CN207537152U - 一种高纯度二氧化碳的提纯装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示一种高纯度二氧化碳的提纯装置，其包括热源、粗提纯塔和精提纯塔，粗提纯塔内由上至下分别设有塔顶列管式换热器、第一喷头、单层波纹板规整填料及多个第一塔釜盘管，精提纯塔由上至下分别设有上层列管式换热器、下层列管式换热器、上层波纹板规整填料、第二喷头、下层波纹板规整填料及多个第二塔釜盘管，粗提纯塔底部设有出液口，出液口通过管道连通精提纯塔的第二喷头，热源通过管道分别连通第一塔釜盘管和第二塔釜盘管的入口。本申请的高纯度二氧化碳的提纯装置具有二次提纯的结构，从而降低对原料气体纯度的要求，并达到提高产品收率和纯度的效果。

Description

一种高纯度二氧化碳的提纯装置

技术领域

本实用新型涉及二氧化碳提纯技术领域，具体地，涉及一种高纯度二氧化碳的提纯装置。

背景技术

二氧化碳的用途非常广，可广泛应用于食品加工、机械制造、化工原料等行业，其一般通过石化尾气进行提纯生产，而应用于食品加工中的食品级二氧化碳，其纯度要求较高。目前行业中对于二氧化碳的提纯装置技术分为粗提纯装置和精提纯装置两种，粗提纯装置存在无法获得高纯度二氧化碳的缺点，而精提纯装置则对原料的原始纯度要求较高，适应范围窄，且收率较低。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种高纯度二氧化碳的提纯装置。

本实用新型公开的一种高纯度二氧化碳的提纯装置，其包括热源、粗提纯塔和精提纯塔，粗提纯塔内由上至下分别设有塔顶列管式换热器、第一喷头、单层波纹板规整填料及多个第一塔釜盘管，精提纯塔由上至下分别设有上层列管式换热器、下层列管式换热器、上层波纹板规整填料、第二喷头、下层波纹板规整填料及多个第二塔釜盘管，粗提纯塔底部设有出液口，出液口通过管道连通精提纯塔的第二喷头，热源通过管道分别连通第一塔釜盘管和第二塔釜盘管的入口。

根据本实用新型的一实施方式，上述粗提纯塔的顶部设有第一回流管道，第一回流管道的一端连通粗提纯塔的塔顶出口，其另一端连通塔顶列管式换热器。

根据本实用新型的一实施方式，上述精提纯塔的顶部设有第二回流管道，第二回流管道的一端连通精提纯塔的塔顶出口，其另一端连通下层列管式换热器。

根据本实用新型的一实施方式，上述多个第二塔釜盘管的数量多于多个第一塔釜盘管的数量。

与现有技术相比，本实用新型可以获得包括以下技术效果：

本申请的高纯度二氧化碳的提纯装置具有二次提纯的结构，从而降低对原料气体纯度的要求，并达到提高产品收率和纯度的效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为实施例中高纯度二氧化碳的提纯装置的示意图。

具体实施方式

以下将以图式揭露本实用新型的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本实用新型。也就是说，在本实用新型的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本实用新型，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

请参阅图1，其为实施例中高纯度二氧化碳的提纯装置的示意图；如图所示，本申请的高纯度二氧化碳的提纯装置包括热源1、粗提纯塔2和精提纯塔3，粗提纯塔2内由上至下分别设有相通的塔顶列管式换热器21、第一喷头22、单层波纹板规整填料23及多个第一塔釜盘管24，精提纯塔3由上至下分别设有上层列管式换热器31、下层列管式换热器32、上层波纹板规整填料33、第二喷头34、下层波纹板规整填料35及多个第二塔釜盘管36。粗提纯塔2底部设有出液口25，出液口25通过管道4连通精提纯塔3的第二喷头34，热源1通过管道4分别连通第一塔釜盘管24和第二塔釜盘管36的入口。管道4上分别设有控制阀门5控制管道的流通。

进一步地，在实际生产中，需要对含有甲烷、乙烯等烃类杂质的液态二氧化碳进行提纯，去除其中的杂质。液态的二氧化碳通过管道4流入粗提纯塔2内，管道5连通第一喷头22，液态的二氧化碳从第一喷头22喷洒而出，液态的二氧化碳聚集于粗提纯塔2的底部，液态的二氧化碳的温度为-21～-23℃。热源1提供热源气通过管道4从第一塔釜盘管24的入口输入粗提纯塔2内，再从第一塔釜盘管24的出口流出，热源气的温度约为30℃，与液态的二氧化碳的温差约为50℃，第一塔釜盘管24沉浸于塔底的液态的二氧化碳内，液态的二氧化碳受热气化变成气态，气态的二氧化碳中携带有甲烷、乙烯等烃类杂质，气态的二氧化碳上升经过单层波纹板规整填料23，与第一喷头22喷淋的低温的液态的二氧化碳充分接触，在填料上充分换热，二氧化碳的沸点高于甲烷和乙烯的沸点，优先冷凝液化并回落至塔底，另一部分气态的二氧化碳继续上升至塔顶列管式换热器21。另一部分气态的二氧化碳中的部分气体在塔顶列管式换热器21中换热冷凝为液态，回落至塔底。优选地，其余未回落的气体从塔顶的出气口26通过第一回流管道27回流至塔顶列管式换热器21中，防止其溢出降低收率。通过粗提纯塔2将液态的二氧化碳粗提纯。

进一步地，粗提纯塔2底部的出液口25通过管道4连通精提纯塔3的第二喷头34。粗提纯后液态的二氧化碳从管道4进入精提纯塔3内，从第二喷头34喷淋至精提纯塔3的塔底，多个第二塔釜盘管36沉浸于粗提纯后的液态的二氧化碳内。同理，热源1通过管道4提供热源气至多个第二塔釜盘管36内，热源气从第二塔釜盘管36的入口进入精提纯塔3内部，再从第二塔釜盘管36的出口流出。第二塔釜盘管36的数量多于第一塔釜盘管24的数量，在热源气含量相同的基础上，通过增加塔釜盘管的数量，从而增大换热面积，使热源气与液态的二氧化碳充分换热，从而使其中的杂质气体挥发得更多更彻底，与此同时，也会导致更多的气态的二氧化碳挥发。气态的二氧化碳上升经过下层波纹板规整填料35，与第二喷头34喷淋的液态的二氧化碳充分接触，在下层波纹板规整填料35上充分换热，二氧化碳的沸点高于甲烷和乙烯的沸点，优先冷凝液化并回落至塔底，未冷凝的气体继续上升经过上层波纹板规整填料33，在此与从下层列管式换热器32和上层波纹板规整填料31换热而冷凝的下落的液态的二氧化碳充分接触冷凝，自而回落至塔底。而未冷凝的气体继续上升，分别经过下层列管式换热器32和上层列管式换热器31，逐层冷凝液化部分气态的二氧化碳，使绝大部分气态的二氧化碳回收，而最后未被冷凝的气体上升至精提纯塔3的塔顶的出气口37。优选地，通过第二回流管道38连通出气口37使气态的二氧化碳回流至下层列管式换热器32，循环冷凝，提高收率。更详细而言，管道4上的控制阀门5由自动控制系统控制，根据粗提纯塔2出液口25的纯度情况和精提纯塔3出液口的纯度情况，通过自动控制系统24小时控制热源1进入塔内的能量从而调节粗提纯塔2的负荷和精提纯塔3的负荷。当检测二氧化碳液体的纯度较高时，可加大热源1提供热量；当纯度较低时，可减小热源1提供热量。使得两个装置的负荷始终保持在高效合理的负荷水平，从而保证产品质量的同时，尽量减少产品损耗，提高收率。

通过上、下两层波纹板规整填料33/35和上、下两层列管式换热器31/32及第二回流管道38冷凝回收二氧化碳提高产品的收率和纯度。经过冷凝回流的二氧化碳液体回落至精提纯塔3的底部，此时的二氧化碳液体相较于粗提纯塔2的二氧化碳液体的纯度更高，再从精提纯塔3底部的出液口排出灌装入库。

通过精提纯塔3二次提纯，细化提纯步骤，进一步纯化粗提纯塔2流出的二氧化碳，最终获得高纯度的液态二氧化碳。

综上所述，本申请的高纯度二氧化碳的提纯装置具有二次提纯的结构，从而降低对原料气体纯度的要求，并达到提高产品收率和纯度的效果。

上所述仅为本实用新型的实施方式而已，并不用于限制本实用新型。对于本领域技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原理的内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本实用新型的权利要求范围之内。

Claims (4)

1.一种高纯度二氧化碳的提纯装置，其特征在于，包括热源、粗提纯塔和精提纯塔，粗提纯塔内由上至下分别设有塔顶列管式换热器、第一喷头、单层波纹板规整填料及多个第一塔釜盘管，精提纯塔由上至下分别设有上层列管式换热器、下层列管式换热器、上层波纹板规整填料、第二喷头、下层波纹板规整填料及多个第二塔釜盘管，所述粗提纯塔底部设有出液口，所述出液口通过管道连通所述精提纯塔的第二喷头，所述热源通过管道分别连通所述第一塔釜盘管和第二塔釜盘管的入口。

2.根据权利要求1所述的提纯装置，其特征在于，所述粗提纯塔的顶部设有第一回流管道，所述第一回流管道的一端连通粗提纯塔的塔顶出口，其另一端连通塔顶列管式换热器。

3.根据权利要求1或2所述的提纯装置，其特征在于，所述精提纯塔的顶部设有第二回流管道，所述第二回流管道的一端连通精提纯塔的塔顶出口，其另一端连通下层列管式换热器。

4.根据权利要求3所述的提纯装置，其特征在于，所述多个第二塔釜盘管的数量多于多个第一塔釜盘管的数量。