[实用新型]一种热泵精馏生产超高纯二氧化碳的装置

说明书

技术领域

本实用新型属于生产超高纯二氧化碳技术领域，具体涉及一种热泵精馏生产超高纯二氧化碳的装置。

背景技术

二氧化碳既是一种来源广泛、廉价易得的基本化工原料，又是可回收利用的环保型产品，对实现低碳减排具有良好的经济效益和环境保护的重大意义。作为一种宝贵的可利用资源，已经广泛应用于食品工业、机械加工、石油开采、化学工业等领域中。尤其是食品二氧化碳用于生产碳酸饮料、啤酒，特别是高纯二氧化碳跟高纯氦气和高纯氮气一起用于激光切割机的激光气体，高纯二氧化碳用于胚胎等细胞培养、医药的临界萃取。但遗憾的是，回收二氧化碳的措施不力，每年回收再利用的二氧化碳很少，尤其是高纯液体二氧化碳生产方法和装置。目前工业上分离二氧化碳的方法有变压吸附法、低温蒸馏法、膜分离法和溶液吸收法。这些方法在具体使用中各有优缺点，低温分离法由于设备庞大，能耗较高分离效果差，因而成本较高，一般很少使用；膜分离法有装置简单、寿命长、操作方便、技术先进、效率高、能耗低、经济合理等优点但是膜分离法的缺点是很难得到高纯度的二氧化碳，为了得到高纯度的二氧化碳必须与溶液吸收法结合起来。前者用于粗分离后者做精分离，但是其工艺极其复杂；变压吸附法能耗低、适应性强但是也存在缺点就是很难得到高纯度的二氧化碳，而且工艺流程复杂。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足而提供一种采用热泵精馏、多效精馏、工艺流程简单、操作简便，运行稳定和综合能耗低的制备液相二氧化 碳纯度不低于99.99999％的一种热泵精馏生产超高纯二氧化碳的装置。

本实用新型的目的是这样实现的：包括原料液储罐，原料液储罐通过第一节流阀组和蒸发器与第一精馏塔的第一原料气进口相连，第一精馏塔顶部的气相出口依次通过第二换热器的第一原料气进口、第二换热器的第一原料气出口、热泵和第三换热器的管程与第一三通相连，第一三通的第二端通过第二换热器的第三原料气进口和第二换热器的第三原料气出口与第二精馏塔底部的第二再沸器进口相连，第二再沸器出口通过第四节流阀组与第二精馏塔的第一原料气进口相连，第二精馏塔的底部液相出口通过第四换热器的产品进口和第四换热器的产品出口与产品储罐；第一精馏塔底部的液相出口通过第三节流阀组与第四换热器的尾气进口和第四换热器的尾气出口与放空管道相连，第一三通的第三端依次通过第二换热器的第二原料气进口、第二换热器的第二原料气出口、第一精馏塔内底部的第一再沸器和第二节流阀组与第一精馏塔的第二原料气进口相连；第二精馏塔顶部的气相出口通过设在蒸发器内底部的第一换热器与气液分离器相连，气液分离器的液相出口与第二精馏塔的第二原料进口相连，气液分离器的气相出口通过管道与放空管道相连；第三换热器的壳程上设有上水口和回水口，所述上水口与循环上水管道相连，回水口与循环回水管道相连。

优选地，所述第一精馏塔的第一原料气进口设在第一精馏塔的中部；第一精馏塔的第二原料气进口设在第一精馏塔的上部。

优选地，所述第二精馏塔的第一原料气进口和第二精馏塔的第二原料进口分别设在第二精馏塔的上部。

本实用新型以原料二氧化碳自身为制冷剂，通过热泵技术为系统提供热量和冷量，通过精馏塔塔顶蒸汽加压升温，使其作为塔底再沸器的热源，回收塔顶蒸汽的冷凝潜热；本实用新型克服传统观念将制冷剂由传统工艺中的液氨制 冷改为通过塔底再沸器冷凝下来的液态二氧化碳制冷，这种结构提高了精馏过程的可逆程度，极大地提高了能量的利用效率，在大幅度简化制冷流程的同时也提高了其生产中的安全系数，相比较传统工艺有着革命性的进步；具有工艺流程简单、操作简便，运行稳定和综合能耗低的制备液相二氧化碳纯度不低于99.99999％的优点。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部件。为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与实用新型相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。