CN110371976B - 一种二氧化碳的纯化系统 - Google Patents
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Abstract
一种二氧化碳的纯化系统，包括原料罐、低温液体泵、汽化加热装置、干燥床组、吸附床组、过滤器组、预冷器、液化装置和产品罐；原料罐的输出端连通于低温液体泵的输入端，原料罐的顶部设有排空管；低温液体泵的输出端连通于汽化加热装置的输入端；汽化加热装置的输出端设有第一分管和第二分管，汽化加热装置通过第一分管连通至原料罐，汽化加热装置通过第二分管连通于干燥床组的输入端，第一分管设有第一阀门，第二分管设有第二阀门；干燥床组的输出端连通于吸附床组的输入端；本发明根据上述内容提出一种二氧化碳的纯化系统，其结构简单，操作方便，既能达到纯化效果，也能降低投资成本。
Description
技术领域
本发明涉及二氧化碳纯化设备领域，尤其涉及一种二氧化碳的纯化系统。
背景技术
二氧化碳，一种碳氧化合物，常温常压下是一种无色无味或无色无嗅而略有酸味的气体，也是一种常见的温室气体，还是空气的组分之一。在物理性质方面，二氧化碳的熔点为-78.5℃，沸点为-56.6℃，密度比空气密度大，微溶于水。在化学性质方面，二氧化碳的化学性质不活泼，热稳定性很高，不能燃烧，通常也不支持燃烧，属于酸性氧化物。
现有的二氧化碳纯化设备中，必须要配置精馏塔，精馏塔占地面积大，且投资成本高，生产工艺复杂。
发明内容
本发明的目的在于提出一种二氧化碳的纯化系统，其结构简单，操作方便，既能达到纯化效果，也能降低投资成本。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种二氧化碳的纯化系统，包括原料罐、低温液体泵、汽化加热装置、干燥床组、吸附床组、过滤器组、预冷器、液化装置和产品罐；
所述原料罐的输出端连通于所述低温液体泵的输入端，所述原料罐的顶部设有排空管；
所述低温液体泵的输出端连通于所述汽化加热装置的输入端；
所述汽化加热装置的输出端设有第一分管和第二分管，所述汽化加热装置通过第一分管连通至原料罐，所述汽化加热装置通过第二分管连通于所述干燥床组的输入端，所述第一分管设有第一阀门，所述第二分管设有第二阀门；
所述干燥床组的输出端连通于所述吸附床组的输入端；
所述吸附床组的输入端连通于所述过滤器组的输入端；
所述过滤器组的输出端连通至所述预冷器的输入端；
所述预冷器的输出端连通至所述液化装置的输入端；
所述液化装置的输出端连通至所述产品罐的输入端。
进一步，所述汽化加热装置包括汽化器和加热器；
所述汽化器的输出端连通于所述加热器的输入端。
进一步，所述干燥床组至少包括两个并联干燥床，每个干燥床的输入端及输出端均设有干燥阀门。
进一步，所述吸附床组至少包括两个并联的吸附床，每个吸附床的输入端及输出端均设有吸附阀门。
进一步，所述过滤器组至少包括两组并联的过滤器，每组过滤器内串联的过滤器的数量至少为二，每组过滤器的输入端及输出端分别设有过滤阀门。
进一步，所述液化装置包括液化器和制冷机；
所述制冷机的输出端连通至液化器的制冷输入端，所述液化器的制冷输出端连通至制冷机的输入端。
进一步，所述产品罐的顶部设有排放管，所述排放管连通至预冷器，所述排放管设有排放阀。
进一步，所述汽化加热装置通过第一分管连通至原料罐的底部。
本发明根据上述内容提出一种二氧化碳的纯化系统，其结构简单，操作方便，既能达到纯化效果，也能降低投资成本。
纯化系统工作时，先通过低温液体泵将原料罐中的液态原料二氧化碳输送至汽化加热装置中，把液态的二氧化碳汽化，并将其加热至50摄氏度，关闭第二阀门，打开第一阀门，将加热后的二氧化碳气体通入至原料罐内，使得加热后的二氧化碳气体与原料罐内的液体原料二氧化碳进行充分换热，一方面不会引入其他杂质气体，另一方面又能够使原料液态二氧化碳气体升温，从而加速原料二氧化碳当中的轻组分和重组分之间的分离，通过原料罐的顶部设有的排空管，把液体原料二氧化碳中的轻组分(氧气、氮气、氢气、一氧化碳和甲烷等)排空，提高原料二氧化碳液体的纯度。因此，相对于现有当中常规的二氧化碳纯化系统，本申请的二氧化碳系统是不需要设置精馏塔，也能将原料二氧化碳当中的轻组分和重组分之间的分离，使得整个纯化系统的结构能够简单，操作方便，既能达到纯化效果，也能降低投资成本。
因为原料罐是一个压力容器，如果直接对原料罐进行加热的话，原料罐内的原料二氧化碳液体的汽化速度会加快，会在短时间内增大原料罐内的压力，有可能发生爆炸等情况，危及工作人员的生命安全；因此，本申请先将原料二氧化碳液体加热至二氧化碳气体，再将加热后的二氧化碳气体通入至原料罐内，间接性地对原料罐内的原料二氧化碳液体进行缓慢加热，安全性更高。
当液体原料二氧化碳中的轻组分含量达到合格的范围后，关闭第一阀门，打开第二阀门，再次通过低温液体泵将原料罐中的液态原料二氧化碳输送至汽化加热装置中，把液态的二氧化碳汽化，并将其加热至50摄氏度，把二氧化碳气体通入干燥床组进行干燥处理，把二氧化碳气体中的水分除掉；经干燥床组处理的二氧化碳气体进入至吸附床组，把其中的非甲烷总烃、醇等杂质吸掉；经吸附床组处理的二氧化碳气体进入至过滤器组，把其中油分和颗粒过滤掉；经过滤器组处理的二氧化碳气体进入至预冷器中，初步降低二氧化碳气体的温度，有利于后续二氧化碳气体的液化；经预冷器处理的二氧化碳气体进入至液化装置中，进行液化处理，液化后的二氧化碳输送至产品罐中储存。
附图说明
图1是本发明其中一个实施例的结构示意图。
其中：原料罐11、排空管111、低温液体泵12、汽化加热装置13、汽化器131、加热器132、第一分管1301、第二分管1302、第一阀门1303、第二阀门1304、干燥床组21、干燥阀门201、干燥床211、吸附床组22、吸附床221、吸附阀门202、过滤器组23、过滤器231、过滤阀门203、预冷器31、液化装置32、液化器321、制冷机322、产品罐33、排放管341、排放阀3411。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如图1所示，一种二氧化碳的纯化系统，包括原料罐11、低温液体泵12、汽化加热装置13、干燥床组21、吸附床组22、过滤器组23、预冷器31、液化装置32和产品罐33；
所述原料罐11的输出端连通于所述低温液体泵12的输入端，所述原料罐11的顶部设有排空管111；
所述低温液体泵12的输出端连通于所述汽化加热装置13的输入端；
所述汽化加热装置13的输出端设有第一分管1301和第二分管1302，所述汽化加热装置13通过第一分管1301连通至原料罐11，所述汽化加热装置13通过第二分管132连通于所述干燥床组21的输入端，所述第一分管1301设有第一阀门1303，所述第二分管1302设有第二阀门1304；
所述干燥床组21的输出端连通于所述吸附床组22的输入端；
所述吸附床组22的输入端连通于所述过滤器组23的输入端；
所述过滤器组23的输出端连通至所述预冷器31的输入端；
所述预冷器31的输出端连通至所述液化装置32的输入端；
所述液化装置32的输出端连通至所述产品罐33的输入端。
纯化系统工作时，先通过低温液体泵12将原料罐11中的液态原料二氧化碳输送至汽化加热装置13中，把液态的二氧化碳汽化，并将其加热至50摄氏度，关闭第二阀门1304，打开第一阀门1303，将加热后的二氧化碳气体通入至原料罐11内，使得加热后的二氧化碳气体与原料罐11内的液体原料二氧化碳进行充分换热，一方面不会引入其他杂质气体，另一方面又能够使原料液态二氧化碳气体升温，从而加速原料二氧化碳当中的轻组分和重组分之间的分离，通过原料罐11的顶部设有的排空管111，把液体原料二氧化碳中的轻组分(氧气、氮气、氢气、一氧化碳和甲烷等)排空，提高原料二氧化碳液体的纯度。因此，相对于现有当中常规的二氧化碳纯化系统，本申请的二氧化碳系统是不需要设置精馏塔，也能将原料二氧化碳当中的轻组分和重组分之间的分离，使得整个纯化系统的结构能够简单，操作方便，既能达到纯化效果，也能降低投资成本。
因为原料罐11是一个压力容器，如果直接对原料罐11进行加热的话，原料罐11内的原料二氧化碳液体的汽化速度会加快，会在短时间内增大原料罐11内的压力，有可能发生爆炸等情况，危及工作人员的生命安全；因此，本申请先将原料二氧化碳液体加热至二氧化碳气体，再将加热后的二氧化碳气体通入至原料罐11内，间接性地对原料罐11内的原料二氧化碳液体进行缓慢加热，安全性更高。
当液体原料二氧化碳中的轻组分含量达到合格的范围后，关闭第一阀门1303，打开第二阀门1304，再次通过低温液体泵12将原料罐11中的液态原料二氧化碳输送至汽化加热装置13中，把液态的二氧化碳汽化，并将其加热至50摄氏度，把二氧化碳气体通入干燥床组21进行干燥处理，把二氧化碳气体中的水分除掉；经干燥床组21处理的二氧化碳气体进入至吸附床组22，把其中的非甲烷总烃、醇等杂质吸掉；经吸附床组22处理的二氧化碳气体进入至过滤器组23，把其中油分和颗粒过滤掉；经过滤器组23处理的二氧化碳气体进入至预冷器31中，初步降低二氧化碳气体的温度，有利于后续二氧化碳气体的液化；经预冷器31处理的二氧化碳气体进入至液化装置32中，进行液化处理，液化后的二氧化碳输送至产品罐33中储存。
进一步，所述汽化加热装置13包括汽化器131和加热器132；
所述汽化器131的输出端连通于所述加热器132的输入端。
汽化器131的输入端相当于汽化加热装置13的输入端，加热器132的输出端相当于汽化加热装置13的输出端。原料二氧化碳液体进入至汽化加热装置13时，先通过汽化器131进行换热，将液态的原料二氧化碳汽化，再通过加热器132把二氧化碳气体加热至合适的温度。
进一步，所述干燥床组21至少包括两个并联干燥床211，每个干燥床211的输入端及输出端均设有干燥阀门201。
本实施例具有两个干燥床211，其中一个干燥床211为备用的，当常用的干燥床211出现故障需要维修时，可关闭常用的干燥床211的输入端及输出端的干燥阀门201，打开备用的干燥床211的输入端及输出端的干燥阀门201，保证二氧化碳的纯化能够持续进行，避免因常用的干燥床211的故障导致全线停产，提高二氧化碳纯化的持续性和有效性。
进一步，所述吸附床组22至少包括两个并联的吸附床221，每个吸附床221的输入端及输出端均设有吸附阀门202。
本实施例具有两个吸附床221，其中一个吸附床221为备用的，当常用的吸附床221出现故障需要维修时，可关闭常用的吸附床221的输入端及输出端的吸附阀门202，打开备用的吸附床221的输入端及输出端的吸附阀门202，保证二氧化碳的纯化能够持续进行，避免因常用的吸附床221的故障导致全线停产，提高二氧化碳纯化的持续性和有效性。
进一步，所述过滤器组23至少包括两组并联的过滤器231，每组过滤器231内串联的过滤器231的数量至少为二，每组过滤器231的输入端及输出端分别设有过滤阀门203。
本实施例具有两组过滤器231，其中一组过滤器231为备用的，当常用的那组过滤器231出现故障需要维修时，可关闭常用的那组过滤器231的输入端及输出端的过滤阀门203，打开备用的那组过滤器231的输入端及输出端的过滤阀门203，保证二氧化碳的纯化能够持续进行，避免因常用的那组过滤器231的故障导致全线停产，提高二氧化碳纯化的持续性和有效性。
进一步，所述液化装置32包括液化器321和制冷机322；
所述制冷机322的输出端连通至液化器321的制冷输入端，所述液化器321的制冷输出端连通至制冷机322的输入端。
液化器321相当于液化装置32的输入端，液化器321的输出端相当于液化装置32的输出端；经预冷器31处理的二氧化碳进入至液化器321中进行液化，二氧化碳液化的过程中，主要是制冷机322为二氧化碳提供冷量，由于所述制冷机322的输出端连通至液化器321的制冷输入端，所述液化器321的制冷输出端连通至制冷机322的输入端，所以制冷机322能够持续循环地为液化器321中的二氧化碳提供液化时所需冷量。
所述产品罐33的顶部设有排放管341，所述排放管341连通至预冷器31，所述排放管341设有排放阀3411。
经过滤器组23处理的二氧化碳气体进入至预冷器31中时，打开排放阀3411，产品罐311内是气液共存的，将产品罐311中的气相的二氧化碳输送至预冷器31内，由于产品罐311内气相的二氧化碳温度较低，可以降低来自过滤器组23的二氧化碳的温度，从而既不会引入新的杂质气体，又能减少后续制冷机31时工作时的负荷。
进一步，所述汽化加热装置13通过第一分管1301连通至原料罐11的底部。
通过加热器132加热后的二氧化碳通过第一分管1301回流至原料罐11的底部，那么二氧化碳气体的热量能够逐渐地从原料罐11的底部向上传递，从而能够更充分地加热原料罐11内的原料液态二氧化碳，从更好地而加速原料二氧化碳当中的轻组分和重组分之间的分离。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种二氧化碳的纯化系统，其特征在于：包括原料罐、低温液体泵、汽化加热装置、干燥床组、吸附床组、过滤器组、预冷器、液化装置和产品罐；
所述原料罐的输出端连通于所述低温液体泵的输入端，所述原料罐的顶部设有排空管；
所述低温液体泵的输出端连通于所述汽化加热装置的输入端；
所述汽化加热装置的输出端设有第一分管和第二分管，所述汽化加热装置通过第一分管连通至原料罐，所述汽化加热装置通过第二分管连通于所述干燥床组的输入端，所述第一分管设有第一阀门，所述第二分管设有第二阀门；
所述干燥床组的输出端连通于所述吸附床组的输入端；
所述吸附床组的输入端连通于所述过滤器组的输入端；
所述过滤器组的输出端连通至所述预冷器的输入端；
所述预冷器的输出端连通至所述液化装置的输入端；
所述液化装置的输出端连通至所述产品罐的输入端。
2.根据权利要求1所述的一种二氧化碳的纯化系统，其特征在于：所述汽化加热装置包括汽化器和加热器；
所述汽化器的输出端连通于所述加热器的输入端。
3.根据权利要求1所述的一种二氧化碳的纯化系统，其特征在于：所述干燥床组至少包括两个并联干燥床，每个干燥床的输入端及输出端均设有干燥阀门。
4.根据权利要求1所述的一种二氧化碳的纯化系统，其特征在于：所述吸附床组至少包括两个并联的吸附床，每个吸附床的输入端及输出端均设有吸附阀门。
5.根据权利要求1所述的一种二氧化碳的纯化系统，其特征在于：所述过滤器组至少包括两组并联的过滤器，每组过滤器内串联的过滤器的数量至少为二，每组过滤器的输入端及输出端分别设有过滤阀门。
6.根据权利要求1所述的一种二氧化碳的纯化系统，其特征在于：所述液化装置包括液化器和制冷机；
所述制冷机的输出端连通至液化器的制冷输入端，所述液化器的制冷输出端连通至制冷机的输入端。
7.根据权利要求1所述的一种二氧化碳的纯化系统，其特征在于：所述产品罐的顶部设有排放管，所述排放管连通至预冷器，所述排放管设有排放阀。
8.根据权利要求1所述的一种二氧化碳的纯化系统，其特征在于：所述汽化加热装置通过第一分管连通至原料罐的底部。
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