CN115501632A - 一种二氧化碳提纯工艺及二氧化碳提纯系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种二氧化碳提纯工艺及二氧化碳提纯系统。该工艺包括:对经过净化的二氧化碳原料气进行换热,然后进行原料气的气液分离,其中,气相为合成气;原料气通过气液分离得到的液相经过换热过冷之后进行膨胀降温,然后进入闪蒸塔顶部进行气液分离,并提供回流液;在闪蒸塔顶部进行气液分离得到的气相为合成气,液相通过换热进入闪蒸塔底部的再沸器,将液相中的重组分闪蒸分离;其中,在闪蒸分离之前,所述液相的换热通过以下方式之一进行:由单独的二氧化碳循环系统提供热量进行换热,或者,将所述液相中的一部分引至主换热器进行换热。本发明还提供了用于上述工艺的二氧化碳提纯系统。
Description
技术领域
本发明涉及一种二氧化碳提纯工艺及二氧化碳提纯系统,属于二氧化碳分离技术领域。
背景技术
目前,常规的二氧化碳提纯与液化工艺通常采用外部冷源,如丙烯制冷、氨制冷、氟氯昂制冷等,采用丙烯等工艺通常存储上述冷媒时有较大的安全距离要求,但当装置占地面积有限时,上述工艺往往布置会成为瓶颈。
当原料气中含有较多H2、CO、CH4等杂质组分时,即使采用丙烯制冷、氨制冷、氟氯昂制冷等工艺,由于气相中CO2的分压较高,往往需要较低的温度,也就是较高的能耗。
当所需要的低温上述冷媒的常压露点无法满足时,上述制冷工艺就已不再适用,否则需要负压运行,相对正压而言,往往负压安全风险更高。
如果原料气先采用湿法脱碳可以得到纯度90v%以上的脱碳尾气,之后再对脱碳尾气进行提纯和液化,流程显得过于复杂,还需要引入额外的工序,在占地面积有限的情况下更加不合理。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明的目的在于提供一种二氧化碳提纯工艺,该工艺采用低温精馏的方法,利用洗涤和闪蒸相结合的工艺,将粗二氧化碳气体液化所溶解的杂质组分闪蒸出去,但同时又保留塔顶洗涤液供应,在除去杂质的同时,最大限度提高CO2产品的收率。
本发明的目的还在于提供适用于上述二氧化碳提纯工艺的二氧化碳提纯系统。
为达到上述目的,本发明提供了一种二氧化碳提纯工艺,其包括:
对经过净化的二氧化碳原料气进行换热,然后进行原料气的气液分离,其中,气相为合成气;
原料气通过气液分离得到的液相经过换热过冷之后进行膨胀降温,然后进入闪蒸塔顶部进行气液分离,并提供回流液;
在闪蒸塔顶部进行气液分离得到的气相为合成气,液相通过换热进入闪蒸塔底部的再沸器,将液相中的重组分闪蒸分离;
其中,在闪蒸分离之前,所述液相的换热通过以下方式之一进行:由单独的二氧化碳循环系统提供热量进行换热,或者,将所述液相中的一部分引至主换热器进行换热(主换热器的通道相当于再沸器)。
本发明所提供的二氧化碳提纯工艺适用于含有较多H2、CO、CH4等杂质组分的原料气提纯以及进一步的液化,所采用的二氧化碳原料气可以是来自上游甲醇转化制氢等装置的尾气类似工业气体。二氧化碳原料气经增压后,首先经过冷却后进入分子筛吸附器(图中未显示),脱除水分、甲醇和大分子有机物之后进行提纯、液化。
在上述二氧化碳提纯工艺中,优选地,所述经过净化的二氧化碳原料气含有H2、CO、CH4、CO2;更优选地,所述经过净化的二氧化碳原料气具有以下组成:H2=20-30v%、CO=5-15v%、CH4=0-3v%、CO2=50-85v%;更优选为:H2=25.36v%、CO=9.42v%、CH4=0.61v%、CO2=64.61v%。
在上述二氧化碳提纯工艺中,优选地,经过净化的二氧化碳原料气的压力为10barA至70barA,更优选为15barA至60barA。
在上述二氧化碳提纯工艺中,优选地,进行气液分离的原料气的温度为-53℃以上。温度再低的话,CO2就有进入固相区的风险,因此,为了安全考虑不建议低于-53℃。
在上述二氧化碳提纯工艺中,二氧化碳原料气经部分液化并进行气液分离后,液体经部分过冷后再进行膨胀,之后送至闪蒸塔顶部作为回流液,以用于对闪蒸塔内部的上升气体进行洗涤;同时,回流液从塔顶进入,能够利用塔底上升气体将溶解的杂质组分利用气液交换可以分离出去,例如H2、CO、CH4等溶解气体。
在上述二氧化碳提纯工艺中,当在闪蒸分离之前,液相的换热采用将液相中的一部分增压后进行换热、压缩提供热量进行换热的方式时,闪蒸塔塔底的再沸器可以与换热器集成在一起,闪蒸塔塔底的再沸器仅作为换热器的一个通道即可。
在上述二氧化碳提纯工艺中,当在闪蒸分离之前,液相的换热采用由单独的二氧化碳循环系统提供热量进行换热的方式时,闪蒸塔塔底的再沸器可以单独设置一台换热器与二氧化碳制冷循环进行匹配换热。二氧化碳制冷循环可以由压缩机和膨胀机组成,分成两级膨胀。
在上述二氧化碳提纯工艺中,优选地,所述闪蒸塔的操作压力为10barA至40barA,可以保证精馏系统的稳定运行,更优选为15barA至35barA,进一步优选为20barA至30barA。
在上述二氧化碳提纯工艺中,闪蒸塔通过塔底热量的输入将溶解在塔底液相中的CH4等重组分闪蒸出来,CH4组分的沸点高于H2和CO,只要保证CH4组分在塔底小于1ppmv,其余上述两种杂质组分液不会存在于塔底液相中,从而使得闪蒸塔塔底液体中不含有甲烷组分,只要保证进塔甲烷组分全部富集于闪蒸塔塔顶气体中,那么塔底液体中就不含有H2、CO、CH4等杂质组分,满足食品级二氧化碳的杂质含量要求,具体要求参见《GB 10621-2006食品添加剂液体二氧化碳》部分。
在上述二氧化碳提纯工艺中,优选地,所述闪蒸塔底部抽出二氧化碳液体,经过过冷后得到液态二氧化碳产品。
在上述二氧化碳提纯工艺中,优选地,如果需要副产燃料气,可以将闪蒸塔顶部物流直接减压复热后送出。
在上述二氧化碳提纯工艺中,优选地,如果需要副产合成气,可以将闪蒸塔顶部物流复热后直接以出送至相应用户。
本发明还提供了一种用于上述二氧化碳提纯工艺的二氧化碳提纯系统,其包括:闪蒸塔、气液分离罐、换热器、第一膨胀机、第二膨胀机、液体二氧化碳泵、二氧化碳压缩机;其中:
所述换热器至少包括主换热器,该主换热器设有第一热通道、第二热通道、第三热通道、第四热通道、第一冷通道、第二冷通道;
所述第一热通道的入口与二氧化碳输入管道连接;所述第一热通道的出口与所述气液分离罐的入口连接;
所述气液分离罐的气相出口与所述气液分离罐的顶部出口管道连通,然后与所述第一冷通道的入口连接,所述第一冷通道的出口连接至系统外的合成气装置;
所述气液分离罐的液相出口与所述第四热通道的入口连接,所述第四热通道的出口与所述第一膨胀机的入口连接,所述第一膨胀机的出口与所述闪蒸塔的顶部入口连接;
所述闪蒸塔的底部设有二氧化碳液体出口;所述二氧化碳液体出口与所述液体二氧化碳泵的入口连接,所述液体二氧化碳泵的出口分别与所述第二热通道的入口、所述第二冷通道的入口连接,所述第二热通道的出口连接至系统外的气体二氧化碳装置;所述第二冷通道的出口与所述二氧化碳压缩机的入口连接,所述二氧化碳压缩机的出口与所述第三热通道的入口连接,所述第三热通道设有中间出口和末端出口,其中,所述中间出口与所述闪蒸塔的底部连接,所述末端出口与所述第二膨胀机的入口连接,所述第二膨胀机的出口与所述第二冷通道的入口连接。
根据本发明的具体实施方案,上述二氧化碳提纯系统可以由单独的二氧化碳制冷循环提供冷量,优选地,该二氧化碳提纯系统还包括第三膨胀机、二氧化碳储罐;
所述主换热器还包括第五热通道、第三冷通道;
所述闪蒸塔底部设有再沸器;
所述再沸器的出口与所述第三冷通道的入口连接,所述第三冷通道的出口与所述再沸器的入口连接;
所述气液分离罐的液相出口与所述液体二氧化碳泵的入口连接,所述液体二氧化碳泵的出口与所述第二热通道的入口连接,所述第二热通道的出口与所述二氧化碳储罐的入口连接并且二者的连接管道上设有减压阀;
所述第三热通道的中间出口与所述第五热通道的入口连接,所述第五热通道的出口与所述第三膨胀机的入口连接,所述第三膨胀机的出口与所述第二冷通道的入口连接。
根据本发明的具体实施方案,优选地,该二氧化碳提纯系统还包括液体二氧化碳产品泵;所述二氧化碳储罐的出口与所述液体二氧化碳产品泵的入口连接,所述液体二氧化碳产品泵的出口连接至系统外的液态二氧化碳装置。通过这种方式,可以获得液态二氧化碳产品。
根据本发明的具体实施方案,优选地,所述换热器还包括闪蒸塔的塔顶冷凝器和/或闪蒸塔的塔底再沸器。换热器可以按照集成的方式进行设计,也可以分成多个,例如主换热器、塔顶冷凝器、塔底再沸器等单独换热器,亦可集成在一起,这个没有限制,只要实现换热即可。
根据本发明的具体实施方案,优选地,所述换热器为低温板翅式换热器或绕管式换热器,用于进出冷热物流间的换热,更优选为低温板翅式换热器。
二氧化碳提纯工艺和提纯系统中,有的地方是需要冷量,有的地方是需要热量,塔底再沸需要循环CO2提供热量,此时CO2是气相,之后被冷却液化;塔顶需要冷量,此时CO2是液相,之后被加热汽化;由于冷箱总是有冷量损失的,因此整个工艺和系统会出现冷热匹配换热不足的情况,此时,需要膨胀机需要膨胀机做功降温来提供冷量补充。塔底抽出液体进行复热成气液两相,其中的气相提供再沸所需要的热源,也就是上升气体量,相当于主换热器提供了再沸器的功能。
本发明的二氧化碳提纯工艺可以将含H2、CO、CH4等杂质组分的原料气中的CO2组分分离,通过采用深冷分离工艺对粗二氧化碳原料气进行分离、提纯,通过设置闪蒸塔,将原料气中的H2、CO、CH4等杂质组分直接富集于气液分离罐顶部和闪蒸塔顶部的气相中,复热后作为燃料气或者甲醇合成等工艺的原料气,而闪蒸塔塔底得到的液体二氧化碳产品可以进一步进行过冷、液化,最终得到合格的二氧化碳产品。
通过采用本发明提供的二氧化碳提纯工艺,采用低温精馏的方法,利用洗涤和闪蒸相结合的工艺,粗二氧化碳原料气中所含的H2、CO、CH4等杂质组分可直接回收用作燃料气或者下游甲醇合成装置的原料气,而得到的CO2产品可满足食品级CO2商品杂质规格要求。
本发明提供的二氧化碳提纯工艺尤其适用于原料气中含有较多H2、CO、CH4等杂质组分,例如甲醇转化制氢尾气;本发明提供的二氧化碳提纯工艺采用CO2自身制冷循环,不引入丙烯、氨等危险介质,尤其时在工厂占地面积有限时,本发明提供的二氧化碳提纯工艺会更有优势。
附图说明
图1为实施例1提供的二氧化碳提纯系统的结构示意图。
图2为实施例2提供的二氧化碳提纯系统的结构示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解,现对本发明的技术方案进行以下详细说明,但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
实施例1
本实施例提供了一种二氧化碳提纯系统,其结构如图1所示。该二氧化碳提纯系统能够用于实现以气态二氧化碳为产品的二氧化碳提纯工艺。
该二氧化碳提纯系统包括:闪蒸塔T101、气液分离罐V101、换热器E101、第一膨胀机ET101、第二膨胀机ET102、液体二氧化碳泵P101、二氧化碳压缩机C101;其中:
换热器E101为低温板翅式换热器或绕管式换热器,其设有第一热通道EH110、第二热通道EH120、第三热通道EH130、第四热通道EH140、第一冷通道EC110、第二冷通道EC120;
第一热通道EH110的入口与二氧化碳输入管道101连接;第一热通道EH110的出口与气液分离罐V101的入口通过管道102连接;
气液分离罐V101的气相出口通过管道102A与气液分离罐V101的顶部出口的管道104连通,然后与第一冷通道EC110的入口连接,第一冷通道EC110的出口通过管道106连接至系统外的合成气装置;
气液分离罐V101的液相出口通过管道102B与第四热通道EH140的入口连接,第四热通道EH140的出口通过管道102C与第一膨胀机ET101的入口连接,第一膨胀机ET101的出口通过管道103与闪蒸塔T101的顶部入口连接;
闪蒸塔T101的底部设有二氧化碳液体出口;二氧化碳液体出口通过管道107与液体二氧化碳泵P101的入口连接,液体二氧化碳泵P101的出口处的管道108分别通过管道109、管道111与第二热通道EH120的入口、第二冷通道EC120的入口连接,第二热通道EH120的出口通过管道110连接至系统外的气体二氧化碳装置;第二冷通道EC120的出口通过管道121与二氧化碳压缩机C101的入口连接,二氧化碳压缩机C101的出口通过管道122与第三热通道EH130的入口连接,第三热通道EH130设有中间出口和末端出口,其中,中间出口与闪蒸塔T101的底部通过管道123和管道124连接,管道123和管道124的连接处设有节流阀141,末端出口通过管道126与第二膨胀机ET102的入口连接,第二膨胀机ET102的出口通过管道127与第二冷通道EC120的入口连接,其中,管道111和管道127是先连接至管道128,再通过管道128连接至第二冷通道EC120的入口。
实施例2
本实施例提供了一种二氧化碳提纯系统,其结构如图2所示。该二氧化碳提纯系统能够用于实现以液态二氧化碳为产品的二氧化碳提纯工艺。
该二氧化碳提纯系统包括:闪蒸塔T101、气液分离罐V101、换热器E101、第一膨胀机ET101、第二膨胀机ET102、第三膨胀机ET103、液体二氧化碳泵P101、二氧化碳压缩机C101、二氧化碳储罐TK-101、液体二氧化碳产品泵P102;其中:
换热器E101为低温板翅式换热器或绕管式换热器,其设有第一热通道EH110、第二热通道EH220、第三热通道EH130、第四热通道EH140、第五热通道E100B、第一冷通道EC110、第二冷通道EC120、第三冷通道E100A;
第一热通道EH110的入口与二氧化碳输入管道101连接;第一热通道EH110的出口与气液分离罐V101的入口通过管道102连接;
气液分离罐V101的气相出口通过管道102A与气液分离罐V101的顶部出口的管道104连通,然后与第一冷通道EC110的入口连接,第一冷通道EC110的出口通过管道106连接至系统外的合成气装置;
气液分离罐V101的液相出口通过管道102B与第四热通道EH140的入口连接,第四热通道EH140的出口通过管道102C与第一膨胀机ET101的入口连接,第一膨胀机ET101的出口通过管道103与闪蒸塔T101的顶部入口连接;
闪蒸塔T101的底部设有再沸器(再沸器设于闪蒸塔T101的内部)和二氧化碳液体出口;再沸器的出口通过管道213与第三冷通道E100A的入口连接,第三冷通道E100A的出口通过管道214与再沸器的入口连接;二氧化碳液体出口通过管道107与液体二氧化碳泵P101的入口连接,液体二氧化碳泵P101的出口通过管道208与第二热通道EH220的入口连接,第二热通道EH220的出口通过管道209与二氧化碳储罐TK-101的入口连接并且二者的连接管道上设有减压阀142,二氧化碳储罐TK-101的出口通过管道210与液体二氧化碳产品泵P102的入口连接,液体二氧化碳产品泵P102的出口通过管道211连接至系统外的液态二氧化碳装置;
第二冷通道EC120的出口通过管道221与二氧化碳压缩机C101的入口连接,二氧化碳压缩机C101的出口通过管道222与第三热通道EH130的入口连接,第三热通道EH130设有中间出口和末端出口,其中,中间出口通过管道223与第五热通道E100B的入口连接,第五热通道E100B的出口通过管道224与第三膨胀机ET103的入口连接,第三膨胀机ET103的出口通过管道225与第二冷通道EC120的入口连接;第三热通道EH130的末端出口通过管道226与第二膨胀机ET102的入口连接,第二膨胀机ET102的出口通过管道227与第二冷通道EC120的入口连接,其中,管道225和管道227是先连接至管道228,再通过管道128连接至第二冷通道EC120的入口。
实施例3
本实施例提供了一种二氧化碳提纯工艺,其是采用实施例2的二氧化碳提纯系统进行的,是以液态二氧化碳为产品的二氧化碳提纯工艺。
该二氧化碳提纯工艺所采用的二氧化碳原料气为来自上游甲醇转化制氢等装置的尾气,该尾气经增压后首先经过冷却后进入分子筛吸附器(图中未显示),脱除水分、甲醇和大分子有机物后进行提纯与液化,其中,经分子筛净化后的原料气组成为:H2=25.36v%、CO=9.42v%、CH4=0.61v%、CO2=64.61v%。
该二氧化碳提纯工艺包括:
经上游装置送入的压力在70barA以内的原料气经管线101进入换热器E101(低温板翅式换热器),温度可在0-30℃温度范围波动,经热通道EH110冷却、降温及部分液化后(-53℃以内为佳),经由管线102进入原料气气液分离罐V101进行气液分离,气相合成气经管线102A减压后与闪蒸塔T101顶部送出的气相混合,然后一起进入第一冷通道EC110,气液分离罐V101底部液相经管线102B进入主换热器热通道EH140过冷后,经管线102C进入第一膨胀机ET101,经第一膨胀机ET101膨胀后进入闪蒸塔T101顶部进行气液分离的同时为闪蒸塔T101提供回流液。
闪蒸塔T101底部的再沸器可以与换热器E101集成设置,换热器E101的第三冷通道E100A用于复热塔底液体,为闪蒸塔T101提供精馏所需的上升气体。闪蒸塔T101通过塔底热量的输入将溶解在塔底液相中的CH4等重组分闪蒸出来,CH4组分的沸点高于H2和CO,只要保证CH4组分在塔底小于1ppmv,其余上述两种杂质组分液不会存在于塔底液相中。
闪蒸塔T101的操作压力在15-35barA之间,可以保证精馏系统的稳定运行,在20-30barA最佳。
闪蒸塔T101塔底液体二氧化碳经管线107进入液体二氧化碳泵P101增压(满足下游存储要求压力时可以不设置该液体泵)后经管线208送至换热器E101的第二热通道EH220进行降温过冷,过冷后经管线209及减压阀加压后进入液体二氧化碳储罐TK-101中进行带压存储,根据需要可经储罐TK-101底部设置的液体二氧化碳产品泵P102增压后经管线211充车或者管道外送。
整个冷箱冷量平衡由二氧化碳循环制冷系统提供,二氧化碳循环制冷系统包括:二氧化碳压缩机C101、第二膨胀机T102和第三膨胀机T103以及相应阀门、管道等组成。
经二氧化碳压缩机C101压缩后(冷却器内置于压缩机组内,不单独叙述冷却部分,以整个机组考虑)的高压二氧化碳(操作压力一般不超过40barA)经管道222进入换热器E101的热通道EH130后冷却到一定温度(如5℃左右)后,自第三热通道EH130中部抽出一股二氧化碳,经管道223进入换热器E101的第五热通道E100B,用于实现闪蒸塔T101塔底再沸器的热量匹配,另一股二氧化碳则继续冷却至约-10℃至-5℃,再经管道226进入第二膨胀机ET102进行膨胀制冷,膨胀后的压力在5barA;闪蒸塔T101塔底再沸器进行热量匹配的二氧化碳经换热后进入管道224之后进入第三膨胀机ET103进行膨胀制冷,之后第二膨胀机ET102和第三膨胀机ET103的出口管道227结合管道225汇合到管道228,然后再经换热器E101的第二冷通道EC120复热后进入管线221,之后进入二氧化碳压缩机C101进行增压,进而完成一个增压冷却膨胀复热的制冷循环。
本实施例的物料参数表和缩写代码表分别如表1、表2所示。
表1:物料参数表
表2:缩写代码及其含义表
序号 | 代码 | 代码含义 |
1 | COG | Crude Off Gas/粗二氧化碳原料气(原料气) |
2 | SGS | Syngas/合成气(燃料气) |
3 | GCO2 | Gaseous CO2 Gas/气体二氧化碳 |
4 | LCO2 | Liquid CO2 Gas/液体二氧化碳 |
5 | LPR | Low Pressure Refrigerant/低压冷剂 |
6 | HPR | High Pressure Refrigerant/高压冷剂 |
实施例4
本实施例提供了一种二氧化碳提纯工艺,其是采用实施例1的二氧化碳提纯系统进行的,是以气态二氧化碳为产品的二氧化碳提纯工艺。
本实施例的不需要液体二氧化碳产品,流程相对于实施例3更加简单,二者的主要区别在于:
1)闪蒸塔T101塔底液体二氧化碳207经液体二氧化碳泵P101直接增压后经管线208送至主换热器E101的通道E220进行复热,之后送出冷箱作为纯二氧化碳气体产品送至产品管网。
2)由于不产液体,整个冷箱的冷量需求大为减少,此时二氧化碳循环制冷系统只需设置一台膨胀机ET102即可满足要求。
3)用于闪蒸塔T101塔底再沸器匹配换热的热源高压二氧化碳气体可以直接经通道223节流后经管线224注入闪蒸塔T101底部作为上升气体使用,同理产出的二氧化碳产品气可以经由管线送出系统,也可以经由管线注入二氧化碳压缩机进行增压(二氧化碳压缩机可以包括多级压缩机,这种情况下,二氧化碳产品气可以是注入中间的某级压缩机),作为循环二氧化碳气体返回压缩机系统,还可以采用液体二氧化碳泵进行增压之后送出系统;如果所需要的产品压力高于管线输送的二氧化碳产品的压力,那么需进行增压(可以通过二氧化碳压缩机C101增加级数,具体根据产品所需要的压力进行设定即可)再送至产品管网。
如果采用氨或丙烯制冷,需要设置液氨或液态丙烯储罐,不仅占地面积较大,要求的防爆等级也更高,液氨属于乙A类危险介质,液态丙烯则为甲A类危险介质;而采用本发明的技术方案,CO2可以通过自身系统分离提供,开车时仅需外购部分液体CO2即可满足要求,液体CO2非易燃易爆介质更安全可靠;开车停车液氨或液态丙烯操作较为复杂,而液态CO2则简单很多。
本发明在提纯与液化CO2组分的同时还可将原料气中的H2、CO、CH4全部回收,可以作为副产燃料气或者甲醇合成等工艺的原料气使用。且本发明流程所需要设备数量少,冷箱设备更紧凑,占地面积小,循环制冷系统介质非易燃易爆介质,更安全可靠,CO2回收效率高,流程更简单,操作更加稳定。
Claims (10)
1.一种二氧化碳提纯工艺,其包括:
对经过净化的二氧化碳原料气进行换热,然后进行原料气的气液分离,其中,气相为合成气;
原料气通过气液分离得到的液相经过换热过冷之后进行膨胀降温,然后进入闪蒸塔顶部进行气液分离,并提供回流液;
在闪蒸塔顶部进行气液分离得到的气相为合成气,液相通过换热进入闪蒸塔底部的再沸器,将液相中的重组分闪蒸分离;
其中,在闪蒸分离之前,所述液相的换热通过以下方式之一进行:由单独的二氧化碳循环系统提供热量进行换热,或者,将所述液相中的一部分引至主换热器进行换热。
2.根据权利要求1所述的二氧化碳提纯工艺,其中,所述经过净化的二氧化碳原料气含有H2、CO、CH4、CO2;
优选地,所述经过净化的二氧化碳原料气具有以下组成:H2=20-30v%、CO=5-15v%、CH4=0-3v%、CO2=50-85v%;
更优选地,所述经过净化的二氧化碳原料气具有以下组成:H2=25.36v%、CO=9.42v%、CH4=0.61v%、CO2=64.61v%。
3.根据权利要求1或2所述的二氧化碳提纯工艺,其中,经过净化的二氧化碳原料气的压力为10barA至70barA,优选为15barA至60barA。
4.根据权利要求1-3任一项所述的二氧化碳提纯工艺,其中,进行气液分离的原料气的温度为-53℃以上。
5.根据权利要求1所述的二氧化碳提纯工艺,其中,所述闪蒸塔的操作压力为10barA至40barA,优选为15barA至35barA,更优选为20barA至30barA。
6.根据权利要求1所述的二氧化碳提纯工艺,其中,所述闪蒸塔底部抽出二氧化碳液体,经过过冷后得到液态二氧化碳产品。
7.一种用于权利要求1-6任一项所述的二氧化碳提纯工艺的二氧化碳提纯系统,其包括:闪蒸塔、气液分离罐、换热器、第一膨胀机、第二膨胀机、液体二氧化碳泵、二氧化碳压缩机;其中:
所述换热器至少包括主换热器,该主换热器设有第一热通道、第二热通道、第三热通道、第四热通道、第一冷通道、第二冷通道;
所述第一热通道的入口与二氧化碳输入管道连接;所述第一热通道的出口与所述气液分离罐的入口连接;
所述气液分离罐的气相出口与所述气液分离罐的顶部出口管道连通,然后与所述第一冷通道的入口连接,所述第一冷通道的出口连接至系统外的合成气装置;
所述气液分离罐的液相出口与所述第四热通道的入口连接,所述第四热通道的出口与所述第一膨胀机的入口连接,所述第一膨胀机的出口与所述闪蒸塔的顶部入口连接;
所述闪蒸塔的底部设有二氧化碳液体出口;所述二氧化碳液体出口与所述液体二氧化碳泵的入口连接,所述液体二氧化碳泵的出口分别与所述第二热通道的入口、所述第二冷通道的入口连接,所述第二热通道的出口连接至系统外的气体二氧化碳装置;所述第二冷通道的出口与所述二氧化碳压缩机的入口连接,所述二氧化碳压缩机的出口与所述第三热通道的入口连接,所述第三热通道设有中间出口和末端出口,其中,所述中间出口与所述闪蒸塔的底部连接,所述末端出口与所述第二膨胀机的入口连接,所述第二膨胀机的出口与所述第二冷通道的入口连接。
8.根据权利要求7所述的二氧化碳提纯系统,其中,该二氧化碳提纯系统还包括第三膨胀机、二氧化碳储罐;
所述主换热器还包括第五热通道、第三冷通道;
所述闪蒸塔底部设有再沸器;
所述再沸器的出口与所述第三冷通道的入口连接,所述第三冷通道的出口与所述再沸器的入口连接;
所述气液分离罐的液相出口与所述液体二氧化碳泵的入口连接,所述液体二氧化碳泵的出口与所述第二热通道的入口连接,所述第二热通道的出口与所述二氧化碳储罐的入口连接并且二者的连接管道上设有减压阀;
所述第三热通道的中间出口与所述第五热通道的入口连接,所述第五热通道的出口与所述第三膨胀机的入口连接,所述第三膨胀机的出口与所述第二冷通道的入口连接。
9.根据权利要求8所述的二氧化碳提纯系统,其中,该二氧化碳提纯系统还包括液体二氧化碳产品泵;
所述二氧化碳储罐的出口与所述液体二氧化碳产品泵的入口连接,所述液体二氧化碳产品泵的出口连接至系统外的液态二氧化碳装置。
10.根据权利要求7或8所述的二氧化碳提纯系统,其中,所述换热器还包括闪蒸塔的塔顶冷凝器和/或闪蒸塔的塔底再沸器;
优选地,所述换热器为低温板翅式换热器或绕管式换热器。
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