CN201954916U - 一种co2分离压缩一体化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了属于气体制备系统领域的一种CO₂分离压缩一体化装置。该装置由三级结构相同的分离压缩组件组成；具体是将多级压缩、多级冷却以及多级分离相结合，该装置通过增加混合气压力来提高CO₂相变温度，并采用多级分离、多级压缩的方式确保一定的分离率；在相对较高的冷凝温度下将混合气体中绝大部分CO₂以液态形式分离出来，从而克服了现有技术中CO₂低温冷凝分离法可能会出现CO₂以固态析出而冻结设备的问题，能耗大幅降低；设备的造价低廉、安全性高、运行维护成本较低。本实用新型可广泛用于从含CO₂的混合气体中分离CO₂，可生产出纯CO₂产品、减少温室气体的排放，使人类生活环境得到保护。

Description

一种CO₂分离压缩一体化装置

技术领域

本实用新型属于气体制备系统领域，特别涉及一种CO₂分离压缩一体化装置。

背景技术

CO₂是温室气体的重要组成部分。在能源利用过程中进行CO₂的捕获与封存被认为是一种能大规模减少CO₂排放的可行技术。然而，与其它环境污染物(如硫化物和氮氧化物)不同的是，CO₂的化学性质稳定，且需要处理的量很大，因而虽然有关物理、化学方法可以实现CO₂的分离回收，但其分离回收过程的能耗与投资很高，从而使CO₂减排的成本过高。

在能源利用过程中分离CO₂的主要技术有：吸收技术(包括化学吸收与物理吸收)、吸附技术、膜分离技术和低温分离技术。其中，化学吸收法可从常压低浓度的电厂尾气中分离CO₂，分离出的CO₂气纯度高且处理量大；物理吸收法也可实现大规模CO₂分离且能耗较低；因而这两种方法受到广泛关注研究，并得到较多应用。而吸附技术与膜分离技术虽然由于其分离CO₂时能耗低、操作简单，被普遍认为是具有发展潜力的CO₂分离技术，但其处理量较小、成本偏高。

低温分离法(又称深冷分离法)是通过低温冷凝分离CO₂的一种物理过程。低温分离法节省了CO₂压缩液化过程中大量的压缩功，可实现大规模操作，且运行过程不需化学试剂，无二次污染，是一种很有发展前景的CO₂分离方法。但低温分离法一般通过将混合气压缩和冷却，以引起CO₂的相变，达到从混合气中分离CO₂的目的。可能会出现CO₂以固态析出而冻结设备的问题，

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术中低温分离方法的能耗较高，且可能会出现CO₂以固态析出而冻结设备的问题而提供一种CO₂分离压缩一体化装置，其特征在于，该装置由三级结构相同的分离压缩组件组成；其中第一级分离压缩组件由第一压缩设备C1、第一换热器H1、第二换热器H2和第一气液分离器S1串联，液体泵P1跨接在第一气液分离器S1和第一换热器H1上构成；第二级分离压缩组件由第二压缩设备C2、第三换热器H3、第四换热器H4和第二气液分离器S2串联；第二液体泵P2跨接在第二气液分离器S2和第三换热器H3上构成；第三级分离压缩组件组件由第三压缩设备C3、第五换热器H5、第六换热器H6和第三气液分离器S3串联，第三液体泵P1跨接在第三气液分离器S3和第五换热器H5上构成；第三气液分离器S3的气体出口连接在第五换热器H5气体入口上，并且第一气液分离器S1的出口和第二压缩设备C2入口连接，第二气液分离器S2的出口和第三压缩设备C3入口连接。

所述第一换热器H1、第三换热器H3或第五换热器H5的液态CO₂出口连接在一起。

所述第五换热器H5设置混合气出口。

本实用新型的有益效果是采用由换热器、压缩机、气液分离器等常用工业设备组成的多级CO₂分离压缩一体化装置，并且全流程没有采用化学溶剂，因此设备的造价低廉、安全性高、运行维护成本较低，实现了整个CO₂回收能耗的大幅降低。可广泛用于从含CO₂的混合气体中分离CO₂，特别适合于从CO₂浓度较高的混合气体中分离CO₂。

附图说明

图1为CO₂分离压缩一体装置组成示意图。

具体实施方式

本实用新型提供一种CO₂分离压缩一体化装置。下面结合附图和实施例予以说明。

在图1所示的CO₂分离压缩一体化装置组成示意图中可以看出，该装置由三级结构相同的分离压缩组件组成；其中第一级分离压缩组件由第一压缩设备C1、第一换热器H1、第二换热器H2和第一气液分离器S1串联，液体泵P1跨接在第一气液分离器S1和第一换热器H1上构成；第二级分离压缩组件由第二压缩设备C2、第三换热器H3、第四换热器H4和第二气液分离器S2串联；第二液体泵P2跨接在第二气液分离器S2和第三换热器H3上构成；第三级分离压缩组件组件由第三压缩设备C3、第五换热器H5、第六换热器H6和第三气液分离器S3串联，第三液体泵P 1跨接在第三气液分离器S3和第五换热器H5上构成，第三气液分离器S3的气体出口连接在第五换热器H5气体入口上，第五换热器H5的混合气出口输出CO₂混合气。第一气液分离器S1的出口和第二压缩设备C2入口连接，第二气液分离器S2的出口和第三压缩设备C3入口连接。然后第一换热器H1、第三换热器H3或第五换热器H5的液态CO₂出口连接在一起，输出液态CO₂。

本实用新型CO₂分离压缩一体化装置具有很多独特的特点：(a)多次使用压缩与低温冷能分离，这样，虽然随着CO₂的不断析出，混合气中CO₂浓度不断下降；但由于混合气总压力得到了进一步提高，因而有助于提高其中的CO₂分压，从而使CO₂分离液化温度始终保持在一个较高的水平，进而保证CO₂低温冷能分离法的性能保持在一个较高的水平。(b)充分回收产品流的冷能：如流程中对分离出的CO₂和混合气，都是经过充分的冷能回收后才离开系统；(c)CO₂的多级分离：由于混合气中的CO₂随着温度的降低是逐渐液化的，因此在混合气降温过程中采用多级分离方式将已经液化的CO₂及时分离出来，这样既便于在后续流程中继续使用压缩机增加混合气压力，又可以减少混合气在后续换热过程中对冷能的需求。(d)从该流程中分离出来的又是已压缩至合适压力的液态CO₂，因此实现了CO₂的同步分离与压缩。(e)新型CO₂分离压缩一体化装置由换热器、压缩机、气液分离器等常用工业设备组成，没有采用化学溶剂，因此设备的造价低廉、安全性高、运行维护成本较低。

Claims (3)

1.一种CO₂分离压缩一体化装置，其特征在于，该装置由三级结构相同的分离压缩组件组成；其中第一级分离压缩组件由第一压缩设备(C1)、第一换热器(H1)、第二换热器(H2)和第一气液分离器(S1)串联，液体泵(P1)跨接在第一气液分离器(S1)和第一换热器(H1)上构成；第二级分离压缩组件由第二压缩设备(C2)、第三换热器(H3)、第四换热器(H4)和第二气液分离器(S2)串联；第二液体泵(P2)跨接在第二气液分离器(S2)和第三换热器(H3)上构成；第三级分离压缩组件组件由第三压缩设备(C3)、第五换热器(H5)、第六换热器(H6)、第三气液分离器(S3)串联，第三液体泵(P1)跨接在第三气液分离器(S3)和第五换热器(H5)上，第三气液分离器(S3)的气体出口连接在第五换热器(H5)气体入口上；并且第一气液分离器(S1)的出口和第二压缩设备(C2)入口连接，第二气液分离器(S2)的出口和第三压缩设备(C3)入口连接。

2.根据权利要求1所述CO₂分离压缩一体化装置，其特征在于，所述第一换热器(H1)、第三换热器(H3)或第五换热器(H5)的液态CO₂出口连接在一起。

3.根据权利要求1所述CO₂分离压缩一体化装置，其特征在于，所述第五换热器(H5)设置混合气出口。