[发明专利]二氧化碳精馏分离工艺中的制冷循环系统及方法

说明书

本发明公开了一种二氧化碳精馏分离工艺中的制冷循环系统及方法，属于二氧化碳精馏分离技术领域。该制冷循环系统包括氨循环系统和氟循环系统、第一气液分离器、第一精馏塔、第二精馏塔、第二气液分离器，第一精馏塔中部设有原料气输入管道，第一精馏塔顶部通过输气管道与氨循环循环系统、第一气液分离器、氟循环系统、第二气液分离器、第二精馏塔顺序连通，第一精馏塔和第二精馏塔的塔底均设有液体二氧化碳输出管道。本发明在生产液体二氧化碳精馏分离工艺中，加入氟循环系统，与氨循环系统共同给分离工艺制冷，提高分离效率，使产品质量提升，产量和回收率增加。

技术领域

本发明属于二氧化碳精馏分离技术领域，尤其涉及二氧化碳精馏分离工艺中的制冷循环系统及方法。

背景技术

目前，工业生产二氧化碳主要是利用工业含碳废气(CO₂含量＞80％)分离的方法来生产。主要有两种工艺，一是工业废气逐级通过脱硫工段、氧化脱烃工段、脱水工段分离后、最后通过精馏提纯除去不凝性气体N₂、H₂、CO、O₂，得到较高纯度的液体二氧化碳；二是工业废气通过双塔精馏工艺去除CO₂中的杂质，含杂质的CO₂原料气从第一精馏塔底部进入，通过精馏分离，比二氧化碳重的组分从塔底排出，其他组分从塔顶出来，进入第二精馏塔上部，通过精馏从塔顶排出比二氧化碳轻的组分，塔底得到高纯度的液体二氧化碳。不论原料气组成及各组分物理性质有何差异、液体二氧化碳的提纯都是在高压、低温的情况下进行。

传统二氧化碳精馏分离工艺中只用氨循环系统制冷，参阅图1，传统冷凝器主要通过液氨气化吸收大量热量，提供冷能，气化后的氨气通过螺杆式压缩机压缩、冷却液化，然后再循环利用。传统的氨循环系统制冷存在能耗较高，分离效率有待提高，产品质量及产量也有待提升。

发明内容

本发明的目的在于针对现有二氧化碳精馏分离工艺中只用氨循环系统制冷而存在能耗较高、分离效率较低的问题，提供一种二氧化碳精馏分离工艺中采用氨循环和氟循环共同制冷的循环系统及方法，以提高二氧化碳分离效率及产量和品质。

本发明采用的技术方案如下：

一种二氧化碳精馏分离工艺中的制冷循环系统，包括氨循环系统、氟循环系统、第一气液分离器、第一精馏塔、第二精馏塔、第二气液分离器，第一精馏塔中部设有原料气输入管道，第一精馏塔顶部通过输气管道与氨循环循环系统、第一气液分离器、氟循环系统、第二气液分离器、第二精馏塔顺序连通，第一精馏塔和第二精馏塔的塔底均设有液体二氧化碳输出管道。

进一步，所述氨循环系统包括第一冷凝器、氨气螺杆压缩机，第一冷凝器设于第一精馏塔和第一气液分离器之间，且通过输气管道连通，氨气螺杆压缩机与第一冷凝器通过氨输送管道相连。

进一步，第一精馏塔和第二精馏塔的下部分别设有第一再沸器、第二再沸器，第一再沸器、第二再沸器均为板式再沸器。

进一步，所述氟循环系统包括第二冷凝器、氟利昂螺杆压缩机、氟低压储罐、氟气液换热器，第二冷凝器顶部与第一气液分离器顶部和第二精馏塔顶部分别连通，第二冷凝器底部与第二气液分离器连通，第二冷凝器下部通过氟利昂输送管道与氟气液换热器连通，氟利昂螺杆压缩机通过氟利昂输送管道与第一再沸器和第二再沸器分别连通，氟低压储罐通过氟利昂输送管道与第一再沸器、第二再沸器及氟气液换热器相连，氟气液换热器通过氟利昂输送管道还与氟利昂螺杆压缩机相连。

进一步，第二精馏塔塔底连接的液体二氧化碳输出管道上设有过冷器。

进一步，第二冷凝器中部通过氨输送管道与氨气螺杆压缩机相连。

上述二氧化碳精馏分离工艺中的制冷循环系统在二氧化碳精馏分离工艺中的应用。

本发明还提供了一种基于上述二氧化碳精馏分离工艺中的制冷循环系统制冷的方法，包括以下步骤：