CN210346068U

CN210346068U - 一种节能环保的二氧化碳高压常温液化设备

Info

Publication number: CN210346068U
Application number: CN201920974372.2U
Authority: CN
Inventors: 丁利群; 王霞; 李俊峰; 李洪涛; 杨长青
Original assignee: Kaifeng Sepair Group Co ltd
Current assignee: Kaifeng Sepair Group Co ltd
Priority date: 2019-06-26
Filing date: 2019-06-26
Publication date: 2020-04-17
Anticipated expiration: 2029-06-26

Abstract

本实用新型涉及一种节能环保的二氧化碳高压常温液化设备，包括冷却系统、溴化锂冷却装置、二氧化碳冷凝器和与二氧化碳原料气气源连通并压缩气态二氧化碳的多级压缩机；多级压缩机之间采用气路依次连通，第一级压缩机的前端与二氧化碳原料气气源连通，最后一级压缩机的后端与二氧化碳冷凝器连通；溴化锂冷却装置包括发生器、冷凝器、蒸发器和吸收器，发生器、冷凝器、蒸发器与吸收器之间依次采用管道连通，形成闭合回路；冷却系统的冷却管设置在冷凝器内；采用多级压缩机压缩二氧化碳原料气，最终使二氧化碳在5.2MPa压力下和10℃下具有5K的过冷度，从而实现二氧化碳的液化；采用溴化锂溶液作为冷凝剂，无毒、化学性质稳定，有利于臭氧层的保护。

Description

一种节能环保的二氧化碳高压常温液化设备

技术领域

本实用新型涉及一种节能环保的二氧化碳高压常温液化设备。

背景技术

随着全球经济的快速发展，大量化石燃料燃烧，产生大量的二氧化碳气体，二氧化碳是温室气体，二氧化碳的大量排放被公认为是造成全球气候变暖的主要原因之一。减少二氧化碳的排放和加强二氧化碳的回收利用，有利于减缓或改变全球气候变暖趋势。液体二氧化碳是指在高压低温下将二氧化碳气体液化为液体形态；液体二氧化碳广泛应用于制溶剂、人工降雨和工艺原料的领域；将二氧化碳气体液化是二氧化碳的一种重要的回收利用手段。

目前，二氧化碳的液化方式包括低压低温液化、中压低温液化和高压常温液化；然而低压低温液化（-40℃）和中压低温液化（-20℃）均需要在低温下液化；需要氨或氟利昂制冷机提供冷量，系统复杂，能耗高，安全性差，不环保。

实用新型内容

为了实现在常温下液化二氧化碳，本实用新型提供一种节能环保的二氧化碳高压常温液化设备。为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案，具体如下：

一种节能环保的二氧化碳高压常温液化设备，包括冷却系统、溴化锂冷却装置、二氧化碳冷凝器和与二氧化碳原料气气源连通并压缩气态二氧化碳的多级压缩机；多级压缩机之间采用气路依次连通，所述气路上设置有用于将热量散出的换热管道，第一级压缩机的前端与二氧化碳原料气气源连通，最后一级压缩机的后端与二氧化碳冷凝器连通；所述溴化锂冷却装置包括用于吸收所述换热管道内热量产生溶剂蒸汽的发生器，用于冷却所述发生器内产生的溶剂蒸汽的冷凝器，吸收所述二氧化碳冷凝器内热量使二氧化碳液化的蒸发器，以及吸收蒸发器内产生溶剂蒸汽并与发生器内产生的浓溶液混合稀释的吸收器；所述发生器、冷凝器、蒸发器与吸收器之间依次采用管道连通，并形成闭合回路；所述冷却系统的冷却管设置在所述冷凝器内。

本实用新型的节能环保的二氧化碳高压常温液化设备的有益效果：采用多级压缩机压缩二氧化碳原料气，最终使二氧化碳在5.2MPa压力下和10℃下具有5K的过冷度，从而实现二氧化碳的液化；溴化锂冷却装置包括发生器、冷凝器、蒸发器与吸收器，采用管道依次连通，形成闭合回路，在液化的过程中产生大量的热量，采用溴化锂冷却装置对设置在各级压缩机后的换热管道进行循环冷却，确保二氧化碳气体进入压缩机前符合冷却要求；溴化锂冷却装置的最大特点是直接利用热能，实现对余热的回收；采用溴化锂溶液作为冷凝剂，无毒、化学性质稳定，有利于臭氧层的保护；从而实现在常温下液化二氧化碳气体。

进一步地，多级压缩机为四级，分别为一级压缩机、二级压缩机、三级压缩机和四级压缩机，所述一级压缩机的前端与二氧化碳原料气气源连通，四级压缩机的后端与二氧化碳冷凝器连通；所述发生器包括第一发生器、第二发生器、第三发生器和第四发生器，各发生器分别冷却对应设置在压缩机后的换热管道。

有益效果：将多级压缩机设计成四级，从而实现分级分步对二氧化碳气体进行压缩，有利于压缩过程的顺利进行和热量的分级释放；在每一级压缩机后设置发生器，有利于连接在每一级压缩机后的换热管道中二氧化碳的热量的散出和溴化锂冷却装置的循环冷却。

进一步地，各发生器与所述吸收器之间设置有用于将浓溶液流入所述吸收器内的浓溶液管和用于将稀溶液抽入各发生器内的稀溶液管；分别在与同一个发生器连接的浓溶液管和稀溶液管之间设置换热器。

有益效果：分别在与同一个发生器连接的浓溶液管和稀溶液管之间设置换热器；使从发生器中流出的高温浓溶液与从吸收器抽出的低温稀溶液进行热交换；降低浓溶液的温度，有利于对吸收器保护；提高进入发生器内稀溶液的温度，有利于发生器内的溴化锂溶液中的溶剂的蒸发，提高余热的利用。

进一步地，所述冷却系统为水冷系统，水冷系统包括上水管、回水管和设置在所述上水管与回水管之间的冷却管，所述冷却管为多根，分别设置在所述冷凝器内或缠绕在从所述发生器内伸出的气管上。

有益效果：冷却系统采用水冷系统，水冷系统结构简单，成本低，冷却效果好。

进一步地，所述吸收器内设置有用于将吸收器分隔成两个区间的水平隔板，浓溶液管的入口设置在水平隔板的上方，稀溶液的出水设置在水平隔板的下方；所述水平隔板上开设有通孔。

有益效果：设置水平隔板将吸收器分割成上下两个区间；从发生器流入吸收器的浓溶液进入吸收器的上区间，从通孔中流下形成浓溶液的雨淋，和从蒸发器进入吸收器的下区间内的溶剂蒸汽充分混合。

进一步地，所述蒸发器内设有用于将蒸发器分隔成两个区间的水平分隔板，所述二氧化碳冷凝器的散热部分设置在所述蒸发器的下部区间内；所述水平分隔板上开设有喷淋孔，所述蒸发器还包括用于将下部区间的冷却水抽向上部区间的抽水泵。

有益效果：采用水平分隔板将蒸发器分隔成两个区间，分别为上部区间和下部区间，从冷凝器中冷却的溶剂液体进入蒸发器的上部区间，溶剂液体通过喷淋孔喷洒在二氧化碳冷凝器上，吸收二氧化碳冷凝器上的热量后汽化，进入吸收器中，通过设置抽水泵将未汽化的溶剂液体抽回至上部区间。

进一步地，所述节能环保的二氧化碳高压常温液化设备还包括用于冷却烟道气或余热蒸汽的第五发生器，所述第五发生器通过浓溶液管和稀溶液管与所述吸收器连通。

有益效果：通过设置第五发生器，对烟道气或余热蒸汽进行冷却，从而吸收和利用烟道气或余热蒸汽的热量。

进一步地，相邻两级压缩机之间的气路上设置有排气缓冲罐、换热管道和进气缓冲罐，所述排气缓冲罐、换热管道和进气缓冲罐采用气管依次连通，所述排气缓冲罐的前端与上一级压缩机的排气口连接，所述进气缓冲罐的后端与下一级压缩机的进口连接，冷却系统的冷却管设置在换热管道和进气缓冲罐之间气路上。

有益效果：在压缩机的排气口设置排气缓冲罐，缓解对气路的冲击；在压缩机的进气口设置进气缓冲罐，有利于压缩机的平缓进气。

附图说明

图1是本实用新型的节能环保的二氧化碳高压常温液化设备实施例原理图；

图2是本实用新型的相邻两级压缩机的气路结构图。

图中标号：1-水冷系统，11-上水管，12-回水管，13-冷却管，2-多级压缩机，21-一级压缩机，22-二级压缩机，23-三级压缩机，24-四级压缩机，25-换热管道，26-排气缓冲罐，27-进气缓冲罐，3-溴化锂冷却装置，31-发生器，311-第一发生器，312-第二发生器，313-第三发生器，314-第四发生器，315-第五发生器，32-冷凝器，33-蒸发器，331-水平分隔板，332-第一抽水泵，34-吸收器，341-水平隔板，35-浓溶液总管，36-稀溶液总管，37-换热器，371-第一换热器，372-第二换热器，373-第三换热器，374-第四换热器，375-第五换热器，4-二氧化碳冷凝器。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述：

本实用新型的节能环保的二氧化碳高压常温液化设备的实施例的具体结构如图1所示，包括冷却系统、溴化锂冷却装置3、二氧化碳冷凝器4和与二氧化碳原料气气源连通并压缩气态二氧化碳的多级压缩机2。多级压缩机2之间采用气路依次连通，第一级压缩机的前端与二氧化碳原料气气源连通，最后一级压缩机的后端与二氧化碳冷凝器4连通；在本实施例中，多级压缩机2为四级，分别为一级压缩机21、二级压缩机22、三级压缩机23和四级压缩机24，一级压缩机21的前端与二氧化碳原料气气源连通，四级压缩机24的后端与二氧化碳冷凝器4连通；相邻两级压缩机之间的气路上设置有排气缓冲罐26、换热管道25和进气缓冲罐27，排气缓冲罐26、换热管道25和进气缓冲罐27采用气管依次连通，排气缓冲罐26的前端与上一级压缩机的排气口连接，进气缓冲罐27的后端与下一级压缩机的进口连接，冷却系统的冷却管设置在换热管道25和进气缓冲罐27之间的气路上。通过合理设置压缩级数，最终使二氧化碳在5.2MPa压力下和10℃下具有5K的过冷度，从而实现二氧化碳气体在常温下的液化。在其他实施例中，压缩机的级数也可设置成三级压缩、五级压缩等其他级压缩；所设计的压缩机的级数符合二氧化碳液化所采用的液化压缩工艺要求。

溴化锂冷却装置3包括用于吸收换热管道25内热量产生溶剂蒸汽的发生器31，用于冷却发生器31内产生的溶剂蒸汽的冷凝器32，吸收二氧化碳冷凝器4热量使二氧化碳液化的蒸发器33，以及吸收蒸发器33内产生溶剂蒸汽并与发生器31内产生的浓溶液混合稀释的吸收器34。发生器31、冷凝器32、蒸发器33与吸收器34之间依次采用管道连通，并形成闭合回路。在本实施例中，发生器31的个数与压缩级数相适配，发生器31的个数为四个，分别为第一发生器311、第二发生器312、第三发生器313和第四发生器314，各发生器31分别对应设置在各压缩机后的换热管道25进行冷却；在其他实施例中，发生器31的个数也可为其他数量，根据二氧化碳液化要求的压缩级数确定。

在各发生器31的上部连接有低压溶剂蒸汽支管，各低压溶剂蒸汽支管的另一端与低压溶剂蒸汽总管连通，通过低压溶剂蒸汽总管将低压溶剂蒸汽输送至冷凝器32内；在冷凝器32内设置有用于冷却低压溶剂蒸汽的冷却系统的冷却回路。冷凝器32的下部与蒸发器33的上部之间设置有输送溶剂液体的输送管，并在输送管上安装有截止阀。

在本实施例中，蒸发器33内设有用于将蒸发器33分隔成两个区间的水平分隔板331，二氧化碳冷凝器4设置在蒸发器33的下部区间内；水平分隔板331上开设有喷淋孔，溶剂液体通过喷淋孔喷洒在二氧化碳冷凝器4上，吸收二氧化碳冷凝器4上的热量后汽化，经过设置在蒸发器33与吸收器34之间溶剂蒸汽通道进入吸收器34内；蒸发器33还包括用于将下部区间的溶剂溶液抽向上部区间的第一抽水泵332；第一抽水泵332将喷淋在二氧化碳冷凝器4上未汽化的溶剂液体抽回至上部区间，便于再次喷淋；在其他实施例中，蒸发器33也可不设置水平分隔板331和第一抽水泵332，在进入蒸发器33的输送管一端直接设置喷头，通过喷头将溶剂液体直接喷洒在二氧化碳冷凝器4上。

在本实施例中，在各发生器31的上部连接有用于将稀溶液输入各发生器31中的稀溶液支管，各稀溶液支管通过稀溶液总管36与吸收器34的下部相连通，在稀溶液总管36上设置有用于将稀溶液抽向各发生器31的第二抽水泵；在各发生器31的底部设置有浓溶液支管，各浓溶液支管通过浓溶液总管35与吸收器34的上部相连通。吸收器34内设置有用于将吸收器34分隔成两个区间的水平隔板341，水平隔板341上开设有通孔；浓溶液总管35的入口设置在水平隔板341的上方，稀溶液总管36的出口和溶剂蒸汽通道入口分别设置在水平隔板341的下方；浓溶液从水平隔板341的通孔中流下形成浓溶液的雨淋，从而使浓溶液与进入水平隔板341下方的溶剂蒸汽充分混合。在其他实施例中，也可不设置水平隔板341，在浓溶液总管35的入口设置多个喷头，通过喷头的喷洒使浓溶液与溶剂蒸汽充分混合。

在本实施例中，连接在同一发生器31的稀溶液支管和浓溶液支管之间设置有换热器37，使从发生器31中流出的高温浓溶液与从吸收器34抽出的低温稀溶液进行热交换；降低浓溶液的温度，有利于对吸收器34保护；提高进入发生器31内稀溶液的温度，有利于发生器31内的溴化锂溶液中的溶剂的蒸发，提高余热的利用；换热器37包括第一换热器371、第二换热器372、第三换热器373和第四换热器374。在其他实施例中，连接在同一发生器31的稀溶液支管和浓溶液支管之间也可不设置换热器37 。

在本实施中，冷却系统为水冷系统1，水冷系统1包括上水管11、回水管12和设置在所述上水管11与回水管12之间的冷却管13，冷却管13的数量为多根，分别设置在冷凝器32内或缠绕在从发生器31内伸出的气路上；水冷系统1结构简单，成本低，冷却效果好。在其他实施中，冷却系统也可采用如油、空气等其他介质的冷却系统。

在本实施中，节能环保的二氧化碳高压常温液化设备还包括用于冷却烟道气或余热蒸汽的第五发生器315，第五发生器315通过浓溶液支管和浓溶液总管35、稀溶液支管和稀溶液总管36与吸收器34连通。在与第五发生器315连接的浓溶液支管上设置有截止阀，稀溶液支管上设置有用于将稀溶液抽向第五发生器315内的第三抽水泵，在浓溶液支管与稀溶液支管之间设置有用于热交换的第五换热器375；从而对烟道气或余热蒸汽进行冷却，吸收和利用烟道气或余热蒸汽的热量。在其他实施中，不设置第五发生器315以及相应的稀溶液支管、浓溶液支管，无法利用烟道气或余热蒸汽的热量。

本实用新型的节能环保的二氧化碳高压常温液化设备的使用过程：二氧化碳原料气进入一级压缩机21压缩，连接在一级压缩机21后的气路内的二氧化碳气体的温度约为140℃、压强约为0.32MPa，经过第一发生器311和冷却管13的冷却作用，使温度降至40℃左右；经过二级压缩机22进行压缩后，二氧化碳气体的温度升至140℃左右、压强升至0.84MPa，经过第二发生器312和冷却管13的冷却作用，使二氧化碳气体的温度降至40℃左右；经过三级压缩机23进行压缩后，二氧化碳气体的温度升至140℃左右、压强升至2.25MPa，经过第三发生器313和冷却管13的冷却作用，使二氧化碳气体的温度降至40℃左右；经过四级压缩机24进行压缩后，二氧化碳气体的温度升至140℃左右、压强升至5.24MPa，经过第四发生器314和冷却管13的冷却作用，使二氧化碳气体的温度降至40℃左右；高压二氧化碳气体经过蒸发器33内二氧化碳冷凝器4的进一步冷却，使二氧化碳处于5.2MPa压力下和10℃下具有5K的过冷度，从而实现液化。各发生器31内溴化锂溶液吸收各换热管道25中热量，使溴化锂溶液的溶剂蒸发形成溶剂蒸汽，进入冷凝器32内，在水冷系统1的冷却管13的作用下使溶剂蒸汽液化形成溶剂溶液，溶剂溶液喷洒在二氧化碳冷凝器4上，再一次汽化形成溶剂蒸汽，溶剂蒸汽进入吸收器34内与浓溶液充分混合，形成稀溶液，稀溶液被抽入各发生器31内，形成一个冷却循环；有利于热量的回收和利用。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种节能环保的二氧化碳高压常温液化设备，其特征在于，包括冷却系统、溴化锂冷却装置、二氧化碳冷凝器和与二氧化碳原料气气源连通并压缩气态二氧化碳的多级压缩机；多级压缩机之间采用气路依次连通，所述气路上设置有用于将热量散出的换热管道，第一级压缩机的前端与二氧化碳原料气气源连通，最后一级压缩机的后端与二氧化碳冷凝器连通；所述溴化锂冷却装置包括用于吸收所述换热管道内热量产生溶剂蒸汽的发生器，用于冷却所述发生器内产生的溶剂蒸汽的冷凝器，吸收所述二氧化碳冷凝器内热量使二氧化碳液化的蒸发器，以及吸收蒸发器内产生溶剂蒸汽并与发生器内产生的浓溶液混合稀释的吸收器；所述发生器、冷凝器、蒸发器与吸收器之间依次采用管道连通，并形成闭合回路；所述冷却系统的冷却管设置在所述冷凝器内。

2.根据权利要求1所述节能环保的二氧化碳高压常温液化设备，其特征在于，多级压缩机为四级，分别为一级压缩机、二级压缩机、三级压缩机和四级压缩机，所述一级压缩机的前端与二氧化碳原料气气源连通，四级压缩机的后端与二氧化碳冷凝器连通；所述发生器包括第一发生器、第二发生器、第三发生器和第四发生器，各发生器分别冷却对应设置在压缩机后的换热管道。

3.根据权利要求2所述节能环保的二氧化碳高压常温液化设备，其特征在于，各发生器与所述吸收器之间设置有用于将浓溶液流入所述吸收器内的浓溶液管和用于将稀溶液抽入各发生器内的稀溶液管；分别在与同一个发生器连接的浓溶液管和稀溶液管之间设置换热器。

4.根据权利要求2或3所述节能环保的二氧化碳高压常温液化设备，其特征在于，所述冷却系统为水冷系统，水冷系统包括上水管、回水管和设置在所述上水管与回水管之间的冷却管，所述冷却管为多根，分别设置在所述冷凝器内或缠绕在从所述发生器内伸出的气管上。

5.根据权利要求1所述节能环保的二氧化碳高压常温液化设备，其特征在于，所述吸收器内设置有用于将吸收器分隔成两个区间的水平隔板，浓溶液管的入口设置在水平隔板的上方，稀溶液的出口设置在水平隔板的下方；所述水平隔板上开设有通孔。

6.根据权利要求5所述节能环保的二氧化碳高压常温液化设备，其特征在于，所述蒸发器内设有用于将蒸发器分隔成两个区间的水平分隔板，所述二氧化碳冷凝器的散热部分设置在所述蒸发器的下部区间内；所述水平分隔板上开设有喷淋孔，所述蒸发器还包括用于将下部区间的溶剂液体抽向上部区间的抽水泵。

7.根据权利要求1所述节能环保的二氧化碳高压常温液化设备，其特征在于，所述节能环保的二氧化碳高压常温液化设备还包括用于冷却烟道气或余热蒸汽的第五发生器，所述第五发生器通过浓溶液管和稀溶液管与所述吸收器连通。

8.根据权利要求1所述节能环保的二氧化碳高压常温液化设备，其特征在于，相邻两级压缩机之间的气路上设置有排气缓冲罐、换热管道和进气缓冲罐，所述排气缓冲罐、换热管道和进气缓冲罐采用气管依次连通，所述排气缓冲罐的前端与上一级压缩机的排气口连接，所述进气缓冲罐的后端与下一级压缩机的进口连接，冷却系统的冷却管设置在换热管道和进气缓冲罐之间的气路上。