CN205027036U - 二氧化碳节能装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种二氧化碳的节能装置，通过将低温高纯二氧化碳储罐中的低温高纯二氧化碳液体由液体泵送入汽化冷凝精馏一体器中精馏提纯后用作冷源，将气囊中的二氧化碳气体由压缩机压缩后再经第一换热器换热后送至汽化冷凝精馏一体器中用作热源，冷源和热源在汽化冷凝精馏一体器中换热后，冷源中剩余的二氧化碳液体由第二液相管线回流至低温高纯二氧化碳储罐中备用，热源中二氧化碳被冷凝液化，由第三液相管线送至高温低纯二氧化碳储罐备用，很好地解决了二氧化碳回收与使用不同步的问题，使冷量和热量得到了充分的利用，节约了大量的能源。

Description

二氧化碳节能装置

技术领域

本实用新型涉及节能环保技术领域，特别是涉及二氧化碳节能装置。

背景技术

随着人们生活水平的提高，啤酒作为一种健康食品和饮料，已进入千家万户，成为百姓餐桌上的常客。各大啤酒生产企业为了增加市场份额，纷纷使出浑身解数，竞争异常激烈，因此，提高啤酒的内在质量、延长保质期成了各大啤酒生产企业的主要竞争手段。目前，各大啤酒生产企业在啤酒生产中主要使用二氧化碳对啤酒生产的原料和工序进行保护，以隔绝氧气保证产品质量和延长保质期。

随着能源短缺、环境污染日益严重，节能减排、清洁生产显得越来越重要。很多啤酒生产企业开始回收啤酒发酵产生的二氧化碳。如何高效节能地回收使用二氧化碳成为人们研究的重点。例如利用二氧化碳节能模块，二氧化碳的生产电耗从180kwh/吨下降到了150kwh/吨，最高纯度达到了99.998%。但是此方法回收二氧化碳的量和时间与使用二氧化碳的量和时间不能同步，制约了冷量的充分利用，二氧化碳节能效率不高。

实用新型内容

基于此，有必要针对传统的二氧化碳节能装置二氧化碳节能效率不高的问题，提供一种高效节能的二氧化碳节能装置。

一种二氧化碳节能装置，包括低温高纯二氧化碳储罐、液体泵、汽化冷凝精馏一体器、第一换热器、第二换热器、高温低纯二氧化碳储罐、压缩机、气囊、第一液相管线、第二液相管线、第三液相管线、第一气相管线和第二气相管线；

所述低温高纯二氧化碳储罐、液体泵和汽化冷凝精馏一体器通过所述第一液相管线依次连通，用于将所述低温高纯二氧化碳储罐中的低温高纯二氧化碳液体由液体泵送入汽化冷凝精馏一体器中精馏提纯后用作冷源；

所述气囊、压缩机、第一换热器和汽化冷凝精馏一体器通过所述第一气相管线依次连通，用于将所述气囊中的二氧化碳气体由压缩机压缩后再经所述第一换热器换热后送至汽化冷凝精馏一体器中用作热源；

所述汽化冷凝精馏一体器、第一换热器和第二换热器通过所述第二气相管线依次连通，用于所述冷源和热源在所述汽化冷凝精馏一体器中换热后，冷源中部分二氧化碳被汽化，由所述第二气相管线依次经所述第一换热器、第二换热器换热后送去使用；

所述汽化冷凝精馏一体器通过所述第二液相管线与所述低温高纯二氧化碳储罐连通，用于所述冷源和热源在所述汽化冷凝精馏一体器中换热后，冷源中剩余的二氧化碳液体由所述第二液相管线回流至低温高纯二氧化碳储罐中备用；

所述汽化冷凝精馏一体器通过所述第三液相管线与所述高温低纯二氧化碳储罐连通，用于所述冷源和热源在所述汽化冷凝精馏一体器中换热后，热源中二氧化碳被冷凝液化，由所述第三液相管线送至高温低纯二氧化碳储罐备用。

在其中一个实施例中，所述二氧化碳节能装置还包括缓冲罐，所述低温高纯二氧化碳储罐、缓冲罐、液体泵和汽化冷凝精馏一体器通过所述第一液相管线依次连通。

在其中一个实施例中，所述二氧化碳节能装置还包括预提纯器、气水分离器、吸附单元和干燥单元，所述气囊、压缩机、预提纯器、第一换热器、气水分离器、吸附单元、干燥单元和汽化冷凝精馏一体器通过所述第一气相管线依次连通。

在其中一个实施例中，所述吸附单元包括至少两个并联的吸附器。

在其中一个实施例中，所述干燥单元包括至少两个并联的干燥器。

在其中一个实施例中，所述二氧化碳节能装置还包括第四液相管线，所述高温低纯二氧化碳储罐通过所述第四液相管线与所述汽化冷凝精馏一体器连通。

在其中一个实施例中，所述二氧化碳节能装置还包括第三气相管线和第四气相管线，所述第三气相管线的一端与所述缓冲罐连通，另一端与所述汽化冷凝精馏一体器和第一换热器之间的第二气相管线连通，所述第四气相管线的一端与所述低温高纯二氧化碳储罐连通，另一端与所述汽化冷凝精馏一体器和第一换热器之间的第二气相管线连通。

在其中一个实施例中，所述二氧化碳节能装置还包括第五气相管线，所述第五气相管线的一端与所述汽化冷凝一体器连通，另一端与所述气囊连通。

在其中一个实施例中，所述二氧化碳节能装置还包括第六气相管线，所述第六气相管线的一端与所述高温低纯二氧化碳储罐连通，另一端与所述干燥单元和汽化冷凝精馏一体器之间的第一气相管线连通。

在其中一个实施例中，所述二氧化碳节能装置还包括排空管线，所述排空管线与所述汽化冷凝精馏一体器连通，用于排空所述汽化冷凝精馏一体器中的不凝性气体。

上述二氧化碳节能装置，通过将低温高纯二氧化碳储罐中的低温高纯二氧化碳液体由液体泵送入汽化冷凝精馏一体器中精馏提纯后用作冷源，将气囊中的二氧化碳气体由压缩机压缩后再经第一换热器换热后送至汽化冷凝精馏一体器中用作热源，冷源和热源在汽化冷凝精馏一体器中换热后，冷源中剩余的二氧化碳液体由第二液相管线回流至低温高纯二氧化碳储罐中备用，热源中二氧化碳被冷凝液化，由第三液相管线送至高温低纯二氧化碳储罐备用，很好地解决了二氧化碳回收与使用不同步的问题，使冷量和热量得到了充分的利用，节约了大量的能源。

此外，上述二氧化碳节能装置只有压缩机耗电，可节电50%左右。

附图说明

图1为已实施方式的二氧化碳节能装置的结构示意图。

图2为图1中汽化冷凝精馏一体器的结构示意图。

图3为图1中第一换热器的结构示意图。

图4为图1中第二换热器的结构示意图。

图5为图1中预提纯器的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施的限制。

请参阅图1，一种二氧化碳节能装置，包括低温高纯二氧化碳储罐10、液体泵20、汽化冷凝精馏一体器30、第一换热器40、第二换热器50、高温低纯二氧化碳储罐60、压缩机70、气囊80、第一液相管线101、第二液相管线102、第三液相管线103、第一气相管线201和第二气相管线202。

其中，低温高纯二氧化碳储罐10、液体泵20和汽化冷凝精馏一体器30通过第一液相管线101连通。

为了防止液体泵20汽蚀，上述二氧化碳节能装置还包括缓冲罐12。

具体的，低温高纯二氧化碳储罐10、缓冲罐12、液体泵20和汽化冷凝精馏一体器30通过第一液相管线101依次连通。

低温高纯二氧化碳储罐10中的低温高纯二氧化碳液体由第一液相管线101通过液体泵20送入汽化冷凝精馏一体器30中精馏提纯后用作冷源。

气囊80、压缩机70、第一换热器40和汽化冷凝精馏一体器30通过第一气相管线201依次连通。

气囊80中的二氧化碳气体通过第一气相管线201由压缩机70压缩后再经第一换热器40换热后送至汽化冷凝精馏一体器30中用作热源。

请参阅图2，上述汽化冷凝精馏一体器30，主体为一个列管式换热器，列管式换热器上面集成有塔式精馏器。

具体的，低温高纯二氧化碳储罐10中的低温高纯二氧化碳液体由第一液相管线101通过液体泵20送入汽化冷凝精馏一体器30中，先进入塔式精馏器精馏提纯，后落入列管式换热器的壳程作为冷源。

气囊80中的二氧化碳气体通过第一气相管线201由压缩机70压缩后再经第一换热器40换热后送至汽化冷凝精馏一体器30中，进入列管式换热器的管程作为热源。

汽化冷凝精馏一体器30、第一换热器40和第二换热器50通过第二气相管线202依次连通。

上述冷源和热源在汽化冷凝精馏一体器30中换热后，冷源中部分二氧化碳被汽化，由第二气相管线202依次经第一换热器40、第二换热器50换热后送去使用。

可以理解，汽化后的二氧化碳蒸汽依次通过第一换热器40和第二换热器50，分别与从压缩机来的高温二氧化碳气体和循环水换热后供使用。

请参阅图3，在本实施方式中，第一换热器40为列管式换热器，管程走二氧化碳蒸汽（来自汽化冷凝精馏一体器30），壳程走高温二氧化碳气体（来自压缩机70），不但回收了冷量，还使回收时的二氧化碳进行了深度冷却，用冷干的形式出去了二氧化碳里面所含有的大量有机物和水分，减轻了后续设备的负担。

请参阅图4，在本实施方式中，第二换热器50为列管式换热器，管程走二氧化碳气体（来自第一换热器40），壳程走水，用水温保证二氧化碳气体的温度接近常温，以满足使用的需要。

汽化冷凝精馏一体器30通过第二液相管线102与低温高纯二氧化碳储罐10连通。

上述冷源和热源在汽化冷凝精馏一体器30中换热后，冷源中剩余的二氧化碳液体由第二液相管线102回流至低温高纯二氧化碳储罐10中备用。

汽化冷凝精馏一体器30通过第三液相管线103与高温低纯二氧化碳储罐60连通。

上述冷源和热源在汽化冷凝精馏一体器30中换热后，热源中二氧化碳被冷凝液化，由第三液相管线103送至高温低纯二氧化碳储罐60备用。

在本实施方式中，上述二氧化碳节能装置还包括第四液相管线104。

高温低纯二氧化碳储罐60通过第四液相管线104与汽化冷凝精馏一体器30连通。

可以理解，储备在高温低纯二氧化碳储罐60中的高温低纯二氧化碳可以由第四液相管线104进入汽化冷凝精馏一体器30中，经精馏提纯后用作冷源。

具体的，第四液相管线104上设有电磁阀和节流阀，高温低纯二氧化碳通过节流减压和精馏提纯后进入低温高纯二氧化碳储罐10。

上述二氧化碳节能装置，低温高纯二氧化碳储罐10中的低温高纯二氧化碳液体经液体泵20送入汽化冷凝精馏一体器30经精馏提纯后用作冷源，气囊80中的二氧化碳气体经压缩机70压缩后送入汽化冷凝精馏一体器30中作为热源。

冷源和热源进行换热，冷源中部分二氧化碳被汽化，通过第一换热器40和第二换热器50，分别与从压缩机来的高温二氧化碳气体和循环水换热后供使用，冷源中剩余的二氧化碳液体则回流至低温高纯二氧化碳储罐10中备用，即汽化时产生的冷量储存在低温高纯二氧化碳储罐10内。

热源中二氧化碳被冷凝液化，由第三液相管线103送至高温低纯二氧化碳储罐60中备用，即压缩回收时产生的热量暂存在高温低纯二氧化碳储罐60内。

上述两个储罐的体积都较大，分别可储存有大量的冷量和热量，通过上述两个储罐的缓冲作用，很好地解决了啤酒厂回收二氧化碳与使用二氧化碳不同步的问题，使其中的冷量和热量得到充分利用，节约了大量的能源。

此外，只有二氧化碳的压缩部分耗电，而二氧化碳的冷凝部分几乎不耗电（外配的制冷系统很少运行），可节电50%左右。

为了获得高纯度的二氧化碳，上述二氧化碳节能装置还包括预提纯器72、汽水分离器74、吸附单元76和干燥单元78。

气囊80、压缩机70、预提纯器72、第一换热器40、汽水分离器74、吸附单元76、干燥单元78和汽化冷凝精馏一体器30通过第一气相管线201依次连通。

其中，吸附单元76包括至少两个并联的吸附器。

在本实施方式中，吸附单元76包括两个并联的活性炭吸附器，一个在工作，另外一个再生后备用，两个交替使用，用于吸附二氧化碳里的有机杂质与异味。

其中，干燥单元78包括至少两个并联的干燥器。

在本实施方式中，干燥单元78包括两个并联的分子筛干燥器，里面充装有三氧化二铝球形分子筛，一个在工作，另外一个再生后备用，两个交替使用，能使二氧化碳的露点温度达到-60℃。

请参阅图5，预提纯器72为一个电加热器和列管式换热器的组合体，里面有铜丝网线。

列管式换热器能回收电加热器的热量，因此，很少的电能即可将压缩后的二氧化碳气体加热到很高的温度，使二氧化碳里所含有的有机物杂质与氧在铜的催化作用下发生反应，从而大量消耗其中的有机物和氧气，达到二氧化碳气体预处理的目的，减轻精处理的负担。

为了平衡上述第二气相管线202中的压力，上述二氧化碳节能装置还包括第三气相管线203和第四气相管线204。

其中，第三气相管线203的一端与缓冲罐12连通，另一端与汽化冷凝精馏一体器30和第一换热器40之间的第二气相管线202连通。

第四气相管线204的一端与低温高纯二氧化碳储罐10连通，另一端与汽化冷凝精馏一体器30和第一换热器40之间的第二气相管线连通。

为了平衡上述第一气相管线201中的压力，上述二氧化碳节能装置还包括第五气相管线205和第六气相管线206。

其中，第五气相管线205的一端与汽化冷凝精馏一体器30连通，另一端与气囊80连通。可以理解，在汽化冷凝精馏一体器30中上升的气体可以经第五气相管线205进入气囊80中，与二氧化碳原料气一起参与循环。

第六气相管线206的一端与高温低纯二氧化碳储罐60连通，另一端与干燥单元78和汽化冷凝精馏一体器30之间的第一气相管线201连通。

需要说明的是，上述二氧化碳节能装置还包括排空管线207。该排空管线207与汽化冷凝精馏一体器30连通，用于排空汽化冷凝精馏一体器30中的不凝性气体。

上述二氧化碳节能装置，在节能的同时提高了二氧化碳的纯度，由于低温高纯二氧化碳储罐10中的二氧化碳液体可与汽化冷凝精馏一体器30反复循环，每循环一次，液体二氧化碳的纯度就提高一次，因此，二氧化碳的纯度可达到99.999%以上。

以上所述仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种二氧化碳节能装置，其特征在于，包括低温高纯二氧化碳储罐、液体泵、汽化冷凝精馏一体器、第一换热器、第二换热器、高温低纯二氧化碳储罐、压缩机、气囊、第一液相管线、第二液相管线、第三液相管线、第一气相管线和第二气相管线；

所述低温高纯二氧化碳储罐、液体泵和汽化冷凝精馏一体器通过所述第一液相管线依次连通，用于将所述低温高纯二氧化碳储罐中的低温高纯二氧化碳液体由液体泵送入汽化冷凝精馏一体器中精馏提纯后用作冷源；

所述气囊、压缩机、第一换热器和汽化冷凝精馏一体器通过所述第一气相管线依次连通，用于将所述气囊中的二氧化碳气体由压缩机压缩后再经所述第一换热器换热后送至汽化冷凝精馏一体器中用作热源；

所述汽化冷凝精馏一体器、第一换热器和第二换热器通过所述第二气相管线依次连通，用于所述冷源和热源在所述汽化冷凝精馏一体器中换热后，冷源中部分二氧化碳被汽化，由所述第二气相管线依次经所述第一换热器、第二换热器换热后送去使用；

所述汽化冷凝精馏一体器通过所述第二液相管线与所述低温高纯二氧化碳储罐连通，用于所述冷源和热源在所述汽化冷凝精馏一体器中换热后，冷源中剩余的二氧化碳液体由所述第二液相管线回流至低温高纯二氧化碳储罐中备用；

所述汽化冷凝精馏一体器通过所述第三液相管线与所述高温低纯二氧化碳储罐连通，用于所述冷源和热源在所述汽化冷凝精馏一体器中换热后，热源中二氧化碳被冷凝液化，由所述第三液相管线送至高温低纯二氧化碳储罐备用。

2.根据权利要求1所述的二氧化碳节能装置，其特征在于，所述二氧化碳节能装置还包括缓冲罐，所述低温高纯二氧化碳储罐、缓冲罐、液体泵和汽化冷凝精馏一体器通过所述第一液相管线依次连通。

3.根据权利要求1所述的二氧化碳节能装置，其特征在于，所述二氧化碳节能装置还包括预提纯器、气水分离器、吸附单元和干燥单元，所述气囊、压缩机、预提纯器、第一换热器、气水分离器、吸附单元、干燥单元和汽化冷凝精馏一体器通过所述第一气相管线依次连通。

4.根据权利要求3所述的二氧化碳节能装置，其特征在于，所述吸附单元包括至少两个并联的吸附器。

5.根据权利要求3所述的二氧化碳节能装置，其特征在于，所述干燥单元包括至少两个并联的干燥器。

6.根据权利要求1所述的二氧化碳节能装置，其特征在于，所述二氧化碳节能装置还包括第四液相管线，所述高温低纯二氧化碳储罐通过所述第四液相管线与所述汽化冷凝精馏一体器连通。

7.根据权利要求2所述的二氧化碳节能装置，其特征在于，所述二氧化碳节能装置还包括第三气相管线、第四气相管线，所述第三气相管线的一端与所述缓冲罐连通，另一端与所述汽化冷凝精馏一体器和第一换热器之间的第二气相管线连通，所述第四气相管线的一端与所述低温高纯二氧化碳储罐连通，另一端与所述汽化冷凝精馏一体器和第一换热器之间的第二气相管线连通。

8.根据权利要求3所述的二氧化碳节能装置，其特征在于，所述二氧化碳节能装置还包括第五气相管线，所述第五气相管线的一端与所述汽化冷凝一体器连通，另一端与所述气囊连通。

9.根据权利要求3所述的二氧化碳节能装置，其特征在于，所述二氧化碳节能装置还包括第六气相管线，所述第六气相管线的一端与所述高温低纯二氧化碳储罐连通，另一端与所述干燥单元和汽化冷凝精馏一体器之间的第一气相管线连通。

10.根据权利要求1所述的二氧化碳节能装置，其特征在于，所述二氧化碳节能装置还包括排空管线，所述排空管线与所述汽化冷凝精馏一体器连通，用于排空所述汽化冷凝精馏一体器中的不凝性气体。