CN112357923A - 高纯度液体二氧化碳的生产工艺及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及液体二氧化碳生产技术领域，具体涉及一种高纯度液体二氧化碳的生产工艺及装置。所述的生产工艺包括蒸馏工序、吸附工序、液化工序、提馏工序和灌装工序。本发明所述的高纯度液体二氧化碳的生产工艺，广泛适用于各种不同组分的原料气，具有节能降耗效果显著、节电效果明显的特点。本发明用时提供其使用的装置。
Description
技术领域
本发明涉及液体二氧化碳生产技术领域，具体涉及一种高纯度液体二氧化碳的生产工艺及装置。
背景技术
目前，国内的液体二氧化碳生产企业多达上百家，无论是工业级、食品级还是电子级高纯气，所采用的提纯工艺有以下几种：蒸馏，变压吸附，催化氧化，提馏。由于受气源状况及提纯工艺水平的限制，其提纯工艺压力一般控制在2.0-2.5MPa，在不使用催化氧化或变压吸附工艺的条件下，其产品纯度只能达到工业级(99.5％)，已远远不能满足除油田注井外的客户对液体二氧化碳纯度的质量要求。使用催化氧化工艺，虽然可以较大幅度的提高产品纯度，但仍然有两个问题无法解决：一是能耗问题，把汽液混合状态的二氧化碳从10℃加热至400℃以上，再从400℃冷却至-10℃以下并液化，无论是电加热还是水冷，巨大的能量消耗是产品价位只有几百元的二氧化碳所不能承受的。二是产品的纯度虽然提高了，但由于催化氧化工艺去除的只是可燃组分的杂质(甲烷，乙烷，丙烷，氢气等)，不燃组分及氧的含量仍然难以控制，其产品的总体质量仍然达不到高纯级电子气的要求，甚至个别杂质组分的含量就算是食品级也达不到。变压吸附工艺同样也存在无法解决的问题：一是该工艺对杂质C2乙烷无效，对乙烷的提纯仅停留在实验室阶段，对原料气的组分要求较为苛刻。因几乎所有的原料气中都含有或多或少的乙烷，所以该工艺目前还不成熟。二是运行成本过高，需要一次投入大量资金购买吸附剂，并且要在吸附剂饱和时进行频繁再生操作，既大量耗电，又污染环境。
这就造成了目前国内二氧化碳市场的现状：电子级高纯气一片空白，号称可以生产电子级高纯气的产品质量难以保证；高纯度产品质量参差不齐，生产成本居高不下，产品利润倒挂；食品级产品质量抽检合格率低，与使用单位纠纷不断；工业级产品产能过剩，只能通过价格战来扩大销路，价格一路下滑，部分企业已处在亏损的状态。市场迫切需要低成本、高纯度的液体二氧化碳生产工艺。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种高纯度液体二氧化碳的生产工艺，广泛适用于各种不同组分的原料气，具有节能降耗效果显著、节电效果明显的特点，并且产品纯度大幅提升；本发明同时提供其使用的装置。
本发明所述的高纯度液体二氧化碳的生产工艺如下：
生产工艺所使用的装置如下：
该装置包括蒸馏塔再沸器，原料气管线与蒸馏塔再沸器中部的壳程进口相连，蒸馏塔再沸器下部的壳程出口与汽化器的进口相连，汽化器的出口与集水罐的进口相连，蒸馏塔再沸器顶部的气相出口与蒸馏塔中部的进口相连，蒸馏塔再沸器的管程进口与氨螺杆压缩机的排气口相连，蒸馏塔再沸器的管程出口与贮氨器的进口相连，贮氨器的出口与蒸发式氨冷凝器的进口相连，蒸发式氨冷凝器的出口与虹吸罐的进口相连，虹吸罐的设置两个出口，一个出口连接贮氨器的进口，另一个出口连接氨螺杆压缩机的油冷却器进口，氨螺杆压缩机的油冷却器出口连接虹吸罐的进口，
蒸馏塔顶部的气相出口与蒸馏塔塔顶冷凝器的壳程进口相连，蒸馏塔塔顶冷凝器的壳程出口分别连接蒸馏塔顶部的液相进口和吸附塔的底部进口，蒸馏塔底部的液相出口分别与蒸馏塔下部的液相进口和蒸馏塔再沸器下部的进口相连，
吸附塔的顶部出口与脱油塔的底部进口相连，脱油塔的顶部出口与脱硫塔的底部进口相连，脱硫塔的顶部出口与干燥塔的底部进口相连，干燥塔的顶部出口与过滤器的进口相连，过滤器的出口与板翅式二氧化碳冷凝器的进口相连，
板翅式二氧化碳冷凝器顶部的气相出口与氨液分离器的进口相连，氨液分离器顶部的气相出口与氨螺杆压缩机的吸气口相连，氨液分离器底部的液相出口与板翅式二氧化碳冷凝器顶部的进口相连，板翅式二氧化碳冷凝器下部的液相出口与缓冲罐的进口相连，缓冲罐的出口与高压提馏塔中部的进口相连，
高压提馏塔底部的液相出口与高压提馏塔再沸器的管程进口相连，高压提馏塔再沸器的管程出口与高压提馏塔的进口相连，高压提馏塔再沸器的壳程进口与压缩机出口冷却器的壳程出口相连，压缩机出口冷却器的壳程进口与二氧化碳气体压缩机的出口相连，高压提馏塔下部的液相出口与二氧化碳中间罐的进口相连，二氧化碳中间罐的出口与低压提馏塔再沸器的壳程进口相连，低压提馏塔再沸器的壳程出口分别与高压提馏塔的塔顶冷凝器壳程进口和低压提馏塔的上部进口相连，低压提馏塔底部的液相出口与低压提馏塔再沸器的管程进口相连，低压提馏塔再沸器的管程出口与低压提馏塔的进口相连，低压提馏塔顶部的气相出口与二氧化碳气体压缩机相连，
低压提馏塔下部的液相出口与过冷器进口相连，过冷器出口与二氧化碳储罐相连；
所述的生产工艺包括以下步骤：
1)蒸馏工序
原料气压力调整至4.5MPa左右后，由中部进入蒸馏塔再沸器壳程，与蒸馏塔再沸器下部的U型换热盘管内的氨螺杆压缩机排气(40-60℃)进行热交换，沸点较低的组分(二氧化碳，氢，氧，氮，甲乙丙烷等)吸热汽化上升，从蒸馏塔再沸器顶部流出后由中部进入蒸馏塔；沸点较高组分(水，C5以上的高碳烃类)以液态形式沉降至蒸馏塔再沸器底部，在控制好液位的前提下，通过下部的壳程出口经汽化器排放至集水罐；气相组分进入蒸馏塔后，在波纹板规整填料层与从蒸馏塔塔顶冷凝器回流来的液体二氧化碳均匀接触、换热，使该部分气体中残留的高沸点杂质(水，高碳烃)再次冷凝液化，沉降至蒸馏塔底部；气相组分上升至蒸馏塔塔顶冷凝器，与管程的氨换热，小部分(20％)冷凝为液态回流去蒸馏塔做冷媒使用，大部分进入吸附工序。
本工序的核心内容是高压蒸馏。控制蒸馏压力在4.5MPa左右，通过精准控制回流量及再沸温度，彻底脱除高沸点杂质(游离态水、高碳烃)，使出口气体水含量小于10ppm，高碳烃含量小于20ppm。
将氨螺杆压缩机的高温排气引入蒸馏塔再沸器底部的换热盘管作为二氧化碳的再沸热源使用是本工艺的一大亮点。氨螺杆压缩机排气进口处安装电动阀及旁路，通过调节电动阀及旁路的开启度精准控制再沸温度在60℃(最佳再沸温度)。再沸温度高于60℃，调小电动阀开启度；再沸温度低于60℃，开大电动阀开启度。既巧妙地做到废热利用又解决了工艺上的热源需求。同时大幅度降低氨螺杆压缩机高温排气进入蒸发式氨冷凝器前的温度(已有部分气氨液化)，从而极大的降低了蒸发式氨冷凝器的工作负荷，节能效果明显。
蒸馏塔塔顶冷凝器采用管壳式换热器，管程是液氨，壳程二氧化碳。液氨进口设有电动阀及流量计，通过调节液氨的流量来精准控制回流量的大小(回流量在2.0-3.0方/h，根据产量及不同产品纯度等级调节)。回流下来的液体二氧化碳在波纹板规整填料上均匀分布，与从塔底再沸上来的气体换热，从而使该气体中的高沸点杂质组分(气态水，高碳烃)再次冷凝为液体，沉降至蒸馏塔底部，从而达到分离高沸点杂质的效果。
蒸馏塔底部设有低温屏蔽泵(一开一备)。沉降到蒸馏塔底部的液体组分会逐渐增多，不及时处理将无法正常生产。通过屏蔽泵将蒸馏塔底的液态组分抽出后，分为两部分，一部分返回蒸馏塔，用于控制蒸馏塔的液位在合理的范围(1250-1750mm，过高或过低都影响正常生产工艺)；另一部分去蒸馏塔再沸器，因该部分液体中仍含有大量的二氧化碳，在蒸馏塔再沸器内再次吸热汽化，返回系统循环使用。不能汽化的杂质组分，逐渐汇聚在蒸馏塔再沸器底部，经底部的排放口排出系统。
2)吸附工序
进入吸附工序的气体，依次通过吸附塔、脱油塔、脱硫塔、干燥塔和过滤器(次序不能打乱)，经吸附工序提纯后的气体二氧化碳进入液化工序。
优选地，该工序所有设备全部采用独立回路设计，可针对不同组分的原料气分别投入使用相应的设备，可以适用于各种组分的原料气。
吸附塔采用低进高出，塔内填充高效活性炭，控制塔内空速不超3000Nm3/H。其主要作用是清除原料气中的异味。主要应用于酒精尾气、地下气等异味较大的原料气。
脱油塔目的是脱除原料气中残留的C5以上的高碳烃。主要适用于含烃量较高的地下气。脱油塔要尽可能保证脱油效果，空速不宜过高，2000Nm3/H以下。一旦不能保证脱油效果，将对后面脱硫剂造成不可逆转的损坏。所以脱油塔要足够大，脱油剂的填充量要有保证，建议使用ET-10高效脱油剂。主要成分硅酸铝盐，吸附饱和量大，价格便宜。
脱硫塔目的是脱除原料气中的硫化氢、羰基硫等含硫杂质。市面上的脱硫剂五花八门，综合性价比，建议采用三氧化二铁脱硫剂。脱硫原理：三氧化二铁与硫化氢在氧气存在的条件下反应生成硫化铁、硫化亚铁、单质硫和水。
干燥塔目的是脱除原料气中的水分。干燥剂建议使用3A-EPG(1/8或1/16)高效分子筛，保证干燥塔出口气体水分含量不超2PPM。
3)液化工序
来自吸附工序的二氧化碳进入板翅式二氧化碳冷凝器，在板翅式二氧化碳冷凝器内，控制二氧化碳压力在4.2-4.3MPa，氨的汽化压力在0.2-0.3MPa，冷凝为液体的二氧化碳经缓冲罐进入提馏工序。
汽化后的氨气进入氨液分离器进行分离，分离出的氨气进入氨螺杆压缩机吸气，分离出的液氨经回液管回到板翅式二氧化碳冷凝器循环使用；经氨螺杆压缩机加压至1.1-1.5MPa的排气进入蒸馏塔再沸器的管程，作为再沸热源使用，换热后返回至贮氨器，贮氨器中的氨气进入蒸发式氨冷凝器经水冷后，冷凝为液体流入虹吸罐，虹吸罐中的液氨分为两部分，一部分进入氨螺杆压缩机的油冷却器吸热气化后返回虹吸罐，余下部分流回贮氨器。
本工序的核心设计内容是气体二氧化碳在板翅式二氧化碳冷凝器内高压液化(4.2-4.3MPa)，采用高效的板翅式二氧化碳冷凝器和氨液分离器组合的方式在保证安全的前提下，极大的提高了换热效率。
本方案采用了换热效率更高的铝制板翅式二氧化碳冷凝器来替代管壳式换热器，设备体积小，换热效果好，换热速率高。为最大程度的利用换热面积，采用满液式操作，不可避免的会有部分氨液随氨螺杆压缩机吸气进入吸气腔造成液击，严重时造成氨螺杆压缩机的损坏。所以在板翅式二氧化碳冷凝器后增设氨液分离器，氨液分离器底部高度高于板翅式二氧化碳冷凝器顶部1.5米以上，氨液分离器底部设有回液管，与板翅式二氧化碳冷凝器供氨进口相连(节流阀后)，沉降在氨液分离器底部的氨液通过底部的回液管随时回流到板翅式二氧化碳冷凝器，从而彻底解决了氨螺杆压缩机液击的问题。同时，把二氧化碳的冷凝压力控制在4.2-4.3MPa，其露点温度大幅提高到10℃左右，而液氨的汽化温度在-10摄氏度左右，冷媒与热媒的绝对温差就达到了20℃，其热传导速率增加200％以上，制冷效率大幅提高。
4)提馏工序
来自液化工序的液体二氧化碳自中上部进入高压提馏塔，与从高压提馏塔再沸器来的温度较高的气体在填料层充分热交换后，液体中的低沸点组分(氢、氮、氧、甲烷、乙烷、丙烷等)及部分二氧化碳，再次吸热汽化，上升进入高压提馏塔顶冷凝器管程，与壳程的节流后的液体二氧化碳再次换热，该部分气体中的高沸点组分(二氧化碳)重新液化为液态，利用重力作用沉降至高压提馏塔底部；上部的不凝气体，就是低沸点杂质组分，汇集到一定量后排除系统(该部分气体还可用作再生气体使用)。沉降至底部的液体二氧化碳经二氧化碳中间罐(起液封作用，系统运行更加平稳)后，再经低压提馏塔再沸器壳程后，经截流减压至2.0MPa左右后，大部分(80％)进入低压提馏塔再次提馏，另一部分(20％)经节流减压至1.5MPa进入高压提馏塔的塔顶冷凝器壳程，作为塔顶冷凝器的冷媒使用。
进入低压提馏塔的液体二氧化碳经底部进入低压提馏塔再沸器的管程，该部分液体温度在-20℃左右，与壳程的液体二氧化碳(压力4.1MPa，温度5-8℃)换热，再次促使低沸点的杂质组分吸热汽化，上升至低压提馏塔顶部，经二氧化碳气体压缩机抽出系统；这样经过两级提馏的纯度较高的液体二氧化碳汇集在低压提馏塔底部，进入灌装工序。
本工序的核心设计内容是高低压双塔精馏，通过精准控制高压提馏塔再沸器、低压提馏塔再沸器的再沸温度和压力及塔顶冷凝器的冷凝压力和温度，较为彻底的去除液态二氧化碳中的低沸点组分，使其纯度达到99.99％以上。
高压提留塔再沸器采用二氧化碳气体压缩机排气作为再沸热源，二氧化碳气体压缩机排气经压缩机出口冷却器壳程进入高压提留塔再沸器，通过电动阀及旁路组合调节压缩机排气进入高压提留塔再沸器的气量，从而精准控制再沸温度。低压提留塔再沸器采用经高压提馏后的液体二氧化碳作为再沸热源，其温度稳定在5-8℃。塔顶冷凝器采用二氧化碳和二氧化碳换热的方式，通过电动阀控制压力在1.5MPa左右，温度在-20℃，既可以使气态的二氧化碳液化，又能保证低沸点的杂质组分保持气态，从而达到分离低沸点杂质的目的。该工序设计节能效果显著，全部采用二氧化碳与二氧化碳换热，无需额外的能源消耗，既消化了压缩机的废热，节约了制冷量，又降低了进储罐前二氧化碳的温度，为下一工序节约了制冷量。
5)灌装工序
来自提馏工序的液体二氧化碳，由底部进入过冷器壳程，与管程的低压氨(压力0.05MPa,温度-30℃)换热使液体二氧化碳的温度降至-25℃以下后，进入二氧化碳储罐。从而得到纯度99.99％以上的高纯度液体二氧化碳。
本工序的设计核心是液体二氧化碳的过冷状态。众所周知，液体二氧化碳在进入二氧化碳储罐前，需要截流减压至2.0MPa左右，不可避免会产生大量闪蒸气。同时，在二氧化碳储罐内，由于受环境温度的影响，也会有部分液体二氧化碳吸热汽化。针对该情况，国内绝大部分工艺是使用压缩机将该部分气体二氧化碳抽出，加压返回系统循环使用。但由于该部分气体数量庞大，以年产5万吨计，每天的气量有15-20吨，压缩机的能耗是个大问题。采用过冷器后，液态二氧化碳处于过冷状态，(在该压力下，其正常温度在-20℃)，节流后所产生的闪蒸气在超低温状态下又迅速被冷凝为液态，上述的每天15-20吨的气体不复存在，压缩机的负荷减少35％，一年节约用电量30万度以上。
其中，优选的技术方案如下：
所述的蒸馏塔(2)的液位控制在1250-1750mm。
所述的蒸馏塔(2)底部的液相出口端设有低温屏蔽泵。
所述的吸附塔(4)内填充高效活性炭，控制塔内空速不超3000Nm3/H；所述的吸附塔(4)设置有两个，两个吸附塔(4)之间相互并联。
所述的脱油塔(5)采用ET-10高效脱油剂，控制塔内空速不超2000Nm3/H；所述的脱硫塔(6)采用三氧化二铁脱硫剂。
所述的干燥塔(7)采用的干燥剂为3A-EPG高效分子筛；所述的干燥塔(7)设置有两个，两个干燥塔(7)之间相互并联。
所述的氨液分离器(10)底部高度高于板翅式二氧化碳冷凝器(9)顶部1.5米以上。
所述的提馏工序中，沉降至底部的液体二氧化碳经二氧化碳中间罐(17)后，再经低压提馏塔再沸器(18)壳程后，经截流减压至2.0MPa后，80％进入低压提馏塔(14)再次提馏，20％经节流减压至1.5MPa进入高压提馏塔(12)的塔顶冷凝器壳程，作为塔顶冷凝器的冷媒使用。
所述的灌装工序中，低压氨压力为0.05MPa，温度为-30℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、采用高压蒸馏，节能降耗效果显著。
①众所周知，气体的露点随压力的升高而升高，国内传统的提纯工艺，比如精馏，吸附，催化氧化等，其操作压力99％控制在2.5MPa左右，在该压力下，气体二氧化碳的露点温度在-7.8℃左右。国内较为先进的压缩机-螺杆式制冷压缩机(二氧化碳行业使用最广泛的压缩机)，其吸气压力(氨的汽化压力)控制在0.2-0.3MPa，在该压力下，氨的沸点温度在-10℃左右。在换热器内，冷媒(氨)与热媒(二氧化碳)的绝对温差过小，只有2-3℃，造成热量传输速率保持在一个较低的水平，从而造成换热速度较慢，在螺杆机相同负荷的条件下，液体二氧化碳的冷凝速率较低，单位时间内的液化量较少。本发明将蒸馏压力控制在4.5MPa左右，在该压力下气体二氧化碳的露点温度在10℃左右，同样的螺杆机，同样的换热器，冷媒(氨)与热媒(二氧化碳)的绝对温差就达到了20℃，热量传输速率提高200％以上，制冷效率大幅提升，在螺杆机相同负荷的条件下，螺杆机的吨耗电量下降40％左右。以年产5万吨计，每年节约用电：87-56＝31*24*300＝223200度。
②对于蒸馏来说，其目的是分离二氧化碳原料气中的高沸点杂质组分，主要就是水和高碳烃类。分离原理就是把二氧化碳汽化，上升进入下一单元，把高沸点组分以液态的形式留在蒸馏塔底部，从而达到分离目的。需要分离组分的沸点差距越大，分离效果就越好。液体沸点随压力的升高而升高，在再沸温度一定的条件下，显然蒸馏压力越高，液体沸点越高，气相组分中的高沸点杂质的含量就越少，提纯效果就越好。产品的纯度就越高。并且对后续干燥及吸附工序的压力就越小，以每月减少一次再生计，每年节约的用电量也十分可观。
③广泛适用于各种不同组分的原料气。
目前国内广泛采用的二氧化碳提纯工艺，比如精馏、提馏、吸附，催化氧化等，对于处理原料气成分较为单一的气源尚可，但对于气源成分复杂，比如油田地下气，C2--C20等各种烃，烷类，硫化氢，羰基硫等，提纯效果难以保证。比如精馏，对于C5以上的高碳烃类杂质组分分离效果还可以，基本可以达到工业级液体二氧化碳的质量标准(99.5％)，但如果想达到食品级或者纯度要求更高的高纯级电子气，几乎是不可能完成的任务。对于沸点和二氧化碳接近的C2-C5类杂质，几乎没有分离效果。本工艺由于采用了高压蒸馏和高低压双塔精馏，几乎可以适用于国内任何一种原料气，并保证产品纯度在99.99％以上。
2、高低压提馏，产品纯度大幅提升。
传统提馏工艺目的是去除沸点低于二氧化碳的杂质组分，主要是H2、N2、NH3等。通过再次对液体二氧化碳加热再沸，使液相组分中的低沸点杂质再次汽化，排出冷凝系统，从而得到纯度更高的液态组分。但该工艺对沸点和二氧化碳接近的杂质组分，比如乙烷、丙烷、丁烷等C2-C5烷烃类几乎没有分离效果。本发明采用了高低压两级提馏，高压提馏压力控制在4.0MPa左右，再沸温度控制在20℃；低压提馏压力控制在2.0MPa左右，再沸温度控制在5℃左右，通过精准控制工艺压力和温度从而达到去除C2-C5杂质的目的。目前国内其他工艺在同等条件下，纯度仅能达到99.5％，本设计工艺可达到99.99％。
3、过冷工艺，大幅降低压缩机负荷，节电效果明显。
众所周知，液体二氧化碳在进入储罐前，需要截流减压至2.0MPa左右，不可避免会产生大量闪蒸气。同时，在二氧化碳储罐内，由于受环境温度的影响，也会有部分液体二氧化碳吸热汽化。针对该情况，国内绝大部分工艺是使用压缩机将该部分气体二氧化碳抽出，加压返回系统循环使用。但由于该部分气体数量庞大，以年产5万吨计，每天的气量有15--20吨，压缩机的能耗是个大问题。采用过冷器后，液态二氧化碳处于过冷状态，(在该压力下，其正常温度在-20℃)，节流后所产生的闪蒸气在超低温状态下又迅速被冷凝为液态，上述的每天15-20吨的气体不复存在，压缩机的负荷减少35％，一年节约用电量30万度以上。
附图说明
图1是本发明装置的结构示意图；
图中：1、蒸馏塔再沸器；2、蒸馏塔；3、蒸馏塔塔顶冷凝器；4、吸附塔；5、脱油塔；6、脱硫塔；7、干燥塔；8、过滤器；9、板翅式二氧化碳冷凝器；10、氨液分离器；11、缓冲罐；12、高压提馏塔；13、压缩机出口冷却器；14、低压提馏塔；15、二氧化碳气体压缩机；16、高压提馏塔再沸器；17、二氧化碳中间罐；18、低压提馏塔再沸器；19、过冷器；20、二氧化碳储罐；21、氨螺杆压缩机；22、虹吸罐；23、贮氨器；24、蒸发式氨冷凝器；25、集水罐；26、汽化器。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，但不限定本发明。
实施例1
如图1所示，所述的生产工艺所使用的装置包括蒸馏塔再沸器1，原料气管线与蒸馏塔再沸器1中部的壳程进口相连，蒸馏塔再沸器1下部的壳程出口与汽化器26的进口相连，汽化器26的出口与集水罐25的进口相连，蒸馏塔再沸器1顶部的气相出口与蒸馏塔2中部的进口相连，蒸馏塔再沸器1的管程进口与氨螺杆压缩机21的排气口相连，蒸馏塔再沸器1的管程出口与贮氨器23的进口相连，贮氨器23的出口与蒸发式氨冷凝器24的进口相连，蒸发式氨冷凝器24的出口与虹吸罐22的进口相连，虹吸罐22的设置两个出口，一个出口连接贮氨器23的进口，另一个出口连接氨螺杆压缩机21的油冷却器进口，氨螺杆压缩机21的油冷却器出口连接虹吸罐22的进口，
蒸馏塔2顶部的气相出口与蒸馏塔塔顶冷凝器3的壳程进口相连，蒸馏塔塔顶冷凝器3的壳程出口分别连接蒸馏塔2顶部的液相进口和吸附塔4的底部进口，蒸馏塔2底部的液相出口分别与蒸馏塔2下部的液相进口和蒸馏塔再沸器1下部的进口相连，
吸附塔4的顶部出口与脱油塔5的底部进口相连，脱油塔5的顶部出口与脱硫塔6的底部进口相连，脱硫塔6的顶部出口与干燥塔7的底部进口相连，干燥塔7的顶部出口与过滤器8的进口相连，过滤器8的出口与板翅式二氧化碳冷凝器9的进口相连，
板翅式二氧化碳冷凝器9顶部的气相出口与氨液分离器10的进口相连，氨液分离器10顶部的气相出口与氨螺杆压缩机21的吸气口相连，氨液分离器10底部的液相出口与板翅式二氧化碳冷凝器9顶部的进口相连，板翅式二氧化碳冷凝器9下部的液相出口与缓冲罐11的进口相连，缓冲罐11的出口与高压提馏塔12中部的进口相连，
高压提馏塔12底部的液相出口与高压提馏塔再沸器16的管程进口相连，高压提馏塔再沸器16的管程出口与高压提馏塔12的进口相连，高压提馏塔再沸器16的壳程进口与压缩机出口冷却器13的壳程出口相连，压缩机出口冷却器13的壳程进口与二氧化碳气体压缩机15的出口相连，高压提馏塔12下部的液相出口与二氧化碳中间罐17的进口相连，二氧化碳中间罐17的出口与低压提馏塔再沸器18的壳程进口相连，低压提馏塔再沸器18的壳程出口分别与高压提馏塔12的塔顶冷凝器壳程进口和低压提馏塔14的上部进口相连，低压提馏塔14底部的液相出口与低压提馏塔再沸器18的管程进口相连，低压提馏塔再沸器18的管程出口与低压提馏塔14的进口相连，低压提馏塔14顶部的气相出口与二氧化碳气体压缩机15相连，
低压提馏塔14下部的液相出口与过冷器19进口相连，过冷器19出口与二氧化碳储罐20相连；
所述的生产工艺具体步骤如下：
1)蒸馏工序
原料气压力调整至4.5MPa左右后，由中部进入蒸馏塔再沸器1壳程，与蒸馏塔再沸器1下部的U型换热盘管内的氨螺杆压缩机21排气(40-60℃)进行热交换，沸点较低的组分(二氧化碳，氢，氧，氮，甲乙丙烷等)吸热汽化上升，从蒸馏塔再沸器1顶部流出后由中部进入蒸馏塔2；沸点较高组分(水，C5以上的高碳烃类)以液态形式沉降至蒸馏塔再沸器1底部，在控制好液位的前提下，通过下部的壳程出口经汽化器26排放至集水罐25；气相组分进入蒸馏塔2后，在波纹板规整填料层与从蒸馏塔塔顶冷凝器3回流来的液体二氧化碳均匀接触、换热，使该部分气体中残留的高沸点杂质(水，高碳烃)再次冷凝液化，沉降至蒸馏塔2底部；气相组分上升至蒸馏塔塔顶冷凝器3，与管程的氨换热，小部分(20％)冷凝为液态回流去蒸馏塔2做冷媒使用，大部分进入吸附工序。
所述的蒸馏塔2的液位控制在1250-1750mm。
2)吸附工序
进入吸附工序的气体，依次通过吸附塔4、脱油塔5、脱硫塔6、干燥塔7和过滤器8(次序不能打乱)，经吸附工序提纯后的气体二氧化碳进入液化工序。
所述的吸附塔4内填充高效活性炭，控制塔内空速不超3000Nm3/H；所述的吸附塔4设置有两个，两个吸附塔4之间相互并联。所述的脱油塔5采用ET-10高效脱油剂，控制塔内空速不超2000Nm3/H；所述的脱硫塔6采用三氧化二铁脱硫剂。所述的干燥塔7采用的干燥剂为3A-EPG高效分子筛；所述的干燥塔7设置有两个，两个干燥塔7之间相互并联。
3)液化工序
来自吸附工序的二氧化碳进入板翅式二氧化碳冷凝器9，在板翅式二氧化碳冷凝器9内，控制二氧化碳压力在4.2-4.3MPa，氨的汽化压力在0.2-0.3MPa，冷凝为液体的二氧化碳经缓冲罐11进入提馏工序。
汽化后的氨气进入氨液分离器10进行分离，分离出的氨气进入氨螺杆压缩机21吸气，分离出的液氨经回液管回到板翅式二氧化碳冷凝器9循环使用；经氨螺杆压缩机21加压至1.1-1.5MPa的排气进入蒸馏塔再沸器1的管程，作为再沸热源使用，换热后返回至贮氨器23，贮氨器23中的氨气进入蒸发式氨冷凝器24经水冷后，冷凝为液体流入虹吸罐22，虹吸罐22中的液氨分为两部分，一部分进入氨螺杆压缩机21的油冷却器吸热气化后返回虹吸罐22，余下部分流回贮氨器23。
所述的氨液分离器10底部高度高于板翅式二氧化碳冷凝器9顶部1.5米以上。
4)提馏工序
来自液化工序的液体二氧化碳自中上部进入高压提馏塔12，与从高压提馏塔再沸器16来的温度较高的气体在填料层充分热交换后，液体中的低沸点组分(氢、氮、氧、甲烷、乙烷、丙烷等)及部分二氧化碳，再次吸热汽化，上升进入高压提馏塔12顶冷凝器管程，与壳程的节流后的液体二氧化碳再次换热，该部分气体中的高沸点组分(二氧化碳)重新液化为液态，利用重力作用沉降至高压提馏塔12底部；上部的不凝气体，就是低沸点杂质组分，汇集到一定量后排除系统(该部分气体还可用作再生气体使用)。沉降至底部的液体二氧化碳经二氧化碳中间罐17(起液封作用，系统运行更加平稳)后，再经低压提馏塔再沸器18壳程后，经截流减压至2.0MPa左右后，大部分(80％)进入低压提馏塔14再次提馏，另一部分(20％)经节流减压至1.5MPa进入高压提馏塔12的塔顶冷凝器壳程，作为塔顶冷凝器的冷媒使用。
进入低压提馏塔14的液体二氧化碳经底部进入低压提馏塔再沸器18的管程，该部分液体温度在-20℃左右，与壳程的液体二氧化碳(压力4.1MPa，温度5-8℃)换热，再次促使低沸点的杂质组分吸热汽化，上升至低压提馏塔14顶部，经二氧化碳气体压缩机15抽出系统；这样经过两级提馏的纯度较高的液体二氧化碳汇集在低压提馏塔14底部，进入灌装工序。
5)灌装工序
来自提馏工序的液体二氧化碳，由底部进入过冷器19壳程，与管程的低压氨(压力0.05MPa,温度-30℃)换热使液体二氧化碳的温度降至-25℃以下后，进入二氧化碳储罐20。从而得到纯度99.99％以上的高纯度液体二氧化碳。
Claims (10)
1.一种高纯度液体二氧化碳的生产工艺，其特征在于：所使用的装置包括蒸馏塔再沸器(1)，原料气管线与蒸馏塔再沸器(1)中部的壳程进口相连，蒸馏塔再沸器(1)下部的壳程出口与汽化器(26)的进口相连，汽化器(26)的出口与集水罐(25)的进口相连，蒸馏塔再沸器(1)顶部的气相出口与蒸馏塔(2)中部的进口相连，蒸馏塔再沸器(1)的管程进口与氨螺杆压缩机(21)的排气口相连，蒸馏塔再沸器(1)的管程出口与贮氨器(23)的进口相连，贮氨器(23)的出口与蒸发式氨冷凝器(24)的进口相连，蒸发式氨冷凝器(24)的出口与虹吸罐(22)的进口相连，虹吸罐(22)的设置两个出口，一个出口连接贮氨器(23)的进口，另一个出口连接氨螺杆压缩机(21)的油冷却器进口，氨螺杆压缩机(21)的油冷却器出口连接虹吸罐(22)的进口，
蒸馏塔(2)顶部的气相出口与蒸馏塔塔顶冷凝器(3)的壳程进口相连，蒸馏塔塔顶冷凝器(3)的壳程出口分别连接蒸馏塔(2)顶部的液相进口和吸附塔(4)的底部进口，蒸馏塔(2)底部的液相出口分别与蒸馏塔(2)下部的液相进口和蒸馏塔再沸器(1)下部的进口相连，
吸附塔(4)的顶部出口与脱油塔(5)的底部进口相连，脱油塔(5)的顶部出口与脱硫塔(6)的底部进口相连，脱硫塔(6)的顶部出口与干燥塔(7)的底部进口相连，干燥塔(7)的顶部出口与过滤器(8)的进口相连，过滤器(8)的出口与板翅式二氧化碳冷凝器(9)的进口相连，
板翅式二氧化碳冷凝器(9)顶部的气相出口与氨液分离器(10)的进口相连，氨液分离器(10)顶部的气相出口与氨螺杆压缩机(21)的吸气口相连，氨液分离器(10)底部的液相出口与板翅式二氧化碳冷凝器(9)顶部的进口相连，板翅式二氧化碳冷凝器(9)下部的液相出口与缓冲罐(11)的进口相连，缓冲罐(11)的出口与高压提馏塔(12)中部的进口相连，
高压提馏塔(12)底部的液相出口与高压提馏塔再沸器(16)的管程进口相连，高压提馏塔再沸器(16)的管程出口与高压提馏塔(12)的进口相连，高压提馏塔再沸器(16)的壳程进口与压缩机出口冷却器(13)的壳程出口相连，压缩机出口冷却器(13)的壳程进口与二氧化碳气体压缩机(15)的出口相连，高压提馏塔(12)下部的液相出口与二氧化碳中间罐(17)的进口相连，二氧化碳中间罐(17)的出口与低压提馏塔再沸器(18)的壳程进口相连，低压提馏塔再沸器(18)的壳程出口分别与高压提馏塔(12)的塔顶冷凝器壳程进口和低压提馏塔(14)的上部进口相连，低压提馏塔(14)底部的液相出口与低压提馏塔再沸器(18)的管程进口相连，低压提馏塔再沸器(18)的管程出口与低压提馏塔(14)的进口相连，低压提馏塔(14)顶部的气相出口与二氧化碳气体压缩机(15)相连，
低压提馏塔(14)下部的液相出口与过冷器(19)进口相连，过冷器(19)出口与二氧化碳储罐(20)相连；
所述的生产工艺包括以下步骤：
1)蒸馏工序
原料气压力调整至4.5MPa后，由中部进入蒸馏塔再沸器(1)壳程，与蒸馏塔再沸器(1)下部的U型换热盘管内的氨螺杆压缩机(21)排气进行热交换，沸点较低的组分吸热汽化上升，从蒸馏塔再沸器(1)顶部流出后由中部进入蒸馏塔(2)；沸点较高组分以液态形式沉降至蒸馏塔再沸器(1)底部，在控制好液位的前提下，通过下部的壳程出口经汽化器(26)排放至集水罐(25)；气相组分进入蒸馏塔(2)后，在波纹板规整填料层与从蒸馏塔塔顶冷凝器(3)回流来的液体二氧化碳均匀接触、换热，使该部分气体中残留的高沸点杂质再次冷凝液化，沉降至蒸馏塔(2)底部；气相组分上升至蒸馏塔塔顶冷凝器(3)，与管程的氨换热，小部分冷凝为液态回流去蒸馏塔(2)做冷媒使用，大部分进入吸附工序；
2)吸附工序
进入吸附工序的气体，依次通过吸附塔(4)、脱油塔(5)、脱硫塔(6)、干燥塔(7)和过滤器(8)，经吸附工序提纯后的气体二氧化碳进入液化工序；
3)液化工序
来自吸附工序的二氧化碳进入板翅式二氧化碳冷凝器(9)，在板翅式二氧化碳冷凝器(9)内，控制二氧化碳压力在4.2-4.3MPa，氨的汽化压力在0.2-0.3MPa，冷凝为液体的二氧化碳经缓冲罐(11)进入提馏工序；
汽化后的氨气进入氨液分离器(10)进行分离，分离出的氨气进入氨螺杆压缩机(21)吸气，分离出的液氨经回液管回到板翅式二氧化碳冷凝器(9)循环使用；经氨螺杆压缩机(21)加压至1.1-1.5MPa的排气进入蒸馏塔再沸器(1)的管程，作为再沸热源使用，换热后返回至贮氨器(23)，贮氨器(23)中的氨气进入蒸发式氨冷凝器(24)经水冷后，冷凝为液体流入虹吸罐(22)，虹吸罐(22)中的液氨分为两部分，一部分进入氨螺杆压缩机(21)的油冷却器吸热气化后返回虹吸罐(22)，余下部分流回贮氨器(23)；
4)提馏工序
来自液化工序的液体二氧化碳自中上部进入高压提馏塔(12)，与从高压提馏塔再沸器(16)来的温度较高的气体在填料层充分热交换后，液体中的低沸点组分及部分二氧化碳，再次吸热汽化，上升进入高压提馏塔(12)顶冷凝器管程，与壳程的节流后的液体二氧化碳再次换热，该部分气体中的高沸点组分重新液化为液态，利用重力作用沉降至高压提馏塔(12)底部；上部的不凝气体，就是低沸点杂质组分，汇集到一定量后排除系统；沉降至底部的液体二氧化碳经二氧化碳中间罐(17)后，再经低压提馏塔再沸器(18)壳程后，经截流减压至2.0MPa后，大部分进入低压提馏塔(14)再次提馏，另一部分经节流减压至1.5MPa进入高压提馏塔(12)的塔顶冷凝器壳程，作为塔顶冷凝器的冷媒使用；
进入低压提馏塔(14)的液体二氧化碳经底部进入低压提馏塔再沸器(18)的管程，与壳程的液体二氧化碳换热，再次促使低沸点的杂质组分吸热汽化，上升至低压提馏塔(14)顶部，经二氧化碳气体压缩机(15)抽出系统；经过两级提馏的纯度较高的液体二氧化碳汇集在低压提馏塔(14)底部，进入灌装工序；
5)灌装工序
来自提馏工序的液体二氧化碳，由底部进入过冷器(19)壳程，与管程的低压氨换热使液体二氧化碳的温度降至-25℃以下后，进入二氧化碳储罐(20)。
2.根据权利要求1所述的高纯度液体二氧化碳的生产工艺，其特征在于：所述的蒸馏塔(2)的液位控制在1250-1750mm。
3.根据权利要求1所述的高纯度液体二氧化碳的生产工艺，其特征在于：所述的蒸馏塔(2)底部的液相出口端设有低温屏蔽泵。
4.根据权利要求1所述的高纯度液体二氧化碳的生产工艺，其特征在于：所述的吸附塔(4)内填充高效活性炭，控制塔内空速不超3000Nm3/H；所述的吸附塔(4)设置有两个，两个吸附塔(4)之间相互并联。
5.根据权利要求1所述的高纯度液体二氧化碳的生产工艺，其特征在于：所述的脱油塔(5)采用ET-10高效脱油剂，控制塔内空速不超2000Nm3/H；所述的脱硫塔(6)采用三氧化二铁脱硫剂。
6.根据权利要求1所述的高纯度液体二氧化碳的生产工艺，其特征在于：所述的干燥塔(7)采用的干燥剂为3A-EPG高效分子筛；所述的干燥塔(7)设置有两个，两个干燥塔(7)之间相互并联。
7.根据权利要求1所述的高纯度液体二氧化碳的生产工艺，其特征在于：所述的氨液分离器(10)底部高度高于板翅式二氧化碳冷凝器(9)顶部1.5米以上。
8.根据权利要求1所述的高纯度液体二氧化碳的生产工艺，其特征在于：所述的提馏工序中，沉降至底部的液体二氧化碳经二氧化碳中间罐(17)后，再经低压提馏塔再沸器(18)壳程后，经截流减压至2.0MPa后，80％进入低压提馏塔(14)再次提馏，20％经节流减压至1.5MPa进入高压提馏塔(12)的塔顶冷凝器壳程，作为塔顶冷凝器的冷媒使用。
9.根据权利要求1所述的高纯度液体二氧化碳的生产工艺，其特征在于：所述的灌装工序中，低压氨压力为0.05MPa，温度为-30℃。
10.一种权利要求1-9任一所述的生产工艺所使用的装置，其特征在于：包括蒸馏塔再沸器(1)，原料气管线与蒸馏塔再沸器(1)中部的壳程进口相连，蒸馏塔再沸器(1)下部的壳程出口与汽化器(26)的进口相连，汽化器(26)的出口与集水罐(25)的进口相连，蒸馏塔再沸器(1)顶部的气相出口与蒸馏塔(2)中部的进口相连，蒸馏塔再沸器(1)的管程进口与氨螺杆压缩机(21)的排气口相连，蒸馏塔再沸器(1)的管程出口与贮氨器(23)的进口相连，贮氨器(23)的出口与蒸发式氨冷凝器(24)的进口相连，蒸发式氨冷凝器(24)的出口与虹吸罐(22)的进口相连，虹吸罐(22)的设置两个出口，一个出口连接贮氨器(23)的进口，另一个出口连接氨螺杆压缩机(21)的油冷却器进口，氨螺杆压缩机(21)的油冷却器出口连接虹吸罐(22)的进口，
蒸馏塔(2)顶部的气相出口与蒸馏塔塔顶冷凝器(3)的壳程进口相连，蒸馏塔塔顶冷凝器(3)的壳程出口分别连接蒸馏塔(2)顶部的液相进口和吸附塔(4)的底部进口，蒸馏塔(2)底部的液相出口分别与蒸馏塔(2)下部的液相进口和蒸馏塔再沸器(1)下部的进口相连，
吸附塔(4)的顶部出口与脱油塔(5)的底部进口相连，脱油塔(5)的顶部出口与脱硫塔(6)的底部进口相连，脱硫塔(6)的顶部出口与干燥塔(7)的底部进口相连，干燥塔(7)的顶部出口与过滤器(8)的进口相连，过滤器(8)的出口与板翅式二氧化碳冷凝器(9)的进口相连，
板翅式二氧化碳冷凝器(9)顶部的气相出口与氨液分离器(10)的进口相连，氨液分离器(10)顶部的气相出口与氨螺杆压缩机(21)的吸气口相连，氨液分离器(10)底部的液相出口与板翅式二氧化碳冷凝器(9)顶部的进口相连，板翅式二氧化碳冷凝器(9)下部的液相出口与缓冲罐(11)的进口相连，缓冲罐(11)的出口与高压提馏塔(12)中部的进口相连，
高压提馏塔(12)底部的液相出口与高压提馏塔再沸器(16)的管程进口相连，高压提馏塔再沸器(16)的管程出口与高压提馏塔(12)的进口相连，高压提馏塔再沸器(16)的壳程进口与压缩机出口冷却器(13)的出口相连，压缩机出口冷却器(13)的进口与二氧化碳气体压缩机(15)的出口相连，高压提馏塔(12)下部的液相出口与二氧化碳中间罐(17)的进口相连，二氧化碳中间罐(17)的出口与低压提馏塔再沸器(18)的壳程进口相连，低压提馏塔再沸器(18)的壳程出口分别与高压提馏塔(12)的塔顶冷凝器壳程进口和低压提馏塔(14)的上部进口相连，低压提馏塔(14)底部的液相出口与低压提馏塔再沸器(18)的管程进口相连，低压提馏塔再沸器(18)的管程出口与低压提馏塔(14)的进口相连，低压提馏塔(14)顶部的气相出口与二氧化碳气体压缩机(15)相连，
低压提馏塔(14)下部的液相出口与过冷器(19)进口相连，过冷器(19)出口与二氧化碳储罐(20)相连。
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|---|---|---|---|---|
| CN115072722A (zh) * | 2022-07-05 | 2022-09-20 | 重庆朗福环保科技有限公司 | 一种食用二氧化碳液化制备方法及其装置 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57191215A (en) * | 1981-05-20 | 1982-11-25 | Showa Tansan Kk | Preparation of liquefied gaseous carbon dioxide |
| CN101040674A (zh) * | 2007-04-29 | 2007-09-26 | 湖南凯美特气体有限公司 | 一种食品级液体二氧化碳产品的生产方法 |
| CN102502634A (zh) * | 2011-11-17 | 2012-06-20 | 中国五环工程有限公司 | 高浓度二氧化碳排放气制备食品级co2的工艺方法 |
| CN104515361A (zh) * | 2013-09-30 | 2015-04-15 | 神华集团有限责任公司 | 一种生产液体二氧化碳的方法 |
| CN109019600A (zh) * | 2018-09-18 | 2018-12-18 | 何东 | 一种采用多塔精馏联产工业级、食品级和高纯液体二氧化碳的装置及方法 |
| CN109336113A (zh) * | 2018-12-13 | 2019-02-15 | 上海启元空分技术发展股份有限公司 | 一种电子级超纯二氧化碳的生产方法及其产品 |
| CN109721054A (zh) * | 2019-03-19 | 2019-05-07 | 淄博天润气体有限公司 | 规模化电子级高纯二氧化碳的生产方法及装置 |
-
2020
- 2020-11-10 CN CN202011246035.5A patent/CN112357923A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57191215A (en) * | 1981-05-20 | 1982-11-25 | Showa Tansan Kk | Preparation of liquefied gaseous carbon dioxide |
| CN101040674A (zh) * | 2007-04-29 | 2007-09-26 | 湖南凯美特气体有限公司 | 一种食品级液体二氧化碳产品的生产方法 |
| CN102502634A (zh) * | 2011-11-17 | 2012-06-20 | 中国五环工程有限公司 | 高浓度二氧化碳排放气制备食品级co2的工艺方法 |
| CN104515361A (zh) * | 2013-09-30 | 2015-04-15 | 神华集团有限责任公司 | 一种生产液体二氧化碳的方法 |
| CN109019600A (zh) * | 2018-09-18 | 2018-12-18 | 何东 | 一种采用多塔精馏联产工业级、食品级和高纯液体二氧化碳的装置及方法 |
| CN109336113A (zh) * | 2018-12-13 | 2019-02-15 | 上海启元空分技术发展股份有限公司 | 一种电子级超纯二氧化碳的生产方法及其产品 |
| CN109721054A (zh) * | 2019-03-19 | 2019-05-07 | 淄博天润气体有限公司 | 规模化电子级高纯二氧化碳的生产方法及装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115072722A (zh) * | 2022-07-05 | 2022-09-20 | 重庆朗福环保科技有限公司 | 一种食用二氧化碳液化制备方法及其装置 |
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