CN115178088A - 二氧化碳的净化工艺及二氧化碳净化装置 - Google Patents

二氧化碳的净化工艺及二氧化碳净化装置 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种二氧化碳的净化工艺及二氧化碳净化装置，上述二氧化碳的净化工艺包括以下步骤：将二氧化碳混合气体与氧气混合后得到待净化气体；对所述待净化气体进行脱硫操作，以得到脱硫气体；对所述脱硫气体进行脱烃操作，以得到脱烃气体；对所述脱烃气体进行脱水操作，以得到脱水气体；将所述脱水气体进行精馏工序，得到二氧化碳气体。通过脱烃操作将二氧化碳混合气体中的碳氢化合物杂质气体和加入的氧气反应得到二氧化碳和水，在减少杂质气体的同时，生成了目标所需气体，即二氧化碳，能够较大程度地净化二氧化碳混合气体的碳氢化合物，同时还有效地提升了二氧化碳的纯度，从而达到一个较好的去除杂质效果。

Description

二氧化碳的净化工艺及二氧化碳净化装置
技术领域
本发明涉及的气体纯化技术领域，特别是涉及一种二氧化碳的净化工艺及二氧化碳净化装置。
背景技术
二氧化碳(英文名称：Carbon dioxide)是空气中常见的化合物，其分子式为CO2，由两个氧原子与一个碳原子通过共价键连接而成。空气中有微量的二氧化碳，约占空气总体积的0.03％。二氧化碳能溶于水中，形成碳酸，碳酸是一种弱酸。由于空气中含有二氧化碳，所以通常情况下雨水的PH值大于等于5.6，CO2本身没有毒性，但当空气中的CO2超过正常含量时，会对人体产生有害的影响。高纯二氧化碳被用于人造金刚石，二氧化碳激光器，光纤生产，电子工业的刻蚀，分析设备用气，超临界状态的非极性，非离子型的低分子量洗剂。
然而经过二氧化碳压缩机加压出来的二氧化碳混合气体含有硫化物、苯、碳氢化合物、水分等杂质，二氧化碳生产者也会在生产流程中对以上杂质进行净化，但受化工生产、工艺和工序流程的限制，要将杂质除干净的从而得到高纯度二氧化碳气体是非常难的。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种去除杂质效果较好的二氧化碳净化工艺及二氧化碳净化装置。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
1、一种二氧化碳的净化工艺，包括以下步骤：
将二氧化碳混合气体与氧气进行混合，得到待净化气体；
对所述待净化气体进行脱硫操作，以得到脱硫气体；
对所述脱硫气体进行脱烃操作，以得到脱烃气体；
对所述脱烃气体进行脱水操作，以得到脱水气体；
将所述脱水气体进行精馏工序，得到二氧化碳气体。
在其中一个实施例中，在所述将二氧化碳混合气体与氧气混合后得到待净化气体之后，以及在所述对所述待净化气体进行脱硫操作得到脱硫气体之前，所述二氧化碳的净化工艺还包括以下步骤：
将所述待净化气体进行水分分离操作。
在其中一个实施例中，对所述脱硫气体进行脱烃操作的步骤包括：
将所述脱硫气体输送至脱烃换热器进行预热操作；
将预热后的所述脱硫气体输送至脱烃加热器进行加热操作；
将加热后的所述脱硫气体输送至脱烃反应器进行脱烃操作，以得到所述脱烃气体。
在其中一个实施例中，在所述将加热后的所述脱硫气体输送至脱烃反应器得到脱烃气体之后，以及在所述将对所述脱烃气体进行脱水操作得到脱水气体之前，所述二氧化碳的净化工艺还包括以下步骤：
将所述脱烃气体返回至脱烃换热器中进行降温操作。
在其中一个实施例中，所述降温操作的温度为110℃-120℃。
在其中一个实施例中，所述脱硫气体的加热温度为395℃-420℃。
在其中一个实施例中，对所述脱烃气体进行脱水操作得到脱水气体的步骤包括：
对所述脱烃气体进行冷凝操作得到冷凝后的所述脱烃气体；
将冷凝后的所述脱烃气体进行水分分离操作；
将水分分离后的脱烃气体输送至干燥塔进行吸附操作，以得到所述脱水气体。
在其中一个实施例中，所述冷凝操作的冷凝温度为8℃-12℃。
在其中一个实施例中，在所述将对所述脱烃气体进行脱水操作得到脱水气体之后，以及在所述将所述脱水气体进行精馏工序得到二氧化碳气体之前，所述二氧化碳的净化工艺还包括以下步骤：
对所述脱水气体进行过滤操作。
一种二氧化碳净化装置，用于执行上述任一项实施例所述的二氧化碳的净化工艺进行二氧化碳净化。
与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：
1、本发明的二氧化碳的净化工艺，通过脱硫操作对待净化气体进行脱硫得到脱硫气体，即除去二氧化碳混合气体中的硫化物，再通过对脱硫气体进行脱烃操作得到脱烃气体，其中在对二氧化碳混合气体净化之前，先将二氧化碳混合气体与氧气混合，是为了在脱烃操作中氧气与碳氢化合物反应得到二氧化碳和水，从而有效地除去了二氧化碳混合气体中的碳氢化合物，同时不会生成其他杂质气体。在得到脱烃气体后，此时脱烃气体只包含有二氧化碳、水及氧气，通过脱水操作将脱烃气体内水进行脱离，再通过精馏工序将氧气脱离，从而得到高纯度的二氧化碳。
2、本发明的二氧化碳的净化工艺，通过脱烃操作将二氧化碳混合气体中的碳氢化合物杂质气体和加入的氧气反应得到二氧化碳和水，在减少杂质气体的同时，生成了目标所需气体，即二氧化碳，能够较大程度地净化二氧化碳混合气体的碳氢化合物，同时还有效地提升了二氧化碳的纯度，从而达到一个较好的去除杂质效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本发明一实施方式的二氧化碳的净化工艺流程图；
图2为本发明一实施例的二氧化碳的净化工艺流程图；
图3为本发明一实施例的二氧化碳的净化工艺流程图；
图4为本发明一实施方式的二氧化碳净化装置的结构示意图；
图5为本发明一实施方式的二氧化碳净化装置爆炸前的局部结构示意图；
图6为本发明一实施方式的二氧化碳净化装置爆炸后的局部结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本申请提供一种二氧化碳的净化工艺，上述二氧化碳的净化工艺包括以下步骤：将二氧化碳混合气体与氧气混合后得到待净化气体；对所述待净化气体进行脱硫操作得到脱硫气体；对所述脱硫气体进行脱烃操作得到脱烃气体；对所述脱烃气体进行脱水操作得到脱水气体；将所述脱水气体进行精馏工序得到二氧化碳气体。所述二氧化碳的净化工艺通过二氧化碳净化装置执行，所述二氧化碳净化装置包括：水分离组件、脱硫塔、脱烃组件、冷却组件及过滤组件；水分离组件包括第一水分离器和第二水分离器，第一水分离器的进气端与气源组件的出气端连通，气源组件用于输送二氧化碳混合气体，第一水分离器的出气端与脱硫塔的进气端连通，第二水分离器的进气端与冷却组件连通，第二水分离器的出气端与过滤组件连通；脱硫塔的出气端与脱烃组件连通，脱硫塔用于去除二氧化碳混合物中的硫化物；脱烃组件用于去除二氧化碳混合气体中的碳氢化合物；过滤组件用于过滤二氧化碳混合气体中的颗粒粉末，过滤组件与精馏装置连通，精馏装置用于去除二氧化碳混合气体中的氧气。
上述的二氧化碳的净化工艺，通过脱硫操作对待净化气体进行脱硫得到脱硫气体，即除去二氧化碳混合气体中的硫化物，再通过对脱硫气体进行脱烃操作得到脱烃气体，其中在对二氧化碳混合气体净化之前，先将二氧化碳混合气体与氧气混合，是为了在脱烃操作中氧气与碳氢化合物反应得到二氧化碳和水，从而有效地除去了二氧化碳混合气体中的碳氢化合物，同时不会生成其他杂质气体。在得到脱烃气体后，此时脱烃气体只包含有二氧化碳、水及氧气，通过脱水操作将脱烃气体内水进行脱离，再通过精馏工序将氧气脱离，从而得到高纯度的二氧化碳。具体地，通过脱烃操作将二氧化碳混合气体中的碳氢化合物杂质气体和加入的氧气反应得到二氧化碳和水，在减少杂质气体的同时，生成了目标所需气体，即二氧化碳，能够较大程度地净化二氧化碳混合气体的碳氢化合物，同时还有效地提升了二氧化碳的纯度，从而达到一个较好的去除杂质效果。
为更好地理解本申请的二氧化碳的净化工艺，以下对本申请的二氧化碳的净化工艺做进一步地解释说明，如图1所示，一实施方式的二氧化碳的净化工艺，包括以下步骤的部分或全部：
S100，将二氧化碳混合气体与氧气进行混合，得到待净化气体。
在本实施例中，通过将二氧化碳混合气体与氧气混合，其中氧气的作用是与二氧化碳混合气体中碳氢化合物反应生成二氧化碳和水，即除去目标杂质气体的同时不产生新的杂质，能够较大程度地净化碳氢化合物的同时还有效地提升了二氧化碳的纯度，从而达到一个较好的去除杂质效果。
S200，对所述待净化气体进行脱硫操作，以得到脱硫气体。
需要说明的是，硫化物是二氧化碳混合气体中较为常见的杂质之一，容易在后续工序影响去除其他杂质气体的反应过程，因此需要对硫化物进行全面清除，通过脱硫塔将二氧化碳混合气体中的硫化物进行吸附，以达到脱离硫化物的效果，能够有效地提升了二氧化碳的纯度同时能够有效地避免硫化物对后续工序的反应影响。
在其中一个实施例中，脱硫塔分为底层、中间层及顶层，其中底层为活性氧化铝、中间层为活性炭及顶层为活性氧化铝，需要说明的是，其中底层和顶层的活性氧化铝主要起到保护、抗气流对刷及分流的作用，中间层的作用主要是吸附二氧化碳混合气体中的硫化物杂质，通过设置三层的结构脱硫塔能够有效地除去二氧化碳混合气体中的硫化物杂质，进而有效地避免硫化物对后续工序的污染，进而提升了二氧化碳的净化效果。
S300，对所述脱硫气体进行脱烃操作，以得到脱烃气体。
在本实施例中，通过脱烃操作将二氧化碳混合气体中的碳氢化合物杂质气体和加入的氧气反应得到二氧化碳和水，在减少杂质气体的同时，生成了目标所需气体，即二氧化碳，能够较大程度地净化二氧化碳混合气体中的碳氢化合物，同时还有效地提升了二氧化碳的纯度，从而达到一个较好的去除杂质效果。
S400，对所述脱烃气体进行脱水操作，以得到脱水气体。
在本实施中，在经过脱烃操作后，脱烃气体内只包含有二氧化碳、水和氧气，其中氧气是脱烃操作后剩余的氧气量，即说明脱烃气体内的碳氢化合物得到充分反应，再通过脱水操作将脱烃气体的水脱离。
S500，将所述脱水气体进行精馏工序，得到二氧化碳气体。
在本实施例中，经过脱水操作后得到脱水气体，此时的脱水气体包含二氧化碳和氧气，通过对脱水气体进行精馏工序将过量的氧气剔除掉得到高纯度的二氧化碳气体。
在其中一个实施例中，在其中一个实施例中，在所述将二氧化碳混合气体与氧气混合后得到待净化气体之后，以及在所述对所述待净化气体进行脱硫操作得到脱硫气体之前，所述二氧化碳的净化工艺还包括以下步骤：
将所述待净化气体进行水分分离操作。
在本实施中，待净化气体中存在有游离液态水，通过水分离器将待净化气体中的游离态液水脱离出去，其中水会与二氧化碳反应生成不稳定的碳酸，虽然碳酸的化学性质不稳定，但也会影响二氧化碳的纯度，因此需要将游离液态水进行脱离，从而提升了二氧化碳的纯度。
如图2所示，在其中一个实施例中，对所述脱硫气体进行脱烃操作的步骤包括：
S310，将所述脱硫气体输送至脱烃换热器进行预热操作；
在本实施例中，脱烃换热器是将脱硫气体进行预热，通过换热器的中热气流跟脱硫气体进行热交换，同时使热气流的热量回收并降低其温度，这样能够减少热量的流失及节约能源，同时还对热气流起到预冷效果，从而加速其降温效果。
S320，将预热后的所述脱硫气体输送至脱烃加热器进行加热操作；
在本实施例中，经过脱烃换热器预热后的脱硫气体，再通过脱烃加热器对脱硫气体进一步地加热至目标温度，经过预热后的脱硫气体能够快速地加热至目标温度。
S330，将加热后的所述脱硫气体输送至脱烃反应器，以得到所述脱烃气体。
在本实施例中，经过加热后的脱硫气体输送至脱烃反应器中，使得碳氢化合物和氧气能够充分燃烧生成二氧化碳和水，从而有效地脱离碳氢化合物，即脱烃，进而能够较大程度地提升了二氧化碳的纯度。
在其中一个实施例中，脱烃反应器分为底层、中间下层、中间上层及顶层的四层结构，其中底层为活性氧化铝、中间下层为钯-催化剂、中间上层为钯铂-催化剂及顶层为活性氧化铝。需要说明的是，底层的活性氧化铝和顶层的活性氧化铝主要起到保护、抗气流冲刷及分流的作用，而中间下层的钯-催化剂和中间上层的钯铂-催化剂主要起到脱烃反应催化剂的作用，其中碳氢化合物和氧气在经过加热后通过中间下层和中间上层，分别与钯-催化剂和钯铂-催化剂接触，加速了碳氢化合物和氧气的反应，从而提升了碳氢化合物的转化率，进而有效地提升了二氧化碳的纯度。
在其中一个实施例中，反应空速为1500m3/(m3催化剂·h)-2000m3/(m3催化剂·h)。需要说明的是，反应控速指的是规定的条件下，单位时间单位体积催化剂处理的气体量；在反应空速为1500m3/(m3催化剂·h)-2000m3/(m3催化剂·h)之间，碳氢化合物与氧气的反应时间较短，同时反应转化率也较高，从而能够最大化地将碳氢化合物转化为二氧化碳和水，进而有效地提升了二氧化碳的纯度。
在其中一个实施例中，在所述将加热后的所述脱硫气体输送至脱烃反应器得到脱烃气体之后，以及在所述将对所述脱烃气体进行脱水操作得到脱水气体之前，所述二氧化碳的净化工艺还包括以下步骤：
将所述脱烃气体返回至脱烃换热器中进行降温操作。
在本实施中，经过脱烃反应器的脱烃气体属于是高温热气流，通过返回至脱烃换热器中与冷气流进行热量交换，以使脱烃气体的热量得以回收并降低温度，如此循环使得脱烃换热器的能耗损失降到最低，不仅达到节能效果，同时还能对脱烃气体进行降温操作。
在其中一个实施例中，所述降温操作的温度为110℃-120℃。
需要说明的是，通过脱烃热交换器换热后的脱烃气体为110℃-120℃，不仅能够有效地降温，同时还不会造成热量损失。
在其中一个实施例中，所述脱硫气体的加热温度为395℃-420℃。
需要说明的是，脱烃加热器的目标加热温度在395℃-420℃，在395℃-420℃的温度加持下，同时脱硫气体在钯-催化剂和钯铂-催化剂的催化作用，使碳氢化合物与氧气能够充分反应生成二氧化碳和水，即碳氢化合物充分燃烧反应，从而脱离出碳氢化合物。
如图3所示，在其中一个实施例中，对所述脱烃气体进行脱水操作得到脱水气体的步骤包括：
S410，对所述脱烃气体进行冷凝操作得到冷凝后的所述脱烃气体；
在本实施例中，经过降温后的脱烃气体中含有水分，且温度在110℃-120℃，此时脱烃气体内的水是气态的，需要通过降温冷凝将其进行液化，再通过水分离器将液态水进行脱离，从而提升了二氧化碳的纯度。
S420，将冷凝后的所述脱烃气体进行水分分离操作。
在本实施例中，经过冷凝后的脱烃气体的绝大部分水被冷凝液化，通过水分离器将游离液态水脱离出去。
S430,在输送至干燥塔进行吸附操作,以得到所述脱水气体。
在本实施例中，经过水分离器将游离液态水水脱离后，此时的水分含量约为0.8％，再通过干燥塔进一步将水分吸附，从而达到一个较好的除水效果，进而有效地提升了二氧化碳的纯度。
在其中一个实施例中，干燥塔分为底层、中间层及顶层结构，其中底层为活性氧化铝，中间层为硅胶及顶层为活性氧化铝。需要说明的是，底层和顶层的活性氧化铝主要起保护、抗气流冲刷及分流作用，而中间层硅胶主要起吸水干燥作用。具体地，经过干燥塔后的二氧化碳水分含量可以降低至1-2ppm(v/v)，水分几乎完全脱出，能够较大程度地提升了二氧化碳的纯度。
在其中一个实施例中，所述冷凝操作的冷凝温度为8℃-12℃。需要说明的是，其中先通过循环水冷器将脱烃气体温度降低至30℃-40℃，再通过冷冻水冷器进一步地将脱烃气体的温度降低至8℃-12℃，此时绝大部分水分都被冷凝液化了。
在其中一个实施例中，在所述将对所述脱烃气体进行脱水操作得到脱水气体之后，以及在所述将所述脱水气体进行精馏工序得到二氧化碳气体之前，所述二氧化碳的净化工艺还包括以下步骤：
对所述脱水气体进行过滤操作。
在本实施例中，经过脱硫塔、脱烃反应器及干燥塔的脱水气体可能会夹带有颗粒粉末，经过过滤器能够将颗粒粉末过滤去除，此时的脱水气体的杂质仅剩氧气，再通过精馏工序有效脱出氧气，最终获得高纯度的二氧化碳气体。
本申请还提供一种二氧化碳净化装置，用于执行上述任一项实施例所述的二氧化碳的净化工艺进行二氧化碳净化。
上述的二氧化碳净化装置包括：水分离组件、脱硫塔、脱烃组件、冷却组件及过滤组件；水分离组件包括第一水分离器和第二水分离器，第一水分离器的进气端与气源组件的出气端连通，气源组件用于输送二氧化碳混合气体，第一水分离器的出气端与脱硫塔的进气端连通，第二水分离器的进气端与冷却组件连通，第二水分离器的出气端与过滤器连通；脱硫塔的出气端与脱烃组件连通，脱硫塔用于去除二氧化碳混合物中的硫化物；脱烃组件用于去除二氧化碳混合气体中的碳氢化合物；过滤组件用于过滤二氧化碳混合气体中的颗粒粉末，过滤组件与精馏装置连通，精馏装置用于去除二氧化碳混合气体中的氧气。所述二氧化碳净化装置用于执行上述任一项实施例所述的二氧化碳的净化工艺进行二氧化碳净化，所述包括以下步骤：将二氧化碳混合气体与氧气混合后得到待净化气体；对所述待净化气体进行脱硫操作得到脱硫气体；对所述脱硫气体进行脱烃操作得到脱烃气体；对所述脱烃气体进行脱水操作得到脱水气体；将所述脱水气体进行精馏工序得到二氧化碳气体。
上述的二氧化碳净化装置包括：水分离组件、脱硫塔、脱烃组件、冷却组件及过滤组件；水分离组件包括第一水分离器和第二水分离器，第一水分离器的进气端与气源组件的出气端连通，气源组件用于输送二氧化碳混合气体，第一水分离器的出气端与脱硫塔的进气端连通，第二水分离器的进气端与冷却组件连通，第二水分离器的出气端与过滤组件连通；脱硫塔的出气端与脱烃组件连通，脱硫塔用于去除二氧化碳混合物中的硫化物；脱烃组件用于去除二氧化碳混合气体中的碳氢化合物；过滤组件用于过滤二氧化碳混合气体中的颗粒粉末，过滤组件与精馏装置连通，精馏装置用于去除二氧化碳混合气体中的氧气。
请参阅图4，为更好地理解本申请的二氧化碳净化装置10，以下对本申请的二氧化碳净化装置10做进一步地解释说明：
一实施方式的二氧化碳净化装置10，包括：水分离组件100、脱硫塔200、脱烃组件300、冷却组件400及过滤组件500；水分离组件100包括第一水分离器110和第二水分离器120，第一水分离器110的进气端与气源组件700的出气端连通，气源组件700用于输送二氧化碳混合气体，第一水分离器110的出气端与脱硫塔200的进气端连通，第二水分离器120的进气端与冷却组件400连通，第二水分离器120的出气端与过滤组件500连通；脱硫塔200的出气端与脱烃组件300连通，脱硫塔200用于去除二氧化碳混合物中的硫化物；脱烃组件300用于去除二氧化碳混合气体中的碳氢化合物；过滤组件500用于过滤二氧化碳混合气体中的颗粒粉末，过滤组件500与精馏装置800连通，精馏装置800用于出去二氧化碳混合气体中的氧气。在本实施例中，通过设有第一水分离器110和第二水分离器120能够有效地去除二氧化碳混合气体中的水分，再通过设置有脱硫塔200将二氧化碳混合气体中硫化物杂质脱离出去，这样不仅能够有效地去除硫化物的同时避免硫化物污染脱烃组件300导致碳氢化合物的清除效果。进一步地，通过脱烃组件300将二氧化碳混合气体中的碳氢化合物脱离出去，此时的二氧化碳混合气体中仅剩二氧化碳、氧气及颗粒粉末，再通过过滤组件500将颗粒粉末过滤后得到二氧化碳和氧气的混合气体，最后将二氧化碳和氧气的混合气体输送至精馏装置800进行精馏工序操作，得到了高纯度的二氧化碳气体。
如图4所示，在其中一个实施例中，脱烃组件300包括顺序连通的脱烃换热器310、脱烃加热器320及脱烃反应器330，脱烃换热器310分别与脱烃反应器330和冷却组件400连通。需要说明的是，脱烃换热器310是将二氧化碳混合气体预热，预热的热气流为从脱烃反应器330出来的高温气流，通过换热器的热交换，将冷气流加热，同时将热气流热量回收并降低其温度，起到双重作用。经脱烃换热器310预热后的气流引入脱烃加热器320中进一步加热至目标温度，再将其送入脱烃反应器330中，脱烃反应器330中装有催化剂填料，二氧化碳混合气体在催化剂的作用下，使得碳氢化合物与氧气反应，生产二氧化碳和水，从而脱出碳氢化合物，从反应器出来的高温热气流，返回至脱烃换热器310中与冷气流换热回收热量降温后。这样能够使热量循环利用，减少热量的损耗，同时不会生成别的杂质气体，从而有效地提高了二氧化碳的纯度。
如图4所示，在其中一个实施例中，冷却组件400包括顺序连通的第一冷却器410和第二冷却器420，第一冷却器410与脱烃换热器310连通，第二冷却器420与第二水分离器120连通。需要说明的是，在脱烃换热器310进行预降温后，通过第一冷却器410做初步降温，再通过第二冷却器420进行冷凝操作使得二氧化碳混合气体中的气态水得到冷凝液化后，再通过第二水分离器120将液态水进行脱离。
如图4所示，在其中一个实施例中，水分离组件100还包括干燥塔130，干燥塔130分别与第二冷却器420和第二水分离器120连通，干燥塔用于吸附二氧化碳混合气体中的水分。需要说明的是，经过第二水分离器120的二氧化碳混合气体还包含有一些水分，再通过干燥塔130对二氧化碳混合气体中水分作进一步地脱离，具体地，通过干燥塔130内的硅胶进行吸附，从而有效地脱离二氧化碳混合气体中的水分。
如图4所示，在其中一个实施例中，还包括水循环制冷组件600，水循环制冷组件600包括顺序连通的上水通道610、外循环泵620、水箱630、内循环泵640、螺杆冷水机650及回水通道660，上水通道610分别与第一冷却器410和第二冷却器420连通，回水通道660分别与水箱630、第一冷却器410和第二冷却器420连通。需要说明的是，通过设置有外循环泵620和内循环泵640形成有内循环冷冻水和外循环冷冻水，其中内循环冷冻水主要供给于第二冷却器420，外循环冷冻水主要供给于第一冷却器410，内循环冷冻水的温度要低于外循环冷冻水的温度，因此第一冷却器410和第二冷却器420的工作温度会不同。
如图4所示，在其中一个实施例中，过滤组件500包括第一过滤器510和第二过滤器520，第一过滤器510和第二过滤器520并联设置，第一过滤器510和第二过滤器520均分别与干燥塔130和精馏装置800连通。
如图4所示，在其中一个实施例中，第一冷却器410为循环水冷器；第二冷却器420为冷冻水冷器。可以理解的是，循环水冷器通过外循环水进行循环降温，即循环水冷器对二氧化碳混合气体进行初步降温，而冷冻水冷器通过内循环水进行降温，即冷冻水冷器对二氧化碳混合气体气体作进一步的降温使水份能够冷凝液化，便于后续第二水分离器120进行水分脱离操作。
如图4所示，在其中一个实施例中，脱烃换热器310为绕管式换热器。
需要说明的是，绕管式换热器的换热面积较大，且换热效果较好，能够有效地提升了二氧化碳净化效率，同时能够减少热量的损耗。
如图4所示，在其中一个实施例中，脱烃加热器320为防爆电加热器。可以理解的是，由于脱烃加热器的工作温度较高，因此需要使用防爆电加热器。
进一步地，如图5和图6所示，脱烃加热器320包括防爆容器3210、管板3220、多个电热管3230及多个折流板3240，防爆容器3210形成有相连通的多个容器管道口3212和容置腔3214，多个容器管道口3212用于与脱烃加热器320和脱烃反应器连接，管板3220连接在防爆容器3210的一端，且管板3220形成有多个管口，每一电热管3230穿设于一管口，且每一电热管3230设置在容置腔3214内，多个折流板3240均匀分布在容置腔3214内壁周缘处。需要说明的是，预热后的脱硫气体通过折流板3240在防爆容器3210内流通，其中多个电热管3230对折流板3240内的脱硫气体全方位加热，这样能够快速将预热后的脱硫气体加热至目标温度。进一步地，防爆容器3210包括顺序连接的防爆罐体311和防爆接线腔室3213，防爆罐体311形成有相连通的多个容器管道口3212和容置腔3214。进一步地，防爆接线腔室3213设有控制电缆接头32131及电源电缆接头32132，控制电缆接头32131和电源电缆接头32132电连接，多个电热管3230与控制电缆接头32131电连接。由于防爆罐体311的内部工作温度过高，需要对电线或电缆进行单独的放置，因此设置了防爆接线腔室3213对电线或电缆进行保护，这样能够起到对容器内的电线进行保护，以提高使用寿命。更进一步地，脱烃加热器320还包括多个热电偶3250，多个热电偶3250与控制电缆接头32131电连接。需要说明的是，多个热电偶主要用于监测防爆容器3210内的温度变化，以便于对脱烃加热器320的温度控制，避免温度过高或过低影响脱烃反应的进行。
如图4所示，本申请还提供一种二氧化碳净化系统，包括气源组件700、精馏装置800及上述任一项实施例中所述的二氧化碳净化装置10，所述气源组件700的出气端与所述第一水分离器110的进气端连通，所述精馏装置800分别与所述第一过滤器510和所述第二过滤器520连通，所述精馏装置800用于提纯净化后的二氧化碳气体。
如图4所示，在其中一个实施例中，气源组件700为二氧化碳自压缩机。
上述的二氧化碳净化系统，通过气源组件700输出二氧化碳混合气体，通过设有第一水分离器110和第二水分离器120能够有效地去除二氧化碳混合气体中的水分，再通过设置有脱硫塔200将二氧化碳混合气体中硫化物杂质脱离出去，这样不仅能够有效地去除硫化物的同时避免硫化物污染脱烃组件300导致碳氢化合物的清除效果。进一步地，通过脱烃换热器310、脱烃加热器320及脱烃反应器330将二氧化碳混合气体中的碳氢化合物脱离出去，此时的二氧化碳混合气体中仅剩二氧化碳、氧气及颗粒粉末，再通过第一过滤器510和第二过滤器520将颗粒粉末过滤后得到二氧化碳和氧气的混合气体，最后将二氧化碳和氧气的混合气体输送至精馏装置800进行精馏工序操作，得到了高纯度的二氧化碳气体。
与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：
1、本发明的二氧化碳的净化工艺，通过脱硫操作对待净化气体进行脱硫得到脱硫气体，即除去二氧化碳混合气体中的硫化物，再通过对脱硫气体进行脱烃操作得到脱烃气体，其中在对二氧化碳混合气体净化之前，先将二氧化碳混合气体与氧气混合，是为了在脱烃操作中氧气与碳氢化合物反应得到二氧化碳和水，从而有效地除去了二氧化碳混合气体中的碳氢化合物，同时不会生成其他杂质气体。在得到脱烃气体后，此时脱烃气体只包含有二氧化碳、水及氧气，通过脱水操作将脱烃气体内水进行脱离，再通过精馏工序将氧气脱离，从而得到高纯度的二氧化碳。
2、本发明的二氧化碳的净化工艺，通过脱烃操作将二氧化碳混合气体中的碳氢化合物杂质气体和加入的氧气反应得到二氧化碳和水，在减少杂质气体的同时，生成了目标所需气体，即二氧化碳，能够较大程度地净化二氧化碳混合气体的碳氢化合物，同时还有效地提升了二氧化碳的纯度，从而达到一个较好的去除杂质效果。
需要指出的是，所述二氧化碳的净化工艺和二氧化碳净化装置可以分别形成独立的技术方案以分别保护，但两者结合后形成技术方案，可以一并起到更好地技术效果。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种二氧化碳的净化工艺，其特征在于，包括以下步骤：
将二氧化碳混合气体与氧气进行混合，得到待净化气体；
对所述待净化气体进行脱硫操作，以得到脱硫气体；
对所述脱硫气体进行脱烃操作，以得到脱烃气体；
对所述脱烃气体进行脱水操作，以得到脱水气体；
将所述脱水气体进行精馏工序，得到二氧化碳气体。
2.根据权利要求1所述的二氧化碳的净化工艺，其特征在于，在所述将二氧化碳混合气体与氧气混合后得到待净化气体之后，以及在所述对所述待净化气体进行脱硫操作得到脱硫气体之前，所述二氧化碳的净化工艺还包括以下步骤：
将所述待净化气体进行水分分离操作。
3.根据权利要求2所述的二氧化碳的净化工艺，其特征在于，对所述脱硫气体进行脱烃操作的步骤包括：
将所述脱硫气体输送至脱烃换热器进行预热操作；
将预热后的所述脱硫气体输送至脱烃加热器进行加热操作；
将加热后的所述脱硫气体输送至脱烃反应器进行脱烃操作，以得到所述脱烃气体。
4.根据权利要求3所述的二氧化碳的净化工艺，其特征在于，在所述将加热后的所述脱硫气体输送至脱烃反应器得到脱烃气体之后，以及在所述将对所述脱烃气体进行脱水操作得到脱水气体之前，所述二氧化碳的净化工艺还包括以下步骤：
将所述脱烃气体返回至脱烃换热器中进行降温操作。
5.根据权利要求4所述的二氧化碳的净化工艺，其特征在于，所述降温操作的温度为110℃-120℃。
6.根据权利要求3所述的二氧化碳的净化工艺，其特征在于，所述脱硫气体的加热温度为395℃-420℃。
7.根据权利要求1所述的二氧化碳的净化工艺，其特征在于，对所述脱烃气体进行脱水操作得到脱水气体的步骤包括：
对所述脱烃气体进行冷凝操作得到冷凝后的所述脱烃气体；
将冷凝后的所述脱烃气体进行水分分离操作；
将水分分离后的脱烃气体输送至干燥塔进行吸附操作，以得到所述脱水气体。
8.根据权利要求7所述的二氧化碳的净化工艺，其特征在于，所述冷凝操作的冷凝温度为8℃-12℃。
9.根据权利要求7所述的二氧化碳的净化工艺，其特征在于，在所述将对所述脱烃气体进行脱水操作得到脱水气体之后，以及在所述将所述脱水气体进行精馏工序得到二氧化碳气体之前，所述二氧化碳的净化工艺还包括以下步骤：
对所述脱水气体进行过滤操作。
10.一种二氧化碳净化装置，其特征在于，用于执行权利要求1-9任一项所述的二氧化碳的净化工艺。
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