[发明专利]二氧化碳的分离和储存方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种二氧化碳的减排方法，特别涉及一种二氧化碳的物理分离、 冷却和液态储存方法，属于环境保护技术领域。

背景技术

随着人口的不断增长和人类工农业生产、交通运输的不断发展，气态二氧 化碳的排放量不断增加，全球平均气温不断上升。如果不采取积极的二氧化碳 减排措施，从现在起到2100年，全球的平均气温将继续增加1.4℃～5.8℃，届 时南极洲冰川加速融化，海平面将不断上升以至威胁太平洋、印度洋上诸多岛 国的安全，并导致一些与温暖气候有关的疾病如疟病、登革热的流行与蔓延， 还可能诱发极差气候如干旱和洪涝的频繁发生。全球气温的急剧升高已经影响 到多数人的生活以及少数人的生存。

现有的回收、分离和液化二氧化碳的方法主要有吸收法、吸附法、膜分离 法，最后以深冷法获得液化二氧化碳。不论采用何种分离和液化方法，均存在 着能耗高、系统设备复杂、投入费用多、土建成本高、建设周期长的缺陷，尤 其深冷液化装置本身就有二次污染问题。例如发电厂或冶炼厂进行技术改造， 采用物理性溶剂吸收排放的废气中的二氧化碳，经过捕获废气、初净化、气体 分离、变压吸附或变温吸附、深冷液化等工序，获得液态二氧化碳。但是，采 用这项技术回收二氧化碳要消耗电厂近1/3的电力。同时深冷液化装置是常由 氟里昂及氨作为制冷工质运行，制冷剂的泄漏将产生二次污染。

发明内容

本发明的目的是提供一种装置制造成本低，系统小型化、控制简单易于操 作，无需氟里昂及氨作为制冷工质、可节约1/3耗能的二氧化碳分离和液化储 存方法。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

一种二氧化碳的分离和储存方法，包括以下步骤：

1)混合气体输入净化器初级净化后进入第一超声旋流分离器；

2)超声旋流分离器对经过初级净化的混合气体进行气体-液体及固体分离， 净化后的混合气体位于第一超声旋流分离器上部，液体位于第一超声旋流分离 器的底部；在压缩机的增压作用下，混合气体输入气膜分离器分离出氮气和二 氧化碳；

3)氮气输入氮气罐，二氧化碳输入二氧化碳储气罐；

4)二氧化碳输入多级涡流管进行物理分离，分离出上部一股较冷、下部一 股较热的二氧化碳；较冷的二氧化碳经多级涡流管-缓冲罐组合的逐级分离和 冷却，直到凝结成液态二氧化碳输入第二超声旋流分离器再次进行气体-液体分 离，分离出的液态二氧化碳输入液态二氧化碳储存罐，所述液态二氧化碳储存 罐由屏蔽泵控制输出；从多级涡流管底部汇合的气态二氧化碳输入回流罐，经 增压泵增压后返回到储气罐参与重复分离；第二超声旋流分离器剩余的少量气 态二氧化碳输入逆流罐，通过加压泵输入CO₂储气罐参与重复分离；

5)冷却后的气态二氧化碳由回流泵增压后返回储气罐，再次进行冷却分离；

6)氮气罐内的氮气经过初步冷却再由压缩机增压输入冷氮罐，并通过制冷 机绝热膨胀制成液氮，再分别输送到需要冷却的各级缓冲罐、第二超声旋流分 离器、液态二氧化碳储存罐进行辅助冷却。

本发明的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现。

前述的二氧化碳的分离和储存方法，其中所述液态二氧化碳温度为-14℃～ -16℃、压强为2～2.1MPa、纯度为95％～99％。

本发明能从工业排放的混合气体中分离出纯气态二氧化碳，利用空气 动力学、热力学和流体力学原理，实现涡流膨胀制冷液化二氧化碳，从纯气 体凝析分离出液态二氧化碳。采用该方法的设备具有密闭无泄漏、无需乙二醇、 甲醇或吸附剂，无需氟里昂及氨作为制冷工质，结构紧凑轻巧、简单可靠且无 转动部件，支持无人值守。采用本发明可大幅度降低设备制造成本和运行费用， 设备运行的噪音小，能耗低、运行平稳、操作和安装维修方便，节约能源。本 发明与现有技术相比，可减少25％以上的投资和运行成本。整个设备可以方便 地安装在三只集装箱内，运输和组装连接非常便利，运抵工厂接上辅助管道就 立即运行，免除了土建等工程。

本发明的优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和 解释，这些实施例，是参照附图仅作为例子给出的。

附图说明

图1是本发明实施例一的流程图；

图2是本发明实施例一的系统简图；

图3是本发明实施例二的流程图；