与所述气化器和回热器之间的二氧化碳气体管道连通。
进一步地，所述二级再生式干燥器组件由两台并联布置的分子筛吸附器组成，所述分子筛吸附器的顶部通过管道分别与所述二级液化器和二氧化碳缓冲罐连通，所述二氧化碳缓冲罐通过管道经加热器与所述分子筛吸附器的顶部管道连通。
进一步地，所述二级汽提塔的顶部通过管道经二级汽提塔冷凝器与二级塔顶分离器的顶部连通，所述二级塔顶分离器的底部通过管道连通所述二级汽提塔的顶部。
进一步地，所述二级汽提塔的塔底通过管道经所述产品二氧化碳过冷器与高纯二氧化碳储罐连通。
本发明的第二个方面是提供一种所述生产方法制得的高纯二氧化碳产品，所述高纯二氧化碳产品中CO2纯度≥99.99％。
本发明采用上述技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：
本发明高纯二氧化碳的生产方法，所需的生产装置的投资成本和运行成本较低，该生产方法适于大规模工业化生产，安全可靠；并且依据该生产装置制得的高纯二氧化碳产品中CO2的纯度高达99.99％以上；满足了精密电子工业等领域的苛刻标准与大规模需求；综上，本发明所提供的高纯二氧化碳的生产装置及其产品可得到广泛应用，具有良好的市场前景。
附图说明
图1为本发明所述高纯二氧化碳的生产方法的工艺流程示意图；
图2为本发明所述高纯二氧化碳的生产方法的一种优选工艺流程示意图；
其中各附图标记为：
1-甲醇裂解气，2-PSA分离的氢气，3-尾气原料二氧化碳，4-压缩机后的二氧化碳，5-分离水后的二氧化碳，6-脱硫后的二氧化碳气体，7-脱水后的二氧化碳气体，8-液化状态的二氧化碳，9、34、35-气相含氢不凝气体，10、11、13、15、16粗二氧化碳液体，12、17-粗二氧化碳气体，14-粗二氧化碳不凝气，18-氧气，19-二氧化碳与氧气的混合气体，20-加热后的二氧化碳气体，21-脱碳氢化合物后的二氧化碳气体，22、23-冷却的二氧化碳气体，24-脱水的二氧化碳气体，25-进储罐再生用二氧化碳气体，26-出储罐再生用二氧化碳气体，27-进液化器RU2的二氧化碳气体，28-出液化器RU2的二氧化碳液体，29-含不凝气的粗二氧化碳，30-出冷凝器RU4的二氧化碳液体，31-冷凝器RU4的不凝气体，32-汽提塔C2的回流二氧化碳液体，33-产品二氧化碳液体，36-进回收压缩机的二氧化碳气体，37-出回收压缩机的二氧化碳气体，38-放空的二氧化碳气体，39-第一再生式干燥器再生排放的二氧化碳气体，40-第二再生式干燥器再生排放的二氧化碳气体；以及
PAS-变压吸附塔，G1-裂解气尾气贮罐，G2-闪蒸罐，G3-二氧化碳缓冲罐，G4-一级塔顶分离器，G5-二级塔顶分离器；CP1-二氧化碳压缩机，CP2-回收压缩机；F1-分离罐，F2-脱硫罐，F3-催化转化炉；MS1、MS2、MS3、MS4-分子筛吸附器，RU1-一级液化器，RU2-二级液化器，RU3-一级汽提塔冷凝器，RU4-二级汽提塔冷凝器，RU5-产品二氧化碳过冷器；C1-一级汽提塔，C2-二级汽提塔；EH1、EH2、EH3-加热器，EH4-一级塔底加热器，EH5-二级塔底加热器；WE1-再生二氧化碳换热器，WE2-气化器，WE3-水冷却器，WE4-原料二氧化碳换热器；E1-回热器；CG-高纯二氧化碳储罐。
具体实施方式
本发明所提供的高纯二氧化碳的生产方法，主要针对现有工艺制得的二氧化碳产品具有较多的高沸点杂质的缺点，成功研发出并实施了一种闪蒸加双级低温精馏法降低二氧化碳中低沸点杂质含量的工艺。
本发明提供一种高纯二氧化碳的生产方法，如图1所示，包括以下步骤：
将甲醇裂解气1经变压吸附塔PSA制氢后的含约67％(V/V)二氧化碳及约29％(V/V)氢、约1.6％(V/V)一氧化碳、约1.5％(V/V)水及约0.3％(V/V)甲醇等微量氧氮、硫、碳氢化合物等杂质的尾气原料二氧化碳3进入裂解气尾气贮罐G1输入至二氧化碳压缩机CP1压缩至3.5-5MPa；压缩后的混合气体经分离罐F1分离掉游离水份后进入脱硫罐F2中，由所述碳脱硫罐F2输出脱硫后的二氧化碳气体6；
所述脱硫后的二氧化碳气体6先进入第一再生式干燥器(MS1和MS2)进行干燥处理，经所述第一再生式干燥器输出脱甲醇(脱除后甲醇＜1ppm)、脱水(脱除后水＜1ppm)后的二氧化碳气体7；
所述脱水后的二氧化碳气体7进入一级液化器RU1中被制冷剂冷却为部分液化状态的二氧化碳8，优选冷却温度-30至-40℃后，再进入闪蒸罐G2中进行分离，大部分氢气及一氧化碳从闪蒸罐G2顶部排出不凝气体，从所述闪蒸罐G2底部排出的粗二氧化碳液体10经节流降压至2-3MPa后进入一级汽提塔C1的顶部，作为一级汽提塔回流液；
所述一级汽提塔C1的塔顶输出含不凝气的粗二氧化碳气体12，含不凝气的所述粗二氧化碳气体12先进入一级汽提塔冷凝器RU3，再进入一级塔顶分离器G4；所述一级塔顶分离器G4顶部输出粗二氧化碳不凝气14，所述一级塔顶分离器(G4)底部输出粗二氧化碳液体15，所述粗二氧化碳液体15回流至一级汽提塔C1的塔顶；
所述一级汽提塔C1的塔釜输出粗二氧化碳液体，并分流为两部分：第一部分粗二氧化碳液体进入所述一级汽提塔C1塔底的一级塔底加热器EH4蒸发为气体，接着蒸发的气体返回一级汽提塔C1内；第二部分粗二氧化碳液体16进入气化器WE2中蒸发为粗二氧化碳气体17；
气化后的所述粗二氧化碳气体17加入少量氧气18后先进入回热器E1中预热，再进入加热器EH3加热至300～500℃，然后进入催化转化炉F3，所述催化转化炉F3输出脱烃后的二氧化碳气体21；
所述脱烃后的二氧化碳气体21先进入回热器E1中回收热量得回热后的二氧化碳气体22，再进入水冷却器WE3，然后进入第二再生式干燥器，经所述第二再生式干燥器输出脱水后的二氧化碳气体24；
所述脱水后的二氧化碳气体24进入二级液化器RU2，所述二级液化器RU2输出液化过冷后的原料二氧化碳液体28经节流后进入二级汽提塔C2；
所述二级汽提塔C2的塔顶输出含不凝气的粗二氧化碳29，所述含不凝气的粗二氧化碳29先进入二级汽提塔冷凝器RU4，再进入二级塔顶分离器G5；所述二级塔顶分离器G5顶部输出含不凝气的粗二氧化碳气体31，所述二级塔顶分离器G5底部输出粗二氧化碳液体32，所述粗二氧化碳液体32回流至二级汽提塔C2的塔顶；
所述二级汽提塔C2的塔釜输出纯液体二氧化碳，并分流为两部分：第一部分液体二氧化碳进入所述二级汽提塔C2塔底的二级塔底加热器EH5蒸发为气体，接着蒸发的气体返回所述二级汽提塔C2内；第二部分液体二氧化碳进入高纯二氧化碳储罐CG中作为产品二氧化碳液体(33)输出。
作为本发明的一个优选技术方案，所述闪蒸罐G2顶部分离排出的所述不凝气34分流为两股，其中：一股为流向所述第一再生式干燥器的再生用的二氧化碳气体9；另一股为流向所述原料二氧化碳换热器WE4回复至常温后，通过放空阀放空二氧化碳气体38或回到回收压缩机CP2入口进行回收利用。
作为本发明的一个优选技术方案，所述再生用的二氧化碳气体9经再生二氧化碳换热器WE1复热至常温后进入加热器EH1加热后，再流入所述第一再生式干燥器。
作为本发明的一个优选技术方案，产生于所述第一再生式干燥器的再生气体39和产生于所述第二再生式干燥器的再生气体40经过所述原料二氧化碳换热器WE4复热至常温后根据需求可以回收压缩机CP2回收或放空。
作为本发明的一个优选技术方案，用于所述第二再生式干燥器的再生气体26来源于所述第二再生式干燥器净化后的部分所述脱水后的二氧化碳气体24，部分所述脱水后的二氧化碳气体24存储于二氧化碳缓冲罐G3中，并经减压后进入加热器EH2中进行加热，再流入所述第二再生式干燥器。
作为本发明的一个优选技术方案，所述第一再生式干燥器为两台并联的分子筛吸附器(MS1，MS2)；在这种情况下，当一台分子筛吸附器MS1运行用于干燥的同时，另一台分子筛吸附器MS2则可进行在线再生。所述第二再生式干燥器为两台并联的分子筛吸附器(MS3，MS4)。
作为本发明的一个优选技术方案，所述一级汽提塔C1塔底的一级加热器EE4、所述二级汽提塔C2塔底的二级加热器EH5各自独立地为电加热器、气体加热器或换热器。
作为本发明的一个优选技术方案，所述脱硫后的二氧化碳气体6中的H2S及SO2浓度分别低于0.5mg/Nm3；所述回热后的二氧化碳气体22中的烃＜0.5ppm。所述脱硫后的二氧化碳气体6进入所述第一再生式干燥器中经活性炭脱除甲醇，再经分子筛脱水份，活性炭与分子筛可以安装在一个容器中，也可以分开在不同的容器中安装然后串联。脱除后气体中的甲醇CH3OH＜1ppm，水份＜1ppm。
作为本发明的一个优选技术方案，所述脱烃过程为：在闪蒸罐G2分离出大部分不凝气体氢、一氧化碳等物后的粗二氧化碳液体10再经一级汽提塔C1精馏得到的粗二氧化碳产品气化后进行的；或在所述闪蒸罐G2底部的粗二氧化碳液体10直接气化后进入所述催化转化炉F3脱碳氢化合物。
作为本发明的一个优选技术方案，在所述催化转化炉F3中，二氧化碳气体中夹带的NO2，NO被分解成氧和氮，同时通过加入过量氧气将二氧化碳气体中的CH4及其它碳氢化合物转换为二氧化碳和水，从而使得所述脱碳氢化合物后的二氧化碳气体21中的烃的含量降低到一定程度。所述催化转化炉F3中采用钯、镍等贵金属催化剂，且工作温度约300-500℃，可以提高碳氢化合物的转化率，从而使得所述脱碳氢化合物后的二氧化碳气体21中的总碳氢化合物含量＜0.5ppm。
作为本发明的另一个优选技术方案所述脱氢、脱烃过程为：在闪蒸罐(G2)顶部分离出大部分不凝气体氢、一氧化碳等物(34)，一氧化碳和氢气(34)经冷却器(WE4)冷却后进入回收压缩机压缩后经PSA系统循环利用；闪蒸罐(G2)底部的粗二氧化碳液体(10)再经一级汽提塔(C1)精馏得到的粗二氧化碳产品(16)气化后进入催化转化炉(F3)脱碳氢化合物；或闪蒸罐(G2)底部的粗二氧化碳液体(10)不经一级汽提塔(C1)脱除不凝气而直接进入气化器(WE2)直接气化后进入催化转化炉(F3)脱碳氢化合物，这样可以省略一级汽提塔(C1)精馏的步骤。
作为本发明的一个优选技术方案，从一级汽提塔C1底部出来的粗二氧化碳液体16，纯度达到99.9％以上，可以直接进入产品储罐用于提纯工业级或食品级二氧化碳至高纯二氧化碳。
作为本发明的一个优选技术方案，所述一级液化器RU1，所述一级汽提塔冷凝器RU3，所述二级汽提塔冷凝器RU4，所述第二再生式干燥器后的二级液化器RU2，以及所述二级汽提塔C2底部的过冷器RU5中的冷却介质选自液氨、R404A等制冷剂。
作为本发明的一个优选技术方案，该生产方法中，各设备的工作压力设计如下：G1-裂解气尾气贮罐的常规工作压力为0.01-0.05MPa；二氧化碳压缩机CP1增压至2.5-5MPa；分离罐F1、脱硫罐F2、第一再生式干燥器的附属分子筛吸附器MS1和MS2、一级液化器RU1、闪蒸罐G2的常规工作压力2-5MPa；一级汽提塔C1的常规工作压力为2-2.5MPa；回热器E1、加热器EH3、催化转化炉F3、第二再生式干燥器的附属分子筛吸附器MS3和MS4、二级汽提塔C2的常规工作压力为1.6-2.5MPa。这些设备的工作压力可以提高至更高的工作压力，但意味着会消耗更多的金属材料和更低的分离效率。CO2液体的工作压力也可以将得更低，更低的压力意味着CO2更容易固化而堵塞或破坏设备。
下面结合具体实施方式对本发明作进一步阐述，但本发明并不限于以下实施例。所述方法中的各步骤如无特殊说明均为常规操作，各设备如无特殊说明均能从公开商业途径获得，其中，用于连接各设备的若干阀门与管线均采用本技术领域中已知的方式进行选型、连接与安装，因此，在本文中不再赘述。
实施例1
如图1所示，本实施例提供了一种高纯二氧化碳的生产装置，包括依次布置的变压吸附组件，一级再生式干燥器组件、一级液化器RU1、闪蒸罐G2、脱烃组件、二级再生式干燥器组件、二级液化器RU2和二级汽提塔C2。
在本实施例中，如图1所示，所述变压吸附组件用于对甲醇裂解气1进行分离处理，其包括通过管道依次连接的变压吸附塔PSA、裂解气尾气贮罐G1、二氧化碳压缩机CP1、分离罐F1和脱硫罐F2，所述变压吸附塔PSA的底部与所述裂解气尾气贮罐G1的顶部连通，所述分离罐F1的顶部与所述一级再生式干燥器组件连通。
在本实施例中，如图1所示，所述一级再生式干燥器组件，用于接收所述变压吸附组件分离后的二氧化碳气体，并对接收的所述二氧化碳气体进行干燥处理。所述一级再生式干燥器组件由两台并联布置的分子筛吸附器MS1、MS2组成，所述分子筛吸附器MS1、MS2的底部通过管道连接所述分离罐F1的顶部，所述分子筛吸附器MS1、MS2的顶部通过管道经所述一级液化器RU1与所述闪蒸罐G2连通。
在本实施例中，如图1所示，所述一级液化器RU1用于对所述一级再生式干燥器组件干燥处理后的所述二氧化碳气体进行液化处理。所述闪蒸罐G2，用于接收所述一级液化器RU1液化处理后的二氧化碳液体，并对所述二氧化碳气体进行闪蒸分离处理，分离后的不凝气从所述闪蒸罐G2排出，分离后的粗二氧化碳液体10进入气化器WE2。
在本实施例中，如图1所示，用于对所述闪蒸罐G2塔底排出的粗二氧化碳液体10进行脱烃处理。所述脱烃组件包括通过管道依次连通的气化器WE2、回热器E1、加热器EH3、催化转化炉F3和水冷却器WE3；所述催化转化炉F3内脱碳氢化合物后的二氧化碳气体通过管道经所述回热器E1换热后进入所述水冷却器WE3进行冷却，所述水冷却器WE3通过管道与所述二级再生式干燥器组件连通。此外，如图1所示，所述脱烃组件还包括用于为脱烃处理工艺提供氧气的氧气管道，所述氧气管道与所述气化器WE2和回热器E1之间的二氧化碳气体管道连通。
在本实施例中，如图1所示，所述二级再生式干燥器组件用于接收所述脱烃组件脱烃后的二氧化碳气体，并对接收的所述二氧化碳气体进行干燥处理。所述二级再生式干燥器组件由两台并联布置的分子筛吸附器MS3、MS4组成，所述分子筛吸附器MS3、MS4的顶部通过管道分别与所述二级液化器RU2和二氧化碳缓冲罐G3连通，所述二氧化碳缓冲罐G3通过管道经加热器EH2与所述分子筛吸附器MS3、MS4的顶部管道连通。
在本实施例中，如图1所示，所述二级液化器RU2的两端分别通过管道与二级再生式干燥器组件和二级汽提塔C2连通，用于对所述二级再生式干燥器组件干燥处理后的所述二氧化碳气体进行液化处理。
在本实施例中，如图1所示，所述二级汽提塔C2用于接收所述二级液化器RU2液化后的二氧化碳液体，并对所述二氧化碳液体进行汽提分离处理。所述二级汽提塔C2的顶部通过管道经二级汽提塔冷凝器RU4与二级塔顶分离器G5的顶部连通，所述二级塔顶分离器G5的底部通过管道连通所述二级汽提塔C2的顶部。其中，从其顶部排出的含不凝气的粗二氧化碳气体经二级汽提塔冷凝器RU4进入二级塔顶分离器G5进行分离，分离后的粗二氧化碳不凝气从所述二级塔顶分离器G5的顶部排出，分离后的粗二氧化碳液体从所述二级塔顶分离器G5的底部输出至所述二级汽提塔C2内；分离后的纯二氧化碳液体，一部分进入所述二级汽提塔C2塔底的二级塔底加热器EH5内进行循环蒸发，另一部分从所述二级汽提塔C2塔底排出得产品二氧化碳液体。
此外，所述二级汽提塔C2的塔底通过管道经所述产品二氧化碳过冷器RU5与高纯二氧化碳储罐CG连通，以将从所述二级汽提塔C2的塔底排出的分离后的纯二氧化碳液体的一部分经产品二氧化碳过冷器RU5冷却后储存在高纯二氧化碳储罐CG内。
实施例2
如图2所示，本实施例提供了一种高纯二氧化碳的生产装置，包括依次布置的变压吸附组件，一级再生式干燥器组件、一级液化器RU1、闪蒸罐G2、一级汽提塔C1、脱烃组件、二级再生式干燥器组件、二级液化器RU2和二级汽提塔C2。
在本实施例中，如图2所示，所述变压吸附组件用于对甲醇裂解气1进行分离处理，其包括通过管道依次连接的变压吸附塔PSA、裂解气尾气贮罐G1、二氧化碳压缩机CP1、分离罐F1和脱硫罐F2，所述变压吸附塔PSA的底部与所述裂解气尾气贮罐G1的顶部连通，所述分离罐F1的顶部与所述一级再生式干燥器组件连通。
在本实施例中，如图2所示，所述一级再生式干燥器组件，用于接收所述变压吸附组件分离后的二氧化碳气体，并对接收的所述二氧化碳气体进行干燥处理。所述一级再生式干燥器组件由两台并联布置的分子筛吸附器MS1、MS2组成，所述分子筛吸附器MS1、MS2的底部通过管道连接所述分离罐F1的顶部，所述分子筛吸附器MS1、MS2的顶部通过管道经所述一级液化器RU1与所述闪蒸罐G2连通。
在本实施例中，如图2所示，所述一级液化器RU1用于对所述一级再生式干燥器组件干燥处理后的所述二氧化碳气体进行液化处理。所述闪蒸罐G2，用于接收所述一级液化器RU1液化处理后的二氧化碳液体，并对所述二氧化碳气体进行闪蒸分离处理，分离后的不凝气从所述闪蒸罐G2排出，分离后的二氧化碳液体从其底部排出作为一级汽提塔C1的回流液。所述闪蒸罐G2的顶部通过管道经再生二氧化碳换热器WE1、加热器EH1分别与所述分子筛吸附器MS1、MS2的顶部管道连通，以及所述闪蒸罐G2的顶部通过管道经原料二氧化碳换热器WE4、回收压缩机CP2与变压吸附塔PSA连通。
在本实施例中，如图2所示，所述一级汽提塔C1用于接收所述二氧化碳液体，并对所述二氧化碳液体进行汽提分离处理。所述一级汽提塔C1的顶部通过管道经一级汽提塔冷凝器RU3与一级塔顶分离器G4的顶部连通，所述一级塔顶分离器G4的底部通过管道连通所述一级汽提塔C1的顶部。其中，从其顶部排出的含不凝气的粗二氧化碳气体经一级汽提塔冷凝器RU3进入一级塔顶分离器G4进行分离，分离后的粗二氧化碳不凝气从所述一级塔顶分离器G4的顶部排出，分离后的粗二氧化碳液体从所述一级塔顶分离器G4的底部输出至所述一级汽提塔C1内；分离后的粗二氧化碳液体，一部分进入所述一级汽提塔C1塔底的一级塔底加热器EH4内进行循环蒸发，另一部分从所述一级汽提塔C1塔底排出。
在本实施例中，如图2所示，所述脱烃组件用于对所述一级汽提塔C1塔底排出的粗二氧化碳液体进行脱烃处理。所述脱烃组件包括通过管道依次连通的气化器WE2、回热器E1、加热器EH3、催化转化炉F3和水冷却器WE3；所述催化转化炉F3内脱碳氢化合物后的二氧化碳气体通过管道经所述回热器E1换热后进入所述水冷却器WE3进行冷却，所述水冷却器WE3通过管道与所述二级再生式干燥器组件连通。此外，如图1所示，所述脱烃组件还包括用于为脱烃处理工艺提供氧气的氧气管道，所述氧气管道与所述气化器WE2和回热器E1之间的二氧化碳气体管道连通。
在本实施例中，如图2所示，所述二级再生式干燥器组件用于接收所述脱烃组件脱烃后的二氧化碳气体，并对接收的所述二氧化碳气体进行干燥处理。所述二级再生式干燥器组件由两台并联布置的分子筛吸附器MS3、MS4组成，所述分子筛吸附器MS3、MS4的顶部通过管道分别与所述二级液化器RU2和二氧化碳缓冲罐G3连通，所述二氧化碳缓冲罐G3通过管道经加热器EH2与所述分子筛吸附器MS3、MS4的顶部管道连通。
在本实施例中，如图2所示，所述二级液化器RU2的两端分别通过管道与二级再生式干燥器组件和二级汽提塔C2连通，用于对所述二级再生式干燥器组件干燥处理后的所述二氧化碳气体进行液化处理。
在本实施例中，如图2所示，所述二级汽提塔C2用于接收所述二级液化器RU2液化后的二氧化碳液体，并对所述二氧化碳液体进行汽提分离处理。所述二级汽提塔C2的顶部通过管道经二级汽提塔冷凝器RU4与二级塔顶分离器G5的顶部连通，所述二级塔顶分离器G5的底部通过管道连通所述二级汽提塔C2的顶部。其中，从其顶部排出的含不凝气的粗二氧化碳气体经二级汽提塔冷凝器RU4进入二级塔顶分离器G5进行分离，分离后的粗二氧化碳不凝气从所述二级塔顶分离器G5的顶部排出，分离后的粗二氧化碳液体从所述二级塔顶分离器G5的底部输出至所述二级汽提塔C2内；分离后的纯二氧化碳液体，一部分进入所述二级汽提塔C2塔底的二级塔底加热器EH5内进行循环蒸发，另一部分从所述二级汽提塔C2塔底排出得产品二氧化碳液体。
此外，所述二级汽提塔C2的塔底通过管道经所述产品二氧化碳过冷器RU5与高纯二氧化碳储罐CG连通，以将从所述二级汽提塔C2的塔底排出的分离后的纯二氧化碳液体的一部分经产品二氧化碳过冷器RU5冷却后储存在高纯二氧化碳储罐CG内。
实施例1
采用如图1所示的工艺流程生产高纯二氧化碳产品，具体包括如下步骤：
首先将570Nm3/h，0.015MPa，40℃的裂解气1PSA制氢后的含约67％(V/V)二氧化碳及约29％(V/V)氢、约1.6％(V/V)一氧化碳、约1.5％(V/V)水及约0.3％(V/V)甲醇及等微量氧氮、硫、碳氢化合物等杂质的尾气原料二氧化碳3进入裂解气尾气贮罐G1输入至二氧化碳压缩机CP1压缩至4MPa，进入分离罐F1分离掉游离水份(剩余水份0.3％)，进入脱硫罐F2中，脱硫罐(F2)输出脱硫后的二氧化碳气体6，其含硫量＜0.5ppm；
所述脱硫后的二氧化碳气体6先进入第一再生式干燥器(MS1和MS2)，干燥器下部采用活性炭等吸附剂吸附甲醇，上部装填3A分子筛等吸水吸附剂，第一再生式干燥器输出脱甲醇(脱除后甲醇＜1ppm)、脱水(脱除后水＜1ppm)后的二氧化碳气体7，第一再生式干燥器MS1和MS2采用定时切换，再生采用闪蒸罐G2后的气相含氢不凝气体9加热至100℃以上再生，将吸附的甲醇、水份脱附再生；
所述脱水后的原料二氧化碳气体7560Nm3/h，3.95MPa,45℃进入液化器RU1被制冷剂冷却到部分液化状态的二氧化碳8，冷却温度-35℃后进入闪蒸罐G2中分离，260Nm3/h不凝气体62％(V/V)氢气及3.4％(V/V)一氧化碳)从闪蒸罐G2顶部排出不凝气34，300Nm3/h的闪蒸罐G2液体10(98.6％(V/V)二氧化碳、1.1％(V/V)氢气及0.25％(V/V)一氧化碳)经节流后降压至2.55MPa后进入气化器WE2中蒸发为粗二氧化碳气体(17)；
所述气化后的粗二氧化碳气体17加入4Nm3/h氧气18(99.6％O2,0.4％Ar)后先进入回热器E1中预热至150℃，再进入加热器EH3加热至300～500℃，然后进入催化转化炉F3，催化转化炉F3输出脱碳氢化合物后的二氧化碳气体21，从而使得脱烃后的二氧化碳气体21中的碳氢化合物的含量＜0.5ppm；
所述脱烃后的二氧化碳气体21先进入回热器E1中回收热量，再进入水冷却器WE3，然后进入第二再生式干燥器(MS3和MS4)，第二再生式干燥器输出脱水后(水＜1ppm)的二氧化碳气体24；
所述脱水后的二氧化碳气(24)进入二级液化器RU2，二级液化器RU2输出液化过冷后的原料二氧化碳液体28；所述过冷后的原料二氧化碳液体28经节流为原料二氧化碳液体进入汽提塔C2；
汽提塔C2的塔顶输出含不凝气的粗二氧化碳29，所述含不凝气的粗二氧化碳29先进入汽提塔冷凝器RU4，再进入一级二级塔顶分离器G5；二级塔顶分离器G5顶部输出含氧约0.2％(V/V)的不凝气的粗二氧化碳气体31，二级塔顶分离器G5底部输出粗二氧化碳液体32，所述粗二氧化碳液体32回流至汽提塔C2的塔顶；
汽提塔C2的塔釜输出纯液体CO2，并分流为两部分：第一部分液体CO2进入汽提塔C2塔底加热器EH5蒸发为气体，接着返回汽提塔C2内；第二部分液体CO2280Nm3/h，纯度≥99.99％(V/V)CO2的进入过冷器RU5中冷却至约-20℃后进入高纯二氧化碳储罐CG中作为产品二氧化碳液体33输出。
实施例2
采用如图2所示的工艺流程生产高纯二氧化碳产品，具体包括如下步骤：
首先将570Nm3/h，0.015MPa，40℃的裂解气1PSA制氢后的含约67％(V/V)二氧化碳及约29％(V/V)氢、约1.6％(V/V)一氧化碳、约1.5％(V/V)水及约0.3％(V/V)甲醇及等微量氧氮、硫、碳氢化合物等杂质的尾气原料二氧化碳3进入裂解气尾气贮罐G1输入至二氧化碳压缩机CP1压缩至4MPa，进入分离罐F1分离掉游离水份(剩余水份0.3％)，进入脱硫罐F2中，脱硫罐(F2)输出脱硫后的二氧化碳气体6，其含硫量＜0.5ppm；
所述脱硫后的二氧化碳气体6先进入第一再生式干燥器(MS1和MS2)，干燥器下部采用活性炭等吸附剂吸附甲醇，上部装填3A分子筛等吸水吸附剂，第一再生式干燥器输出脱甲醇(脱除后甲醇＜1ppm)、脱水(脱除后水＜1ppm)后的二氧化碳气体7，第一再生式干燥器MS1和MS2采用定时切换，再生采用闪蒸罐G2后的气相含氢不凝气体9加热至100℃以上再生，将吸附的甲醇、水份脱附再生；
所述脱水后的原料二氧化碳气体7560Nm3/h，3.95MPa,45℃进入液化器RU1被制冷剂冷却到部分液化状态的二氧化碳8，冷却温度-35℃后进入闪蒸罐G2中分离，260Nm3/h不凝气体62％(V/V)氢气及3.4％(V/V)一氧化碳)从闪蒸罐G2顶部排出不凝气34，300Nm3/h的闪蒸罐G2液体10(98.6％(V/V)二氧化碳、1.1％(V/V)氢气及0.25％(V/V)一氧化碳)经节流后降压至2.55MPa后进入一级汽提塔C1；所述原料二氧化碳液体11进入一级汽提塔C1的顶部，作为一级汽提塔回流液；
一级汽提C1的塔顶输出180Nm3/h含2.3％(V/V)氢气及0.87％(V/V)一氧化碳的粗二氧化碳气体12，所述粗二氧化碳气体12先进入一级汽提塔冷凝器RU3，再进入一级塔顶分离器G4；一级塔顶分离器G4顶部输出8Nm3/h含41.1％(V/V)氢气及9.3％(V/V)一氧化碳的粗二氧化碳不凝气14，一级塔顶分离器(G4)底部输出172Nm3/h含0.5％(V/V)氢气及0.475％(V/V)一氧化碳的粗二氧化碳液体15，所述粗二氧化碳液体15回流至一级汽提塔C1的塔顶；
一级汽提塔C1的塔釜输出粗二氧化碳液体，并分流为两部分：第一部分粗二氧化碳液体进入一级汽提塔C1塔底的一级加热器EH4蒸发为气体，接着返回一级汽提塔C1内；第二部分粗二氧化碳液体16 292Nm3/h含＜1ppm(V/V)氢气及＜1ppm(V/V)一氧化碳的液体，进入气化器WE2中蒸发为粗二氧化碳气体(17)；
所述气化后的粗二氧化碳气体17加入1NM3/h氧气18(99.6％O2,0.4％Ar)后先进入回热器E1中预热至200℃，再进入加热器EH3加热至300～500℃，然后进入催化转化炉F3，催化转化炉F3输出脱碳氢化合物后的二氧化碳气体21，从而使得脱烃后的二氧化碳气体21中的碳氢化合物的含量＜0.5ppm；
所述脱烃后的二氧化碳气体21先进入回热器E1中回收热量，再进入水冷却器WE3，然后进入第二再生式干燥器(MS3和MS4)，第二再生式干燥器输出脱水后(水＜1ppm)的二氧化碳气体24；
所述脱水后的二氧化碳气(24进入二级液化器RU2，二级液化器RU2输出液化过冷后的原料二氧化碳液体28；所述过冷后的原料二氧化碳液体28经节流为原料二氧化碳液体进入二级汽提塔C2；
二级汽提塔C2的塔顶输出含不凝气的粗二氧化碳29，所述含不凝气的粗二氧化碳29先进入二级汽提塔冷凝器RU4，再进入一级二级塔顶分离器G5；二级塔顶分离器G5顶部输出含氧约0.2％(V/V)的不凝气的粗二氧化碳气体31，二级塔顶分离器G5底部输出粗二氧化碳液体32，所述粗二氧化碳液体32回流至二级汽提塔C2的塔顶；
二级汽提塔C2的塔釜输出纯液体CO2，并分流为两部分：第一部分液体CO2进入二级汽提塔C2塔底加热器EH5蒸发为气体，接着返回二级汽提塔C2内；第二部分液体CO2280Nm3/h，纯度≥99.99％(V/V)CO2的进入过冷器RU5中冷却至约-20℃后进入高纯二氧化碳储罐CG中作为产品二氧化碳液体33输出。
实施例3
如图1所示，本实施例提供了一种用于高纯二氧化碳生产方法的生产装置，包括依次布置的变压吸附组件，一级再生式干燥器组件、一级液化器RU1、闪蒸罐G2、一级汽提塔C1、脱烃组件、二级再生式干燥器组件、二级液化器RU2和二级汽提塔C2。
在本实施例中，如图1所示，所述变压吸附组件用于对甲醇裂解气1进行分离处理，其包括通过管道依次连接的变压吸附塔PSA、裂解气尾气贮罐G1、二氧化碳压缩机CP1、分离罐F1和脱硫罐F2，所述变压吸附塔PSA的底部与所述裂解气尾气贮罐G1的顶部连通，所述分离罐F1的顶部与所述一级再生式干燥器组件连通。
在本实施例中，如图1所示，所述一级再生式干燥器组件，用于接收所述变压吸附组件分离后的二氧化碳气体，并对接收的所述二氧化碳气体进行干燥处理。所述一级再生式干燥器组件由两台并联布置的分子筛吸附器MS1、MS2组成，所述分子筛吸附器MS1、MS2的底部通过管道连接所述分离罐F1的顶部，所述分子筛吸附器MS1、MS2的顶部通过管道经所述一级液化器RU1与所述闪蒸罐G2连通。
在本实施例中，如图1所示，所述一级液化器RU1用于对所述一级再生式干燥器组件干燥处理后的所述二氧化碳气体进行液化处理。所述闪蒸罐G2，用于接收所述一级液化器RU1液化处理后的二氧化碳液体，并对所述二氧化碳气体进行闪蒸分离处理，分离后的不凝气从所述闪蒸罐G2排出，分离后的二氧化碳液体从其底部排出作为一级汽提塔C1的回流液。所述闪蒸罐G2的顶部通过管道经再生二氧化碳换热器WE1、加热器EH1分别与所述分子筛吸附器MS1、MS2的顶部管道连通，以及所述闪蒸罐G2的顶部通过管道经原料二氧化碳换热器WE4、回收压缩机CP2与变压吸附塔PSA连通。
在本实施例中，如图1所示，所述一级汽提塔C1用于接收所述二氧化碳液体，并对所述二氧化碳液体进行汽提分离处理。所述一级汽提塔C1的顶部通过管道经一级汽提塔冷凝器RU3与一级塔顶分离器G4的顶部连通，所述一级塔顶分离器G4的底部通过管道连通所述一级汽提塔C1的顶部。其中，从其顶部排出的含不凝气的粗二氧化碳气体经一级汽提塔冷凝器RU3进入一级塔顶分离器G4进行分离，分离后的粗二氧化碳不凝气从所述一级塔顶分离器G4的顶部排出，分离后的粗二氧化碳液体从所述一级塔顶分离器G4的底部输出至所述一级汽提塔C1内；分离后的粗二氧化碳液体，一部分进入所述一级汽提塔C1塔底的一级塔底加热器EH4内进行循环蒸发，另一部分从所述一级汽提塔C1塔底排出。
在本实施例中，如图1所示，所述脱烃组件用于对所述一级汽提塔C1塔底排出的粗二氧化碳液体进行脱烃处理。所述脱烃组件包括通过管道依次连通的气化器WE2、回热器E1、加热器EH3、催化转化炉F3和水冷却器WE3；所述催化转化炉F3内脱碳氢化合物后的二氧化碳气体通过管道经所述回热器E1换热后进入所述水冷却器WE3进行冷却，所述水冷却器WE3通过管道与所述二级再生式干燥器组件连通。此外，如图1所示，所述脱烃组件还包括用于为脱烃处理工艺提供氧气的氧气管道，所述氧气管道与所述气化器WE2和回热器E1之间的二氧化碳气体管道连通。
在本实施例中，如图1所示，所述二级再生式干燥器组件用于接收所述脱烃组件脱烃后的二氧化碳气体，并对接收的所述二氧化碳气体进行干燥处理。所述二级再生式干燥器组件由两台并联布置的分子筛吸附器MS3、MS4组成，所述分子筛吸附器MS3、MS4的顶部通过管道分别与所述二级液化器RU2和二氧化碳缓冲罐G3连通，所述二氧化碳缓冲罐G3通过管道经加热器EH2与所述分子筛吸附器MS3、MS4的顶部管道连通。
在本实施例中，如图1所示，所述二级液化器RU2的两端分别通过管道与二级再生式干燥器组件和二级汽提塔C2连通，用于对所述二级再生式干燥器组件干燥处理后的所述二氧化碳气体进行液化处理。
在本实施例中，如图1所示，所述二级汽提塔C2用于接收所述二级液化器RU2液化后的二氧化碳液体，并对所述二氧化碳液体进行汽提分离处理。所述二级汽提塔C2的顶部通过管道经二级汽提塔冷凝器RU4与二级塔顶分离器G5的顶部连通，所述二级塔顶分离器G5的底部通过管道连通所述二级汽提塔C2的顶部。其中，从其顶部排出的含不凝气的粗二氧化碳气体经二级汽提塔冷凝器RU4进入二级塔顶分离器G5进行分离，分离后的粗二氧化碳不凝气从所述二级塔顶分离器G5的顶部排出，分离后的粗二氧化碳液体从所述二级塔顶分离器G5的底部输出至所述二级汽提塔C2内；分离后的纯二氧化碳液体，一部分进入所述二级汽提塔C2塔底的二级塔底加热器EH5内进行循环蒸发，另一部分从所述二级汽提塔C2塔底排出得产品二氧化碳液体。
此外，所述二级汽提塔C2的塔底通过管道经所述产品二氧化碳过冷器RU5与高纯二氧化碳储罐CG连通，以将从所述二级汽提塔C2的塔底排出的分离后的纯二氧化碳液体的一部分经产品二氧化碳过冷器RU5冷却后储存在高纯二氧化碳储罐CG内。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。
Claims (10)
1.一种高纯二氧化碳的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
将甲醇裂解气(1)经PSA制氢后的含二氧化碳及氢、一氧化碳、水及微量甲醇等杂质的尾气原料二氧化碳(3)进入裂解气尾气贮罐(G1)输入至二氧化碳压缩机(CP1)压缩；压缩后的混合气体经分离罐(F1)分离掉游离水份后进入脱硫罐(F2)中，由所述碳脱硫罐(F2)输出脱硫后的二氧化碳气体(6)；
所述脱硫后的二氧化碳气体(6)先进入第一再生式干燥器进行干燥处理，经所述第一再生式干燥器输出脱水后的二氧化碳气体(7)；
所述脱水后的二氧化碳气体(7)进入一级液化器(RU1)中被制冷剂冷却为液化状态的二氧化碳(8)后再进入闪蒸罐(G2)中进行分离，大部分氢气及一氧化碳从闪蒸罐(G2)顶部排出不凝气体，从所述闪蒸罐(G2)底部排出的粗二氧化碳液体(10)经节流后进入一级汽提塔(C1)的顶部，作为一级汽提塔回流液；
所述一级汽提塔(C1)的塔顶输出含不凝气的粗二氧化碳气体(12)，含不凝气的所述粗二氧化碳气体(12)先进入一级汽提塔冷凝器(RU3)，再进入一级塔顶分离器(G4)；所述一级塔顶分离器(G4)顶部输出粗二氧化碳不凝气(14)，所述一级塔顶分离器(G4)底部输出粗二氧化碳液体(15)，所述粗二氧化碳液体(15)回流至一级汽提塔(C1)的塔顶；
所述一级汽提塔(C1)的塔釜输出粗二氧化碳液体，并分流为两部分：第一部分粗二氧化碳液体进入所述一级汽提塔(C1)塔底的一级塔底加热器(EH4)蒸发为气体，接着蒸发的气体返回所述一级汽提塔(C1)内；第二部分粗二氧化碳液体(16)进入气化器(WE2)中蒸发为粗二氧化碳气体(17)；
气化后的所述粗二氧化碳气体(17)加入少量氧气(18)后先进入回热器(E1)中预热，再进入加热器(EH3)进行加热，然后进入催化转化炉(F3)，所述催化转化炉(F3)输出脱烃后的二氧化碳气体(21)；
所述脱烃后的二氧化碳气体(21)先进入回热器(E1)中回收热量得回热后的二氧化碳气体(22)，再进入水冷却器(WE3)，然后进入第二再生式干燥器，经所述第二再生式干燥器输出脱水后的二氧化碳气体(24)；
所述脱水后的二氧化碳气体(24)进入二级液化器(RU2)，所述二级液化器(RU2)输出液化过冷后的原料二氧化碳液体(28)经节流后进入二级汽提塔(C2)；
所述二级汽提塔(C2)的塔顶输出含不凝气的粗二氧化碳(29)，所述含不凝气的粗二氧化碳(29)先进入二级汽提塔冷凝器(RU4)，再进入塔顶分离器(G5)；所述二级塔顶分离器(G5)顶部输出含不凝气的粗二氧化碳气体(31)，所述塔顶分离器(G5)底部输出粗二氧化碳液体(32)，所述粗二氧化碳液体(32)回流至二级汽提塔(C2)的塔顶；
所述二级汽提塔(C2)的塔釜输出纯液体二氧化碳，并分流为两部分：第一部分液体二氧化碳进入所述二级汽提塔(C2)塔底的二级塔底加热器(EH5)蒸发为气体，接着蒸发的气体返回所述二级汽提塔(C2)内；第二部分液体二氧化碳进入高纯二氧化碳储罐(CG)中作为产品二氧化碳液体(33)输出。
2.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述闪蒸罐(G2)顶部分离排出的所述不凝气(34)分流为两股，其中：一股为流向所述第一再生式干燥器的再生用的气相含氢不凝气体(9)；另一股为流向所述原料二氧化碳换热器(WE4)回复至常温后，通过放空阀放空二氧化碳气体(38)或回到回收压缩机(CP2)入口进行回收利用。
3.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，产生于所述第一再生式干燥器的再生气体(39)和产生于所述第二再生式干燥器的再生气体(40)经过所述原料二氧化碳换热器(WE4)复热至常温后根据需求可以回收压缩机(CP2)回收或放空。
4.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，用于所述第二再生式干燥器的再生气体(26)来源于所述第二再生式干燥器净化后的部分所述脱水后的二氧化碳气体(24)，部分所述脱水后的二氧化碳气体(24)存储于二氧化碳缓冲罐(G3)中，并经减压后进入加热器(EH2)中进行加热，再流入所述第二再生式干燥器。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的生产方法，其特征在于，所述第一再生式干燥器为两台并联的分子筛吸附器(MS1，MS2)；所述第二再生式干燥器为两台并联的分子筛吸附器(MS3，MS4)。
6.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述一级汽提塔(C1)塔底的一级加热器(EE4)、所述二级汽提塔(C2)塔底的二级加热器(EH5)各自独立地为电加热器、气体加热器或换热器。
7.根据权利要求1～5中任一项所述的生产方法，其特征在于，所述脱硫后的二氧化碳气体(6)中的H2S及SO2浓度分别低于0.5mg/Nm3；所述回热后的二氧化碳气体(22)中的烃＜0.5ppm。
8.根据权利要求1～5中任一项所述的生产方法，其特征在于，所述脱氢、脱烃过程为：在闪蒸罐(G2)顶部分离出大部分不凝气体氢、一氧化碳等物(34)，一氧化碳和氢气(34)经冷却器(WE4)冷却后进入回收压缩机压缩后经PSA系统循环利用；闪蒸罐(G2)底部的粗二氧化碳液体(10)再经一级汽提塔(C1)精馏得到的粗二氧化碳产品(16)气化后进入催化转化炉(F3)脱碳氢化合物；或闪蒸罐(G2)底部的粗二氧化碳液体(10)不经一级汽提塔(C1)脱除不凝气而直接进入气化器(WE2)直接气化后进入催化转化炉(F3)脱碳氢化合物。
9.一种用于权利要求1～8中任一项所述生产方法的高纯二氧化碳生产装置，其特征在于，包括：
一变压吸附组件，用于对甲醇裂解气(1)进行分离处理；
一一级再生式干燥器组件，用于接收所述变压吸附组件分离后的二氧化碳气体，并对接收的所述二氧化碳气体进行干燥处理；
一一级液化器(RU1)，用于对所述一级再生式干燥器组件干燥处理后的所述二氧化碳气体进行液化处理；
一闪蒸罐(G2)，用于接收所述一级液化器(RU1)液化处理后的二氧化碳液体，并对所述二氧化碳气体进行闪蒸分离处理，分离后的不凝气从所述闪蒸罐(G2)顶部排出，分离后的粗二氧化碳液体(10)进入气化器(WE2)；
一脱烃组件，用于对所述闪蒸罐(G2)塔底排出的粗二氧化碳液体(10)进行脱烃处理；
一二级再生式干燥器组件，用于接收所述脱烃组件脱烃后的二氧化碳气体，并对接收的所述二氧化碳气体进行干燥处理；
一二级液化器(RU2)，用于对所述二级再生式干燥器组件干燥处理后的所述二氧化碳气体进行液化处理；以及
一二级汽提塔(C2)，用于接收所述二级液化器(RU2)液化后的二氧化碳液体，并对所述二氧化碳液体进行汽提分离处理，分离后的纯二氧化碳液体，一部分进入所述二级汽提塔(C2)塔底的二级塔底加热器(EH5)内进行循环蒸发，另一部分从所述二级汽提塔(C2)塔底排出得产品二氧化碳液体。
10.一种用于权利要求1～8中任一项所述生产方法的高纯二氧化碳生产装置，其特征在于，包括：
一变压吸附组件，用于对甲醇裂解气(1)进行分离处理；
一一级再生式干燥器组件，用于接收所述变压吸附组件分离后的二氧化碳气体，并对接收的所述二氧化碳气体进行干燥处理；
一一级液化器(RU1)，用于对所述一级再生式干燥器组件干燥处理后的所述二氧化碳气体进行液化处理；
一闪蒸罐(G2)，用于接收所述一级液化器(RU1)液化处理后的二氧化碳液体，并对所述二氧化碳气体进行闪蒸分离处理，分离后的不凝气从所述闪蒸罐(G2)排出，分离后的二氧化碳液体从其底部排出作为一级汽提塔(C1)的回流液；
一一级汽提塔(C1)，用于接收所述二氧化碳液体，并对所述二氧化碳液体进行汽提分离处理，分离后的粗二氧化碳液体，一部分进入所述一级汽提塔(C1)塔底的一级塔底加热器(EH4)内进行循环蒸发，另一部分从所述一级汽提塔(C1)塔底排出；
一脱烃组件，用于对所述一级汽提塔(C1)塔底排出的粗二氧化碳液体进行脱烃处理；
一二级再生式干燥器组件，用于接收所述脱烃组件脱烃后的二氧化碳气体，并对接收的所述二氧化碳气体进行干燥处理；
一二级液化器(RU2)，用于对所述二级再生式干燥器组件干燥处理后的所述二氧化碳气体进行液化处理；以及
一二级汽提塔(C2)，用于接收所述二级液化器(RU2)液化后的二氧化碳液体，并对所述二氧化碳液体进行汽提分离处理，分离后的纯二氧化碳液体，一部分进入所述二级汽提塔(C2)塔底的二级塔底加热器(EH5)内进行循环蒸发，另一部分从所述二级汽提塔(C2)塔底排出得产品二氧化碳液体。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111252767A (zh) * | 2020-03-12 | 2020-06-09 | 金昌隆博气体有限责任公司 | 一种侧线采出同时连续生产工业级、食品级二氧化碳的装置及方法 |
| CN112473169A (zh) * | 2020-12-07 | 2021-03-12 | 南通海嘉智能科技有限公司 | 一种超临界二氧化碳萃取反应系统 |
| CN112957872A (zh) * | 2021-03-17 | 2021-06-15 | 西北大学 | 一种提纯co2脱除so2的装置与方法 |
| CN113896198A (zh) * | 2021-11-03 | 2022-01-07 | 陕西聚能新创煤化科技有限公司 | 一种甲醇洗生产气、液二氧化碳的系统及方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101310155A (zh) * | 2005-07-28 | 2008-11-19 | 英尼奥斯美国有限责任公司 | 烃流体中一氧化碳和氢的回收 |
| CN101607708A (zh) * | 2009-07-27 | 2009-12-23 | 申屠晶 | 工业级和食品级液体二氧化碳的联产方法及装置 |
| CN101643209A (zh) * | 2009-07-14 | 2010-02-10 | 北京健坤伟华新能源科技有限公司 | 一种从垃圾填埋气中提纯回收二氧化碳的方法及其装置 |
| WO2013144041A1 (en) * | 2012-03-28 | 2013-10-03 | Akzo Nobel Chemicals International B.V. | Continuous process for the preparation of methanol by hydrogenation of carbon dioxide |
| CN103359732A (zh) * | 2013-06-24 | 2013-10-23 | 江苏索普（集团）有限公司 | 一体化食品级、工业级二氧化碳回收装置及回收工艺 |
| CN210736223U (zh) * | 2019-05-09 | 2020-06-12 | 上海启元空分技术发展股份有限公司 | 一种高纯二氧化碳的生产装置 |
-
2019
- 2019-05-09 CN CN201910386342.4A patent/CN110217794A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101310155A (zh) * | 2005-07-28 | 2008-11-19 | 英尼奥斯美国有限责任公司 | 烃流体中一氧化碳和氢的回收 |
| CN101643209A (zh) * | 2009-07-14 | 2010-02-10 | 北京健坤伟华新能源科技有限公司 | 一种从垃圾填埋气中提纯回收二氧化碳的方法及其装置 |
| CN101607708A (zh) * | 2009-07-27 | 2009-12-23 | 申屠晶 | 工业级和食品级液体二氧化碳的联产方法及装置 |
| WO2013144041A1 (en) * | 2012-03-28 | 2013-10-03 | Akzo Nobel Chemicals International B.V. | Continuous process for the preparation of methanol by hydrogenation of carbon dioxide |
| CN103359732A (zh) * | 2013-06-24 | 2013-10-23 | 江苏索普（集团）有限公司 | 一体化食品级、工业级二氧化碳回收装置及回收工艺 |
| CN210736223U (zh) * | 2019-05-09 | 2020-06-12 | 上海启元空分技术发展股份有限公司 | 一种高纯二氧化碳的生产装置 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111252767A (zh) * | 2020-03-12 | 2020-06-09 | 金昌隆博气体有限责任公司 | 一种侧线采出同时连续生产工业级、食品级二氧化碳的装置及方法 |
| CN112473169A (zh) * | 2020-12-07 | 2021-03-12 | 南通海嘉智能科技有限公司 | 一种超临界二氧化碳萃取反应系统 |
| CN112957872A (zh) * | 2021-03-17 | 2021-06-15 | 西北大学 | 一种提纯co2脱除so2的装置与方法 |
| CN113896198A (zh) * | 2021-11-03 | 2022-01-07 | 陕西聚能新创煤化科技有限公司 | 一种甲醇洗生产气、液二氧化碳的系统及方法 |
| CN113896198B (zh) * | 2021-11-03 | 2022-11-25 | 陕西聚能新创煤化科技有限公司 | 一种甲醇洗生产气、液二氧化碳的系统及方法 |
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