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一种二氧化碳提纯液化的装置及方法.pdf

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一种 二氧化碳 提纯 液化 装置 方法
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摘要
申请专利号:

CN201910049759

申请日:

20190118

公开号:

CN109579433A

公开日:

20190405

当前法律状态:

公开

有效性:

审中

法?#19978;?#24773;: 公开
IPC分类号: F25J3/02;F25J5/00 主分类号: F25J3/02;F25J5/00
申请人: 成都深冷液化设备股份有限公司
发明人: 马忠;朱磊
地址: 611700 四川省成都市郫都区成都现代工业港北片区港北四路335号
优先权:
专利代理机构: 51218 代理人: 袁英
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法律状态
申请(专利)号:

CN201910049759

授权公告号:

法律状态公告日:

20190405

法律状态类型:

公开

摘要

本发明涉及一种二氧化碳提纯液化的装置及方法,该装置包括换热器I(1)、脱混烃塔(2)、脱混烃塔再沸器(3)、换热器II(4)、脱混烃塔顶分离器(5)、换热器Ⅴ(6)、CO2提纯塔(7)、CO2提纯塔顶分离器(8)、换热器III(9)、换热器Ⅳ(10)和换热器Ⅵ(24)。该方法采用了冰机制冷循环和液体CO2低温节流制冷循环,丙烷制冷循环提供了混烃脱除及富CO2冷凝段的冷量,CO2液体低温节流制冷循环提供了CO2精馏提纯段冷量;本发明流?#30899;?#21333;、经济性强、操作难度低、回收效率高、安全可靠、成?#38236;汀?#23454;用性广等优点。

权利要求书

1.一种二氧化碳提纯液化的装置,其特征在于,它包括换热器I(1)、脱混烃塔(2)、换热器II(4)、脱混烃塔顶分离器(5)、换热器Ⅴ(6)、CO2提纯塔(7)、CO2提纯塔顶分离器(8)、换热器III(9)、换热器Ⅳ(10)和换热器Ⅵ(24);所述换热器I(1)内设置有原料气通道I(A1)、富甲烷气体返流通道II(A2)和提纯后CO2气体返流通道III(A3),所述换热器III(9)内设置有提纯塔顶部气相通道I(B1)、甲烷气体返流通道II(B2)和提纯后CO2液体返流通道III(B3),所述换热器Ⅳ(10)内设置有低温CO2气体返流通道I(C1)和提纯后CO2液体通道II(C2);所述的原料气通道I(A1)出口与换热器Ⅵ(24)的热侧进口连接,所述的换热器Ⅵ(24)的热侧出口与脱混烃塔(2)的进料口(2-A)连接,所述的脱混烃塔(2)的塔顶气体出口(2-B)与换热器II(4)的热侧进口连接,所述的换热器II(4)的热侧出口与脱混烃塔顶分离器(5)的进口连接,所述的脱混烃塔顶分离器(5)的底部液相出口一路与脱混烃塔顶(2)的回流口(2-C)连接,另一路与CO2提纯塔(7)的进料口(7-B)连接,所述的脱混烃塔顶分离器(5)的气相出口与CO2提纯塔(7)的进料口(7-A)连接,所述的脱混烃塔(2)的塔底出料口(2-D)与换热器Ⅴ(6)进口连接,所述的换热器Ⅴ(6)出口与混烃储槽连接,所述的CO2提纯塔(7)顶部气相出口(7-C)与换热器III(9)的通道I(B1)入口连接,所述的换热器III(9)的通道I(B1)出口与CO2提纯塔顶分离器(8)的进料口连接,所述的CO2提纯塔顶分离器(8)的底部液相出口与CO2提纯塔的回流口(7-D)连接,所述的CO2提纯塔顶分离器(8)的顶部气相出口与换热器III(9)的通道II(B2)进口连接,所述的换热器III(9)的通道II(B2)出口与换热器I(1)的通道II(A2)进口连接,所述的换热器I(1)的通道II(A2)出口与用户净化单元连接,所述的CO2提纯塔(7)的底部液相出口(7-E)分两路,一路与换热器III(9)的通道III(B3)进口连接,一路与换热器Ⅳ(10)的通道II(C2)进口连接,所述的换热器Ⅳ(10)的通道II(C2)出口与CO2液体储存单元连接,所述的换热器III(9)的通道III(B3)出口与换热器Ⅳ(10)的通道I(C1)进口连接,所述的换热器Ⅳ(10)的返流通道I(C1)出口与换热器I(1)的通道III(A3)进口连接,所述的换热器I(1)的通道III(A3)出口与原料气压缩系统进口连接。 2.根据权利要求1所述的一种二氧化碳提纯液化的装置,其特征在于,所述的脱混烃塔(2)和CO2提纯塔(7)为填料塔或板式塔。 3.根据权利要求1所述的一种二氧化碳提纯液化的装置,其特征在于,所述的脱混烃塔(2)釜底上设置有液位数字控制器(11)。 4.根据权利要求1所述的一种二氧化碳提纯液化的装置,其特征在于,所述的脱混烃塔(2)底部出料口(2-D)与换热器Ⅴ(6)连接管线上设置有调节阀a(12)。 5.根据权利要求1所述的一种二氧化碳提纯液化的装置,其特征在于,所述的脱混烃塔顶分离器(5)上设有液位控制器(16)。 6.根据权利要求1所述的一种二氧化碳提纯液化的装置,其特征在于,所述的脱混烃塔顶分离器(5)底部液相通道出口一路与脱混烃塔顶(2)的回流口(2-C)连接管线上设置有流量数字控制器(14)、流量调节阀c(15),另一路与CO2提纯塔(7)的进料口(7-B)连接管线上设置有调节阀b(13)。 7.根据权利要求1所述的一种二氧化碳提纯液化的装置,其特征在于,所述的CO2提纯塔(7)塔顶设有压力数字控制器(17),塔底设有液位数字控制器(20)。 8.根据权利要求1所述的一种二氧化碳提纯液化的装置,其特征在于,所述的CO2提纯塔(7)塔底液相出口一路与换热器III(9)的B3通道进口连接管线上设有温度数字控制器(19)、温度调节阀d(21),一路与换热器Ⅳ(10)的通道II(C2)进口连接管线上设置有液位调节阀e(22)。 9.根据权利要求1所述的一种二氧化碳提纯液化的装置,其特征在于,所述CO2提纯塔顶分离器(8)上设有温度数字控制器(25)。 10.根据权利要求1所述的一种二氧化碳提纯液化的装置,其特征在于,所述的换热器Ⅰ(1)的通道II(A2)气相出口设有压力调节阀f(18)。 11.根据权利要求1所述的一种二氧化碳提纯液化的装置,其特征在于,还包括脱混烃塔再沸器(3),所述脱混烃塔再沸器(3)置于脱混烃塔(2)内,或者置于脱混烃塔(2)外。 12.根据权利要求1所述的一种二氧化碳提纯液化的装置,其特征在于,所述的换热器Ⅵ(24)置于CO2提纯塔(7)内,或者置于CO2提纯塔(7)外。 13.根据权利要求1-12?#25105;?#19968;项所述的一种二氧化碳提纯液化装置用于二氧化碳提纯液化的方法,其特征在于,包括以下步骤: S1、经压缩净化的CO2原料气体(23)进入换热器I(1)内的原料气通道I(A1)中,原料气的主要成分为:二氧化碳、氮气、甲烷、乙烷和重烃,其压力为3.39~3.41 MPaG,温度为41~43℃;原料气在通道I(A1)中预冷至26~28℃后,再进入换热器Ⅵ(24)进一步预冷至-3~-5℃,然后再通过脱混烃塔(2)的进料口(2-A)进入脱混烃塔内进行精馏,脱混烃塔(2)内压力为3.29~3.31MpaG,塔顶温度为-5~-7℃,塔底温度为110~120℃;重组分的混烃110-112℃从塔底出料口(2-D)流出,重组?#21482;?#28867;的主要成分为:甲烷、乙烷、丁烷和戊烷,再经调节阀(12)减压到1MPaG,然后?#25442;?#28909;器Ⅴ(6)冷却到40℃后再送入混烃储槽内,脱混烃塔(2)顶部-6℃的气相流体从气体出口(2-B)流出后进入换热器II(4)中被冷却到-32℃后进入脱混烃塔顶分离器(5)进行气液分离,底部液体分成两部分,一部分流体经过流量调节阀(15)后返回到脱混烃塔(2)顶部回流口(2-C),另一部分流体经过调节阀(13)后送入CO2提纯塔(7)进料口(7-B)内,脱混烃塔顶分离器(5)顶部气相送入CO2提纯塔(7)进料口(7-A)内; S2、来自进料口(7-A)、(7-B)的流体在CO2提纯塔(7)内进行精馏,CO2提纯塔(7)内压力为3.26~3.28MpaG,塔顶温度为-33~-35℃,塔底温度为-3~-5℃;精馏后,-3~-5℃的CO2液体从塔底液体出料口(7-E)流出,流体分成两部分,一部分液体经过液位调节阀(22)后进入换热器Ⅳ(10)的通道II(C2)中被冷却-10℃,另一部分液体经过温度调节阀(21)降压到0.49-0.51MpaG,温度?#26723;?#21040;-55℃,再送入换热器III(9)的通道III(B3)中,被复温到-53℃再返回到换热器Ⅳ(10)的通道I(C1)升温到-8℃后,再进入换热器I(1)的通道III(A3)中再被复温到35℃后再返回原料气压缩系统进口处; S3、CO2提纯塔(7)顶部-33~-35℃气相从气相出口(7-C)流出进入换热器III(9)的通道I(B1)被冷却到-50℃变成气液两相后进入CO2提纯塔顶分离器(8)进行气液分离,顶部气相进入换热器III(9)的通道II(B2)中作为冷源进行复温,再进入换热器I(1)的通道II(A2)换热继续升温到35℃后再经过调压阀(18)后送入用户净化单元,通道II (A2)出口气体的主要成分:甲烷、二氧化碳和氮气;CO2提纯塔顶分离器(8)底部的低温液体返回到CO2提纯塔(7)顶部的回流口(7-D)作为冷源冷凝塔内上升的气体。 14.根据权利要求13所述的一种二氧化碳提纯液化的方法,其特征在于,所述换热器II(4)冷量由冰机制冷循环提供,冰机制冷?#37327;?#20026;丙烷或R22。 15.根据权利要求13所述的一种二氧化碳提纯液化的方法,其特征在于,所述步骤中循环气的压力?#27573;?#20026;3.0~5.0MpaG。 16.根据权利要求13所述的一种二氧化碳提纯液化的方法,其特征在于,经提纯液化后,产品的CO2摩尔分数≥95%。

说明书


一种二氧化碳提纯液化的装置及方法
技术领域


本发明涉及石油天然气勘探与开发技术领域,特别是一种油田CO
2驱产出气的提
纯液化的装置及方法。


背景技术


CO
2是主要的工业原料,也是重要的工业气体,在石油化工、电子工业、冶金工业、
食品加工、精细有机合成等方面有着广泛的应用。另一方面,随着CO
2?#37117;?#25216;术的不断发展
和CO
2驱产气在中低渗油藏开发中的优越性,并逐渐成为提高油气田采收率的重要方式。目
前全世界正在实施的项目有120多个,而我国起步较晚,国内该类项目主要应用在大庆油
田、江苏草舍油田、吉林油田、胜利油田等区块;


油田注入的CO
2一般来自邻近的天然CO
2气藏、化工厂和水泥厂等。对于矿产小规模的
注入,通常采用槽车和槽船将低温液态CO
2运送到矿场,储存在液态CO
2储罐中,并利用液体
的CO
2增压泵加压注入地下,对于大规模的油田注入,为?#26723;?#25972;体成本,通常在前期铺设长
距离管线,将CO
2以高压状态输送到矿场,并利用多级压缩机增压注入。


随着CO
2驱产的进行,注入的CO
2终将有一部分在油井中产出,现场经验及油藏模拟
结果表明,在CO
2驱产的中后期,随着混相带的采出,会产生大量的富含CO
2的伴生气,为?#31169;?br>一步提高封存效率和CO
2利用率,需要将产出的CO
2进行处置及重复循环利用,进一步?#26723;?#29983;
产成本,提高环保效益。由于产出气中通常混有CH
4、N
2等杂质气体,直接回注会对混相造成
一定影响,需要利用一定的气体分离手段将CO
2与杂质气体分离。目前常用的CO
2气体分离方
式有化学吸收法、变压吸附法、膜分离法和低?#36335;?#31163;法。


化学吸收法通过CO
2与溶剂发生化学?#20174;?#26469;实现的分离并借助其逆?#20174;?#36827;行溶剂
再生,常用吸收剂为热碳酸钾或?#21450;?#31867;溶液,具有较高的吸收率,回收CO
2纯度高(可达
99.99%),适合浓度?#31995;?#30340;混合气体处理。该方法具有可?#28304;?#24120;压的低浓度的产出气中分离
CO
2,分离后CO
2气体纯度高等优点,缺点是设备投资高、能耗高等问题;


变压吸附法是一种新型气体吸附分离技术,该技术利用吸附剂对于同一种气体在不同
压力下的不同吸附量实现对气体的分离;该方法具有能耗?#31995;汀?#25805;作压力?#31995;汀?#27668;体纯度高
等优点,缺点是吸附材料?#36164;?#27963;,后期维护工作量大等问题。


膜分离技术依靠不同气体对不同薄膜材料的渗透率差异,实现气体的分离;该方
法具有系统简单、能耗相?#36234;系汀?#35774;备体积小占地少等优点,缺点是无法实现大规模的生
产。


低温精馏分离则是利用不同气体间的?#26800;?#24046;异,实现CO
2的液化与分离。该方法具
有系统操作简单,系统操作弹?#28304;螅?#33021;适应不同的负荷工况,能耗低,投资合理,不仅可以回
收液态的CO
2还可以回收液态混烃与一定浓度的富甲烷气态产品,具有较大经济效益。


发明内容


为?#31169;?#20915;现有技术的缺点,本发明提供了一种流?#30899;?#21333;、调节灵活、工作可靠、易
启动、易操作、维护方便、能耗低的二氧化碳提纯液化的装置及方法。


为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:


一种二氧化碳提纯液化的装置,包括换热器I1、脱混烃塔2、换热器II4、脱混烃塔顶分
离器5、换热器Ⅴ6、CO
2提纯塔7、CO
2提纯塔顶分离器8、换热器III9、换热器Ⅳ10和换热器Ⅵ
24;所述换热器I1内设置有原料气通道IA 1、富甲烷气体返流通道II A2和提纯后CO
2气体
返流通道III A3,所述换热器III9内设置有提纯塔顶部气相通道I B1、甲烷气体返流通道
II B2和提纯后CO
2液体返流通道III B3,所述换热器Ⅳ10内设置有低温CO
2气体返流通道I
C1和提纯后CO
2液体通道II C2;所述的原料气通道I A1出口与换热器Ⅵ24的热侧进口连
接,所述的换热器Ⅵ24的热侧出口与脱混烃塔2的进料口2-A连接,所述的脱混烃塔2的塔顶
气体出口2-B与换热器II4的热侧进口连接,所述的换热器II4的热侧出口与脱混烃塔顶分
离器5的进口连接,所述的脱混烃塔顶分离器5的底部液相出口一路与脱混烃塔顶2的回流
口2-C连接,另一路与CO
2提纯塔7的进料口7-B连接,所述的脱混烃塔顶分离器5的气相出口
与CO
2提纯塔7的进料口7-A连接,所述的脱混烃塔2的塔底出料口2-D与换热器Ⅴ6进口连
接,所述的换热器Ⅴ6出口与混烃储槽连接,所述的CO
2提纯塔7顶部气相出口7-C与换热器
III9的通道I B1入口连接,所述的换热器III9的通道I B1出口与CO
2提纯塔顶分离器8的进
料口连接,所述的CO
2提纯塔顶分离器8的底部液相出口与CO
2提纯塔的回流口7-D连接,所述
的CO
2提纯塔顶分离器8的顶部气相出口与换热器III9的通道II B2进口连接,所述的换热
器III9的通道II B2出口与换热器I1的通道II A2进口连接,所述的换热器I 1的通道II A2
出口与用户净化单元连接,所述的CO
2提纯塔7的底部液相出口7-E分两路,一路与换热器
III9的通道III B3进口连接,一路与换热器Ⅳ10的通道II C2进口连接,所述的换热器Ⅳ10
的通道II C2出口与CO
2液体储存单元连接,所述的换热器III9的通道III B3出口与换热器
Ⅳ10的通道I C1进口连接,所述的换热器Ⅳ10的返流通道I C1出口与换热器I1的通道III
A3进口连接,所述的换热器I1的通道III A3出口与原料气压缩系统进口连接。


进一步的,所述的脱混烃塔2和CO
2提纯塔7为填料塔或板式塔。


进一步的,所述的脱混烃塔2釜底上设置有液位数字控制器11。


进一步的,所述的脱混烃塔2底部出料口2-D与换热器Ⅴ6连接管线上设置有调节
阀a12。


进一步的,所述的脱混烃塔顶分离器5上设有液位控制器16。


进一步的,所述的脱混烃塔顶分离器5底部液相通道出口一路与脱混烃塔顶2的回
流口2-C连接管线上设置有流量数字控制器14、流量调节阀c15,另一路与CO
2提纯塔7的进
料口7-B连接管线上设置有调节阀b13。


进一步的,所述的CO
2提纯塔7塔顶设有压力数字控制器17,塔底设有液位数字控
制器20。


进一步的,所述的CO
2提纯塔7塔底液相出口一路与换热器III9的通道III B3进口
连接管线上设有温度数字控制器19、温度调节阀d21,一路与换热器Ⅳ10的通道II C2进口
连接管线上设置有液位调节阀e22。


进一步的,所述CO
2提纯塔顶分离器8上设有温度数字控制器25。


进一步的,所述的换热器Ⅰ1的通道II A2气相出口设有压力调节阀f18。


进一步的,装置还包括脱混烃塔再沸器3,所述脱混烃再沸塔3置于脱混烃塔2内,
或者置于脱混烃塔2外。


进一步的,所述的换热器Ⅵ24置于CO
2提纯塔7内,或者置于CO
2提纯塔7外。


一种二氧化碳提纯液化装置用于二氧化碳提纯液化的方法,包括以下步骤:


S1、经压缩净化的CO
2原料气体23进入换热器I1内的原料气通道I A1中,原料气的主要
成分为:二氧化碳、氮气、甲烷、乙烷和重烃,其压力为3.39~3.41 MPaG,温度为41~43℃;原
料气在通道I A1中预冷至26-28℃后,再进入换热器Ⅵ24进一步预冷至-3~-5℃,然后再通
过脱混烃塔2的进料口2-A进入脱混烃塔内进行精馏,脱混烃塔2内压力为3.29~3.31MpaG、
塔顶温度为-5~-7℃、塔底温度为110~120℃;重组分的混烃110-112℃从塔底出料口2-D流
出,重组?#21482;?#28867;的主要成分为:甲烷、乙烷、丁烷和戊烷,再经调节阀12减压到1MPaG,然后被
换热器Ⅴ6冷却到40℃后再送入混烃储槽内,脱混烃塔2顶部-6℃的气相流体从气体出口2-
B流出后进入换热器II4中被冷却到-32℃后进入脱混烃塔顶分离器5进行气液分离,底部液
体分成两部分,一部分流体经过流量调节阀15后返回到脱混烃塔2顶部回流口2-C,另一部
分流体经过调节阀13后送入CO
2提纯塔7进料口7-B内,脱混烃塔顶分离器5顶部气相送入CO
2
提纯塔7进料口7-A内;


S2、来自进料口7-A、7-B的流体在CO
2提纯塔7内进行精馏,CO
2提纯塔7内压力为3.26~
3.28MpaG、塔顶温度为-33~-35℃、塔底温度为-3~-5℃;精馏后,-3~-5℃的CO
2液体从塔底
液体出料口7-E流出,流体分成两部分,一部分液体经过液位调节阀22后进入换热器Ⅳ10的
通道II C2中被冷却-10℃,另一部分液体经过温度调节阀21降压到0.49~0.51MpaG,温度降
低到-55℃,再送入换热器III9的通道III B3中,被复温到-53℃再返回到换热器Ⅳ10的通
道I C1升温到-8℃后,再进入换热器I1的通道III A3中再被复温到35℃后再返回原料气压
缩系统进口处;


S3、CO
2提纯塔7顶部-33~-35℃气相从气相出口7-C流出进入换热器III9的通道I B1被
冷却到-50℃变成气液两相后进入CO
2提纯塔顶分离器8进行气液分离,顶部气相进入换热
器III9的通道II B2中作为冷源进行复温,再进入换热器I1的通道II A2换热继续升温到35
℃后再经过调压阀18后送入用户净化单元,通道II A2出口气体的主要成分:甲烷、二氧化
碳和氮气;CO
2提纯塔顶分离器8底部的低温液体返回到CO
2提纯塔7顶部的回流口7-D作为冷
源冷凝塔内上升的气体。


进一步的,所述换热器II4冷量由冰机制冷循环提供,冰机制冷?#37327;?#20026;丙烷或R22。


进一步的,所述步骤中循环气的压力?#27573;?#20026;3.0~5.0MpaG。


进一步的,经提纯液化后,产品的CO
2摩尔分数≥95%。


与现有技术相比,本发明的有益效果在于:


1、能耗低:利用闭式独立的环保制冷剂制冷循环作为主冷系统,低温段CO
2冷却主要靠
混合气体自身压力节流膨胀制冷来提供冷量。两塔精馏的热量靠混合气体自身在不同工艺
段的梯级温度提供。该工艺实现了不同温度段,不同冷量、热量的分配,?#26723;?#20102;整个装置能
耗。


2、流?#30899;?#21333;、操作性强,本工艺采用了闭式独立的的环保工质制冷循环和CO
2混合
气体节流制冷循环,整个工艺中制冷工质少,且两个系统相对独立,操作简单,易启动。


3、维护方便、工作可靠,本装置采用的动力设备较少,且动力设备工作的介质为单
一介质,便于设备的维护,减少设备?#25910;稀?br>

4、此外,该装置还具有安全可靠、实用性广等优点。


附图说明


图1为本发明具体实施方式中的结构示意图;


图中:1-换热器I,2-脱混烃塔,3-脱混烃塔再沸器,4-换热器II,5-脱混烃塔顶分离器,
6-换热器Ⅴ,7- CO
2提纯塔,8- CO
2提纯塔顶分离器,9-换热器III,10-换热器Ⅳ,11-液位数
字控制器,12-调节阀a,13-调节阀b,14-流量数字控制器,15-流量调节阀c,16-液位数字控
制器,17-压力数字控制器,18-压力调节阀f,19-流量数字控制器,20-液位数字控制器,21-
温度调节阀d,22-液位调节阀e,23-净化CO
2原料气,24-换热器Ⅵ,25-温度数字控制器;


A1-原料气通道I、A2-富甲烷气返流通道II、A3- 提纯后CO
2气体返流通道III、B1-提纯
塔顶部气相通道I、B2-甲烷气体返流通道II、B3-提纯后CO
2液体返流通道III,C1-低温CO
2气
体返流通道I、C2-提纯后液体CO
2通道II。


具体实施方式


为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图说明本发
明的具体实施方式,但本发明的保护?#27573;?#19981;局限于以下所述。


一种二氧化碳提纯液化的装置,包括换热器I1、脱混烃塔2、脱混烃塔再沸器3、换
热器II4、脱混烃塔顶分离器5、换热器Ⅴ6、CO
2提纯塔7、CO
2提纯塔顶分离器8、换热器III9、
换热器Ⅳ10和换热器Ⅵ24;所述换热器I1内设置有原料气通道IA 1、富甲烷气体返流通道
II A2和提纯后CO
2气体返流通道III A3,所述换热器III9内设置有提纯塔顶部气相通道I
B1、甲烷气体返流通道II B2和提纯后CO
2液体返流通道III B3,所述换热器Ⅳ10内设置有
低温CO
2气体返流通道I C1和提纯后CO
2液体通道II C2。


所述的原料气通道I A1出口与换热器Ⅵ24的热侧进口连接,所述的换热器Ⅵ24的
热侧出口与脱混烃塔2的进料口2-A连接,所述的脱混烃塔2的塔顶气体出口2-B与换热器
II4的热侧进口连接,所述的换热器II4的热侧出口与脱混烃塔顶分离器5的进口连接,所述
的脱混烃塔顶分离器5的底部液相出口一路与脱混烃塔顶2的回流口2-C连接,另一路与CO
2
提纯塔7的进料口7-B连接,所述的脱混烃塔顶分离器5的气相出口与CO
2提纯塔7的进料口
7-A连接,所述的脱混烃塔2的塔底出料口2-D与换热器Ⅴ6进口连接,所述的换热器Ⅴ6出口
与混烃储槽连接,所述的CO
2提纯塔7顶部气相出口7-C与换热器III9的通道I B1入口连接,
所述的换热器III9的通道I B1出口与CO
2提纯塔顶分离器8的进料口连接,所述的CO
2提纯塔
顶分离器8的底部液相出口与CO
2提纯塔的回流口7-D连接,所述的CO
2提纯塔顶分离器8的顶
部气相出口与换热器III9的通道II B2进口连接,所述的换热器III9的通道II B2出口与换
热器I1的通道II A2进口连接,所述的换热器I 1的通道II A2出口与用户净化单元连接,所
述的CO
2提纯塔7的底部液相出口7-E分两路,一路与换热器III9的通道III B3进口连接,一
路与换热器Ⅳ10的通道II C2进口连接,所述的换热器Ⅳ10的通道II C2出口与CO
2液体储
存单元连接,所述的换热器III9的通道III B3出口与换热器Ⅳ10的通道I C1进口连接,所
述的换热器Ⅳ10的返流通道I C1出口与换热器I1的通道III A3进口连接,所述的换热器I1
的通道III A3出口与原料气压缩系统进口连接。


所述的脱混烃塔2和CO
2提纯塔7为填料塔或板式塔。


所述的脱混烃塔2釜底上设置有液位数字控制器11。所述的脱混烃塔2底部出料口
2-D与换热器Ⅴ6连接管线上设置有调节阀a12。所述的脱混烃塔顶分离器5上设有液位控制
器16。所述的脱混烃塔顶分离器5底部液相通道出口一路与脱混烃塔顶2的回流口2-C连接
管线上设置有流量数字控制器14、流量调节阀c15,另一路与CO
2提纯塔7的进料口7-B连接
管线上设置有调节阀b13。所述的CO
2提纯塔7塔顶设有压力数字控制器17,塔底设有液位数
字控制器20。所述的CO
2提纯塔7塔底液相出口一路与换热器III9的通道III B3进口连接管
线上设有温度数字控制器19、温度调节阀d21,一路与换热器Ⅳ10的通道II C2进口连接管
线上设置有液位调节阀e22。所述CO
2提纯塔顶分离器8上设有温度数字控制器25。所述的换
热器Ⅰ1的通道II A2气相出口设有压力调节阀f18。


装置还包括脱混烃塔再沸器3,所述脱混烃再沸塔3置于脱混烃塔2内,或者置于脱
混烃塔2外。所述的换热器Ⅵ24置于CO
2提纯塔7内,或者置于CO
2提纯塔7外。


一种二氧化碳提纯液化装置用于二氧化碳提纯液化的方法,包括以下步骤:


S1、经压缩净化的CO
2原料气体23进入换热器I1内的原料气通道I A1中,原料气的主要
成分为:二氧化碳、氮气、甲烷、乙烷和重烃,其压力为3.39~3.41 MPaG,温度为41~43℃;原
料气在通道I A1中预冷至26~28℃后,再进入换热器Ⅵ24进一步预冷至-3~-5℃,然后再通
过脱混烃塔2的进料口2-A进入脱混烃塔内进行精馏,脱混烃塔2内压力为3.29~3.31MpaG、
塔顶温度为-5~-7℃、塔底温度为110~120℃;重组分的混烃110-112℃从塔底出料口2-D流
出,重组?#21482;?#28867;的主要成分为:甲烷、乙烷、丁烷和戊烷,再经调节阀12减压到1MPaG,然后被
换热器Ⅴ6冷却到40℃后再送入混烃储槽内,脱混烃塔2顶部-6℃的气相流体从气体出口2-
B流出后进入换热器II4中被冷却到-32℃以下后进入脱混烃塔顶分离器5进行气液分离,底
部液体分成两部分,一部分流体经过流量调节阀15后返回到脱混烃塔2顶部回流口2-C,另
一部分流体经过调节阀13后送入CO
2提纯塔7进料口7-B内,脱混烃塔顶分离器5顶部气相送
入CO
2提纯塔7进料口7-A内;


S2、来自进料口7-A、7-B的流体在CO
2提纯塔7内进行精馏,CO
2提纯塔7内压力为3.26~
3.28MpaG、塔顶温度为-33~-35℃、塔底温度为-3~-5℃;精馏后,-3~-5℃的CO
2液体从塔底
液体出料口7-E流出,流体分成两部分,一部分液体经过液位调节阀22后进入换热器Ⅳ10的
通道II C2中被冷却-10℃,另一部分液体经过温度调节阀21降压到0.49~0.51MpaG,温度降
低到-55℃,再送入换热器III9的通道III B3中,被复温到-53℃再返回到换热器Ⅳ10的通
道I C1升温到-8℃后,再进入换热器I1的通道III A3中再被复温到35℃后再返回原料气压
缩系统进口处;


S3、CO
2提纯塔7顶部-33~-35℃气相从气相出口7-C流出进入换热器III9的通道I B1被
冷却到-50℃变成气液两相后进入CO
2提纯塔顶分离器8进行气液分离,顶部气相进入换热
器III9的通道II B2中作为冷源进行复温,再进入换热器I1的通道II A2换热继续升温到35
℃后再经过调压阀18后送入用户净化单元,通道II A2出口气体的主要成分:甲烷、二氧化
碳和氮气;CO
2提纯塔顶分离器8底部的低温液体返回到CO
2提纯塔7顶部的回流口7-D作为冷
源冷凝塔内上升的气体。


其中,所述换热器II4冷量由冰机制冷循环提供,冰机制冷?#37327;?#20026;丙烷或R22。所述
步骤中循环气的压力?#27573;?#20026;3.0~5.0MpaG。经提纯液化后,产品的CO
2摩尔分数≥95%。


以上揭露的仅为本发明的较佳实施例而已,当然不能?#28304;?#26469;限定本发明之权利范
围,因此依本发明权利要求所作地等同变化,仍属本发明所涵盖的?#27573;А?br>

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本文标题:一种二氧化碳提纯液化的装置及方法.pdf
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