[发明专利]气体净化高纯精馏技术及设备

说明书

技术领域

本发明涉及化工环保技术领域，具体涉及一种气体净化高纯精馏技术及设备。

背景技术

随着我国工业的发展，二氧化碳的排放量在逐年上升，众多的锅炉、窑炉、燃烧炉、煅烧炉等炉体，源源不断地排放二氧化碳气体，二氧化碳的大量排放,引起全球温室效应，引起的环境公害举世瞩目，因此加快研究二氧化碳的回收和减排日益迫切。

二氧化碳是一种重要的化工原料，食品、轻工、冶金、化工等行业均需要大量的二氧化碳气体，但排放的二氧化碳利用量不足l亿吨/年，因此研究二氧化碳气体的回收利用就极为重要。目前，回收二氧化碳的技术主要有：(1)高压法、(2)变压吸附法、(3)浅低温吸附精馏法。(1)高压法由于压力高，许多净化设备因制作难度大，制作费用高不被采用，杂质因压力高而被溶解在产品中，致使产品质量低，只能用于一般工业。(2)变压吸附法得到的产品纯度和杂质含量波动大，产品浓度难以达到要求，很难长期保证产品质量稳定，特别是对国际饮料二氧化碳标准和食品级二氧化碳国家标准中规定的痕量和超痕量杂质指标无法保证稳定，该法产品仅可用作工业品。(3)浅低温吸附精馏法在实际生产中，由于不同吸附剂对不同杂质的吸附容量不同，原料气中杂质含量不同，很难保证多种吸附剂同时穿透失效，可能某一种或几种吸附剂已经穿透失效了，而其它吸附剂还未失效，从而难以保证原料气中多种杂质同时合格，和变压吸附一样，国际饮料二氧化碳标准和食品级二氧化碳国际标准中痕量和超痕量杂质指标无法保证稳定。

传统的冷凝提纯工艺以冰机压缩机出口的热气氨作为提纯塔底部的加热热源，塔顶采用冰机系统提供的液氨作为制冷介质。采用液氨制冷只能将提纯塔顶放空不凝性气体冷却到-20℃，此时放空气中的二氧化碳含量达到80％左右。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供一种成本低、二氧化碳回收率高、净化更加彻底的气体净化高纯精馏技术及设备。

本发明解决其技术问题采用的技术方案：

一种气体净化高纯精馏设备，包括液化器和提纯塔，所述提纯塔底部的换热盘管接入原料气作为加热热源，提纯塔顶部设置有回流冷凝器，所述回流冷凝器采用提纯塔底部出来的部分液态二氧化碳作为冷凝剂。

一种气体净化高纯精馏技术，原料气经脱硫、干燥后，进入上述的精馏设备，原料气先进入提纯塔底部的换热盘管与塔内液体二氧化碳换热后进入液化器，然后从液化器出来进入提纯塔上部，液体二氧化碳流到底部进入低温储槽，气相进入提纯塔顶部的回流冷凝器中，气相中掺杂的二氧化碳被冷凝为液体流到底部进入低温储槽中，其余轻组分气体排出外界回收。

所述液化器采用液氨作为冷凝剂。

所述液化器中原料气压力为2.5-4MPa。

在上述技术方案中，原料气经脱硫、干燥后的水分小于20ppm。

本发明的有益效果是：采用干燥后的原料气作为提纯塔底部的加热热源，不仅为精馏提纯提供了热量，而且对原料气进行了预冷，回收了冷量；新工艺采用提纯塔底部出来的部分二氧化碳作为制冷剂，由于二氧化碳的制冷温度比液氨制冷温度更低，可以将提纯塔顶放空的不凝性气体冷却到-50℃，此时放空气中的二氧化碳含量仅有42％左右，大大提高了二氧化碳的回收率，而且还减小了配套冰机系统的制冷负荷。该新工艺与传统的一级提纯或无精馏提纯的工艺相比，放空量小、二氧化碳回收率比传统工艺高15％～45％；产品质量好，其食品级产品保证一次性达到或优于新国标和国际质量标准食品级二氧化碳标准。该新工艺充分利用液体二氧化碳制冷原理，实现能量的综合利用，达到节能降耗的目的。当以二氧化碳含量相当的气源为原料时，该新工艺食品级产品的提纯(即二级提纯)操作压力比传统工艺更低，因此最终产品质量比传统工艺更好。在相同的净化精度下，净化更加彻底。该新工艺应用于低浓度二氧化碳工业废气处理时优势尤其明显。

附图说明

图1是本发明的气体净化高纯精馏设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但并不因此而限制本发明。

实施例1

一种气体净化高纯精馏设备，如图1所示，主要由液化器1和提纯塔2组成，提纯塔2底部的换热盘管3接入原料气作为加热热源，提纯塔2顶部设置有回流冷凝器4，回流冷凝器4采用提纯塔2底部出来的部分液态二氧化碳作为冷凝剂。