[发明专利]二氧化碳精馏减排工艺及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于精馏二氧化碳并减少排放废气中的二氧化碳的工艺及实现该工艺所采用的装置。

背景技术

由于二氧化碳较其他组分气体（如氮气、氢气、氧气等），其固化温度高得多，极易造成冻结现象，故在二氧化碳精馏提纯工艺中，为保证精馏过程的连续稳定运行，必须确保精馏温度在该精馏条件下二氧化碳的固化温度以上方可执行，且需要设置一定的温度余量。这样的工艺会造成精馏塔塔顶排放的废气中二氧化碳浓度较高（一般大于30%），塔底二氧化碳的回收率相对降低。

目前，为了降低塔顶废气中的二氧化碳浓度所采用的减排工艺主要有：提高精馏塔操作压力法。该方法通过提高精馏塔内的操作压力来提高二氧化碳的冷凝温度，从而有利于二氧化碳冷凝，进而减少废气中二氧化碳的排放量，可以在一定程度上降低废气中的二氧化碳浓度。然而，提高精馏塔压力相应的能耗及成本均会增加，经济性不高，且操作压力升高也不利于精馏塔的安全操作。

随着二氧化碳提纯规模的日益扩大，为了维护生态平衡，减少二氧化碳排放刻不容缓，因此必须开发新的二氧化碳减排工艺和装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够减少排放废气中二氧化碳浓度的二氧化碳精馏减排工艺及装置。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种二氧化碳精馏减排工艺，用于二氧化碳精馏并减少排放废气中的二氧化碳浓度，所述的工艺为：将二氧化碳精馏塔塔顶排放的废气通入冷凝蒸发器中冷冻，使所述的废气中的二氧化碳冻结在所述的冷凝蒸发器中成为二氧化碳固体，再复热所述的二氧化碳固体，使其液化为液体二氧化碳后回流至所述的二氧化碳精馏塔中继续精馏。

通过通入所述的冷凝蒸发器中的冷源冷冻所述的废气。

通过通入所述的冷凝蒸发器中的二氧化碳液体复热所述的二氧化碳固体，所述的液体二氧化碳来源于所述的二氧化碳精馏塔塔底。

所述的冷冻和所述的复热在多个所述的冷凝蒸发器中交替进行。

一种上述二氧化碳精馏减排工艺采用的装置，包括二氧化碳精馏塔、设置于所述的二氧化碳精馏塔塔顶以交替进行冷冻和复热的的多个冷凝蒸发器，所述的冷凝蒸发器的进气口与所述的二氧化碳精馏塔塔顶的废气出口经过排气阀相连接，所述的冷凝蒸发器的出气口经过出气阀而形成排放口，所述的冷凝蒸发器中分别设置有供所述的冷冻所需的冷源循环的冷源通路和供所述的复热所需的热源循环的热源通路。

所述的冷凝蒸发器为板式换热器或带填料的换热器。

所述的二氧化碳精馏塔塔底连接至所述的冷凝蒸发器形成所述的热源通路，从而将所述的二氧化碳精馏塔塔底的液体二氧化碳作为所述的热源。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明的工艺和装置能够使精馏塔顶排放的废气中二氧化碳的浓度降低至1%以内，且成本和能耗较低，达到了资源综合利用的目的。

附图说明

附图1为本发明的二氧化碳精馏减排装置的示意图。

以上附图中：

1、二氧化碳精馏塔；2、冷凝蒸发器；3、排放口；4、排气阀；5、出气阀；6、冷源通路；7、热源通路；8、控制阀；9、节流阀；10、液体二氧化碳出口。

具体实施方式

下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述。

实施例一：一种二氧化碳精馏减排装置，用于二氧化碳精馏并减少排放废气中的二氧化碳浓度，如附图1所示，其包括一个二氧化碳精馏塔1以及设置在该二氧化碳精馏塔1顶部的若干个冷凝蒸发器2。本实施例中，设置两个冷凝蒸发器2，这两个冷凝蒸发器2并联设置。每个冷凝蒸发器2均具有进气口和出气口，进气口通过进气管路与二氧化碳精馏塔1塔顶的废气出口相连接，进气管路上设置有排气阀4；而出气口则连接排气管路而形成排放口3，排气管路上设置有出气阀5。各个排气阀4和出气阀5均可以通过控制系统来控制其开闭。

这两个冷凝蒸发器2用于交替进行冷冻和复热这两个过程，因此，每个冷凝蒸发器2中均设置有供冷冻所需的冷源循环的冷源通路6和供复热所需的热源循环的热源通路7。冷源通路6与冷源相连接，并连接至冷凝蒸发器2中，从而可以向冷凝蒸发器2提供冷源。热源通路7由二氧化碳精馏塔1塔底连接至冷凝蒸发器2后再引出冷凝蒸发器2而形成，引至冷凝蒸发器2的管路上的管路上设置有控制阀8，引出冷凝蒸发器2后的管路上设置有节流阀9，并在引出管路后端形成液体二氧化碳产品10，从而其将二氧化碳精馏塔1塔底的液体二氧化碳作为热源应用于冷凝蒸发器2的复热。