CN211782272U - 一种二氧化碳精馏分离废液处理装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种二氧化碳精馏分离废液处理装置，涉及二氧化碳精馏分离技术领域，包括：气体压缩机；脱重塔，其入口与气体压缩机相连；第一气液分离装置，其入口与脱重塔顶部的蒸汽出口相连；第二气液分离装置，其入口与第一气液分离装置的气相出口相连；脱轻塔，其入口与第二气液分离装置的液相出口相连；换热器，具有原料气进口，原料气出口，废液进口和废气出口，所述废液进口与脱重塔底部废液出口相连，所述原料气出口与气体压缩机进气口相连；缓冲罐，与换热器的废气出口相连，同时与第二气液分离装置的气相出口相连。本实用新型通过将原料气与来自脱重塔底部的重组分废液换热，使废液的冷能回收利用并提高系统产量，达到节能增产目的。
Description
技术领域
本实用新型涉及二氧化碳精馏分离技术领域，尤其涉及一种二氧化碳精馏分离废液处理装置。
背景技术
随着工业的迅速发展，作为主要温室气体的CO2的年排放量越来越多，这不得不令人担忧，与此同时，CO2在工业、农业、食品、医药、精细化工等领域都有着极其广泛的应用，从各种工业过程的副产品气源中回收CO2，既可综合利用碳资源，又可治理因工业废气排放带来的环境污染。
目前，工业生产二氧化碳主要是利用工业含碳废气(CO2含量＞80％)分离的方法来生产。废气中除了含CO2外，还会含有H2S、COS、C2H4、C2H6、C3H6、C6H6、CH3OH等杂质。一般分离这些杂质有两种方法，一是通过物理或者化学吸附先除去H2S，然后通过氧化燃烧，使有机烃类转化为H2O、CO2，其中，吸附剂多次使用后作为危险固废进行填埋，氧化脱烃用的催化剂在长时间使用后也会经过提炼后填埋。二是通过精馏工艺，利用相对挥发度的差异，将这些组分从脱重塔底排出，收集后集中处理。
然而，二氧化碳精馏分离工艺中会产生大量废液，这些废液从脱重塔底排出，温度低于-12℃，废液中硫、苯含量超标，导致其收集、储存、处理都十分不便，使废液处理成为工艺中的一大难点。
实用新型内容
本实用新型的目的在于：提供一种二氧化碳精馏分离废液处理装置，通过将原料气与来自脱重塔底部的重组分废液换热，使废液的冷能回收利用，达到能源回收、节约能源的作用，同时废液在换热器内气化、减压的过程吸收大量热量从而使原料气降温，原料气的降温可使气体压缩机的进气量增加，从而提高了系统的处理量，增加了后续液体二氧化碳的产量，达到增产的目的。
本实用新型采用的技术方案如下：
为实现上述目的，本实用新型提供一种二氧化碳精馏分离废液处理装置，包括：
气体压缩机，将气体压缩后送入后续精馏分离工序；
脱重塔，其入口与气体压缩机相连，脱重塔顶部排出蒸汽，脱重塔底部设有再沸器，液体经再沸器部分气化，剩余液体作为重组分废液排出；
第一气液分离装置，其入口与脱重塔顶部的蒸汽出口相连；
第二气液分离装置，其入口与第一气液分离装置的气相出口相连；第一气液分离装置对脱重塔顶部排出的蒸汽进行冷凝和气液分离，分离后的液相回流入脱重塔内，气相则进入第二气液分离装置再次进行冷凝和气液分离，此时分离出的气相为不凝性尾气，分离出的液相进入脱轻塔内精馏分离，经过脱轻塔分离后的气相与进入第二气液分离装置前的气体混合，循环进行第二次冷凝和气液分离操作，使分离更加彻底，有利于提高产品纯度，这样可以从脱轻塔塔底得到高纯度的液体二氧化碳；
脱轻塔，其入口与第二气液分离装置的液相出口相连，塔底液体经再沸器部分气化，余下的液体经过冷器后得到液体二氧化碳；
换热器，具有原料气进口，原料气出口，废液进口和废气出口，所述废液进口与脱重塔底部废液出口相连，所述原料气出口与气体压缩机进气口相连，原料气进入换热器内与来自脱重塔的重组分废液换热，废液在换热器内气化、减压的过程吸收大量热量从而使原料气降温，降温后的原料气再进入气体压缩机，通过对原料气的降温可使气体压缩机的进气量增加，提高了系统的处理量，从而增加了后续液体二氧化碳的产量；及
缓冲罐，与换热器的废气出口相连，同时与第二气液分离装置的气相出口相连，废液进入换热器后发生气化从换热器的废气出口排出进入缓冲罐内与来自第二气液分离装置的气相出口的不凝性尾气混合，达标后排空。
工作原理：
原料气进入换热器内与来自脱重塔底部的重组分废液换热，废液在换热器内气化、减压的过程吸收大量热量从而使原料气降温，降温后的原料气再进入气体压缩机，压缩后进入脱重塔内精馏分离，分离的蒸汽经过第一气液分离装置的冷凝和气液分离得到气相和液相，液相冷凝液回流入脱重塔内，分离产生的重组分废液则用于与原料气换热，将废液的冷能再次利用，由于废液在换热器内气化、减压的过程吸收大量热量从而使原料气降温，通过对原料气的降温可使气体压缩机的进气量增加，提高了系统的处理量，从而增加了后续液体二氧化碳的产量，达到节能增产的目的。
经过第一气液分离装置分离得到的气相进入第二气液分离装置再次冷凝和气液分离，此时分离得到的气相作为不凝性尾气，液相则进入脱轻塔内精馏分离，在脱轻塔内，分离后的蒸汽与进入第二气液分离装置前的气相混合，分离后的液相在脱轻塔塔底经过再沸器和过冷器处理后得到高纯度的液体二氧化碳。
作为优选，所述第一气液分离装置包括第一冷凝器和第一气液分离器，第一冷凝器与脱重塔顶部的蒸汽出口相连，第一气液分离器的入口与第一冷凝器的出口相连；所述第二气液分离装置包括第二冷凝器和第二气液分离器，第二冷凝器与第一气液分离器的气相出口相连，第二气液分离器的入口与第二冷凝器的出口相连，所述脱轻塔顶部的蒸汽出口与第二冷凝器入口连通。经过第一气液分离装置和第二气液分离装置的两次冷凝和气液分离作用，能够使不凝性尾气的分离更加彻底，极大地提高在脱轻塔塔底得到的液体二氧化碳的纯度。
作为优选，所述第一气液分离器的液相出口与脱重塔连通形成回流。经过气液分离后，气相进入下一步工序，而液相冷凝液回流入脱重塔循环分离，保证精馏分离的效果。
作为优选，所述换热器为板式换热器。采用板式换热器使废液与原料气热交换，同时使废液气化，其传热系数高，传热效果好。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
1.本实用新型通过原料气与来自脱重塔底部的重组分废液换热，废液在换热器内气化、减压的过程吸收大量热量从而使原料气降温，原料气的降温可使气体压缩机的进气量增加，从而提高系统在单位时间内的处理量，增加了后续液体二氧化碳的产量，提高了生产效率，达到增产的目的。
2.本实用新型基于废液具有大量的冷能，通过将原料气与来自脱重塔底部的重组分废液换热，利用废液在换热器内发生气化、减压的过程吸收大量热量，将废液的冷能再次利用，达到能源回收、节约能源的作用。
3.本实用新型对于脱重塔底部的重组分废液的处理相对于现有技术而言更加简单便捷，极大地简化了废液处理设备，降低了废液处理难度，符合环保要求。
附图说明
本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本实用新型废液处理装置的结构示意图。
图中标记为：10-气体压缩机，20-脱重塔，30-第一气液分离装置，31-第一冷凝器，32-第一气液分离器，40-第二气液分离装置，41-第二冷凝器，42-第二气液分离器，50-脱轻塔，60-缓冲罐，70-再沸器，80-过冷器，90-换热器。
具体实施方式
下面将结合实施例对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例1
参见图1，本实施例提供一种二氧化碳精馏分离废液处理装置，包括：
气体压缩机10，将气体压缩后送入后续精馏分离工序；
脱重塔20，其入口与气体压缩机10相连，脱重塔20顶部排出蒸汽，脱重塔20底部设有再沸器70，液体经再沸器70部分气化，剩余液体作为重组分废液排出；
第一气液分离装置30，其入口与脱重塔20顶部的蒸汽出口相连；
第二气液分离装置40，其入口与第一气液分离装置30的气相出口相连；第一气液分离装置30对脱重塔20顶部排出的蒸汽进行冷凝和气液分离，分离后的液相回流入脱重塔20内，气相则进入第二气液分离装置40再次进行冷凝和气液分离，此时分离出的气相为不凝性尾气，分离出的液相进入脱轻塔50内精馏分离，经过脱轻塔50分离后的气相与进入第二气液分离装置40前的气体混合，循环进行第二次冷凝和气液分离操作，使分离更加彻底，有利于提高产品纯度，这样可以从脱轻塔50塔底得到高纯度的液体二氧化碳；
脱轻塔50，其入口与第二气液分离装置40的液相出口相连，塔底液体经再沸器70部分气化，余下的液体经过冷器80后得到液体二氧化碳；
换热器90，具有原料气进口，原料气出口，废液进口和废气出口，所述废液进口与脱重塔20底部废液出口相连，所述原料气出口与气体压缩机10进气口相连，原料气进入换热器90内与来自脱重塔20的重组分废液换热，废液在换热器90内气化、减压的过程吸收大量热量从而使原料气降温，降温后的原料气再进入气体压缩机10，通过对原料气的降温可使气体压缩机10的进气量增加，提高了系统的处理量，从而增加了后续液体二氧化碳的产量；及
缓冲罐60，与换热器90的废气出口相连，同时与第二气液分离装置40的气相出口相连，废液进入换热器90后发生气化从换热器90的废气出口排出进入缓冲罐60内与来自第二气液分离装置40的气相出口的不凝性尾气混合，达标后排空。
工作原理：
原料气进入换热器90内与来自脱重塔20底部的重组分废液换热，废液在换热器90内气化、减压的过程吸收大量热量从而使原料气降温，降温后的原料气再进入气体压缩机10，压缩后进入脱重塔20内精馏分离，分离的蒸汽经过第一气液分离装置30的冷凝和气液分离得到气相和液相，液相冷凝液回流入脱重塔20内，分离产生的重组分废液则用于与原料气换热，将废液的冷能再次利用，由于废液在换热器90内气化、减压的过程吸收大量热量从而使原料气降温，通过对原料气的降温可使气体压缩机10的进气量增加，提高了系统的处理量，从而增加了后续液体二氧化碳的产量，达到节能增产的目的。
经过第一气液分离装置30分离得到的气相进入第二气液分离装置40再次冷凝和气液分离，此时分离得到的气相作为不凝性尾气，液相则进入脱轻塔50内精馏分离，在脱轻塔50内，分离后的蒸汽与进入第二气液分离装置40前的气相混合，分离后的液相在脱轻塔50塔底经过再沸器70和过冷器80处理后得到高纯度的液体二氧化碳。
实施例2
参见图1，在实施例1的基础上，所述第一气液分离装置30包括第一冷凝器31和第一气液分离器32，第一冷凝器31与脱重塔20顶部的蒸汽出口相连，第一气液分离器32的入口与第一冷凝器31的出口相连；所述第二气液分离装置40包括第二冷凝器41和第二气液分离器42，第二冷凝器41与第一气液分离器32的气相出口相连，第二气液分离器42的入口与第二冷凝器41的出口相连，所述脱轻塔50顶部的蒸汽出口与第二冷凝器41入口连通。经过第一气液分离装置30和第二气液分离装置40的两次冷凝和气液分离作用，能够使不凝性尾气的分离更加彻底，极大地提高在脱轻塔50塔底得到的液体二氧化碳的纯度。
实施例3
参见图1，在实施例2的基础上，所述第一气液分离器32的液相出口与脱重塔20连通形成回流。经过气液分离后，气相进入下一步工序，而液相冷凝液回流入脱重塔20循环分离，保证精馏分离的效果。
实施例4
参见图1，在任一实施例的基础上，所述换热器90为板式换热器。采用板式换热器使废液与原料气热交换，同时使废液气化，其传热系数高，传热效果好。
实施例5
本实施例提供一种二氧化碳精馏分离废液处理方法，包括以下步骤：
原料气经压缩后进行精馏分离，分离后产生的蒸汽经气液分离得到不凝性尾气，而分离后产生的废液则进入换热器90与原料气换热，换热后的原料气进入压缩工序，换热后的废液气化进入缓冲罐60与不凝性尾气混合，当缓冲罐60内混合气体达到排放标准后放空。
作为优选，所述精馏分离步骤包括脱重塔20分离和脱轻塔50分离，所述脱重塔20分离后塔底部产生重组分废液，塔顶部产生的蒸汽经第一次冷凝和气液分离后得到气相和液相，该液相回流入脱重塔20，而气相进行第二次冷凝和气液分离，此时得到的不凝性尾气和液相，该液相再进入脱轻塔50分离后，塔底部得到液体二氧化碳，塔顶部排出气相与来自脱重塔20的气相混合循环进行第二次冷凝和气液分离。
实验例
以双精馏塔每小时产7吨液体二氧化碳为例，原料气CO2纯度88.3％，原料气进口压力20KPa、温度30℃，通过压缩机后压力升高至2.45MPa，后经过脱轻塔、脱重塔精馏分离，从脱重塔底部排出-10℃的废液，流量为75Kg/h，从脱轻塔塔顶排出的不凝性尾气665Nm3/h。废液通过板式换热器与进入压缩机前的原料气换热，使原料气温度降至26℃。这样可使压缩机在20KPa下每小时多打306m3原料气，最终产量每小时可增加0.088吨(原料气的1.26％)。换热后的废液气化，与脱轻塔塔顶排出的不凝性尾气在缓冲罐混合后直接排放，排放气各组分含量及排放要求见下表。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (4)
1.一种二氧化碳精馏分离废液处理装置，其特征在于，包括：
气体压缩机(10)；
脱重塔(20)，其入口与气体压缩机(10)相连；
第一气液分离装置(30)，其入口与脱重塔(20)顶部的蒸汽出口相连；
第二气液分离装置(40)，其入口与第一气液分离装置(30)的气相出口相连；
脱轻塔(50)，其入口与第二气液分离装置(40)的液相出口相连；
换热器(90)，具有原料气进口，原料气出口，废液进口和废气出口，所述废液进口与脱重塔(20)底部废液出口相连，所述原料气出口与气体压缩机(10)进气口相连；及
缓冲罐(60)，与换热器(90)的废气出口相连，同时与第二气液分离装置(40)的气相出口相连。
2.根据权利要求1所述的一种二氧化碳精馏分离废液处理装置，其特征在于，所述第一气液分离装置(30)包括第一冷凝器(31)和第一气液分离器(32)，第一冷凝器(31)与脱重塔(20)顶部的蒸汽出口相连，第一气液分离器(32)的入口与第一冷凝器(31)的出口相连；所述第二气液分离装置(40)包括第二冷凝器(41)和第二气液分离器(42)，第二冷凝器(41)与第一气液分离器(32)的气相出口相连，第二气液分离器(42)的入口与第二冷凝器(41)的出口相连，所述脱轻塔(50)顶部的蒸汽出口与第二冷凝器(41)入口连通。
3.根据权利要求2所述的一种二氧化碳精馏分离废液处理装置，其特征在于，所述第一气液分离器(32)的液相出口与脱重塔(20)连通形成回流。
4.根据权利要求1～3任一项所述的一种二氧化碳精馏分离废液处理装置，其特征在于，所述换热器(90)为板式换热器。
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