[发明专利]用于冷却和压缩湿的富二氧化碳的气体的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于冷却和压缩湿的富二氧化碳的气体的方法和设备。

本发明中，富二氧化碳的气体含有至少80%mol.的二氧化碳、甚至至少90mol.%的二氧化碳。

湿的气体含有水。

背景技术

如先前描述过的，一种用于以降低的成本压缩湿的富二氧化碳的流的创新的方法在于，在压缩之前冷却气体，使得足够量的水冷凝以阻止在压缩机中的冷凝，这也阻止了腐蚀现象并为使用由碳钢或低合金钢制成的压缩机铺平了道路。在冷却水和湿气体中存在抗冻剂（尤其是甲醇），使得可以在压缩之前通过阻止仍存在的水冻结来充分降低温度。

发明内容

本发明尤其适用于压缩没有NOx的流，已知NOx具有与甲醇相互作用而破坏后者的属性。

当待处理的流体还含有几乎纯的但湿的CO₂时，可以进一步对系统做出显著的改进。这需要混合用于冷却水和甲醇回路的汽化的CO₂与这样被冷却后的流体。当湿CO₂源远离（例如至少相距50米）CO₂压缩机设置而使得可以在冷凝压力（根据可用的冷却水的温度而大致介于50和100bars之间）下输送汽化的CO₂时，这种方案使得可以减少在不同单元之间的传输管路的数量。

这样，如果设备处理若干CO₂源——其中至少一个是湿的但基本上纯的（例如以干的为基准，CO₂含量>98%）CO₂源，例如源于用设置在数百米或千米开外的胺类物质洗涤——则（藉由管子或者通过提供规则填料而藉由货车）输送来自这些远距离的源的液体CO₂即可。汽化的CO₂可以在藉由管子被输送到下游的处理单元之前与压缩后的CO₂混合。替代地，该部分CO₂可以源于作为所述设备的一部分的液化器，其中生产出的一部分液体以液体形式再循环，用以藉由汽化来冷却甲醇。

液体CO₂（如果藉由管子输送）可以在冷凝压力下并因此在接近环境温度的温度下（压力>60bars）被输送，这降低了隔热/绝缘成本，却将明显更大的设计压力施加于管路；或者可以在考虑压降的情况下直接在汽化压力下被输送。这样，针对约-20℃的应用，对于在20bars压力下运行的管道（但是由于处于-20℃而必须隔热/绝缘）的投资将比得上绝不能超出25℃但含有约70bars压力下的气体的管路。

作为基本解决方案，建议不要在液体CO₂汽化以后使之膨胀：然后可以得到约20bars压力下的CO₂，处于适合“局部/就地（local）”输送来自湿气体压缩单元的CO₂的压力下。

还可以想到，在富二氧化碳的气体汽化后、在其与冷却后的气体混合之前，可能在湿气体压缩单元的级间位置处使该富二氧化碳的气体受到涡轮机作用。

还可以想到，利用受到涡轮机作用的气体使原料气体和/或水-抗冻剂（例如甲醇）混合物过冷。

EP-A-2335804和EP-A-2335806公开了根据权利要求6的前序部分所述的设备。

根据本发明的目的，提供了一种用于冷却和压缩富二氧化碳的气体的方法，其中：

i）在塔中利用混合有抗冻剂的水冷却富二氧化碳的湿的原料气体，用以生产富二氧化碳、已除水且冷却的气体流，

ii）使富二氧化碳的气体流在由碳钢或低合金钢制成的压缩机中被压缩，和

iii）在将水和抗冻剂的混合物送到所述塔用以冷却富二氧化碳的气体之前，使用富二氧化碳的液体冷却水和抗冻剂的混合物，所述液体可以源自外部源和/或至少部分地由在所述压缩机中被压缩的富二氧化碳的气体流的液化所产生或得到的液体构成。

根据其它可选的目的：

-压缩机由碳钢或低合金钢制成，

=在压缩机中被压缩的富二氧化碳的气体流可以在净化步骤之后被液化，用以形成富二氧化碳的液体，

-富二氧化碳的液体来自外部源，通过所述液体汽化而形成的气体在压缩机的上游、下游或该压缩机内与富二氧化碳的气体混合，

-通过冷却抗冻剂使富二氧化碳的液体汽化，

-由所述汽化形成的气体在压缩机的下游或压缩机的级间位置处与富二氧化碳的气体流混合，