[發明專利]二氧化碳的分離和儲存方法

有效

• 申請號: 201010108125.8
• 申請日: 2010-02-10
• 公開（公告）號: CN101785957A
• 公開（公告）日: 2010-07-28
• 發明（設計）人: 沈少鋒;毛恒松
• 申請（專利權）人: 毛恒松;沈少鋒
• 主分類號: B01D53/22
• 分類號: B01D53/22;F25J3/00;C01B21/04;C01B31/20
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明涉及一種二氧化碳的減排方法，特別涉及一種二氧化碳的物理分離、 冷卻和液態儲存方法，屬于環境保護技術領域。

背景技術

隨著人口的不斷增長和人類工農業生產、交通運輸的不斷發展，氣態二氧 化碳的排放量不斷增加，全球平均氣溫不斷上升。如果不采取積極的二氧化碳 減排措施，從現在起到2100年，全球的平均氣溫將繼續增加1.4℃～5.8℃，屆 時南極洲冰川加速融化，海平面將不斷上升以至威脅太平洋、印度洋上諸多島 國的安全，并導致一些與溫暖氣候有關的疾病如瘧病、登革熱的流行與蔓延， 還可能誘發極差氣候如干旱和洪澇的頻繁發生。全球氣溫的急劇升高已經影響 到多數人的生活以及少數人的生存。

現有的回收、分離和液化二氧化碳的方法主要有吸收法、吸附法、膜分離 法，最后以深冷法獲得液化二氧化碳。不論采用何種分離和液化方法，均存在 著能耗高、系統設備復雜、投入費用多、土建成本高、建設周期長的缺陷，尤 其深冷液化裝置本身就有二次污染問題。例如發電廠或冶煉廠進行技術改造， 采用物理性溶劑吸收排放的廢氣中的二氧化碳，經過捕獲廢氣、初凈化、氣體 分離、變壓吸附或變溫吸附、深冷液化等工序，獲得液態二氧化碳。但是，采 用這項技術回收二氧化碳要消耗電廠近1/3的電力。同時深冷液化裝置是常由 氟里昂及氨作為制冷工質運行，制冷劑的泄漏將產生二次污染。

發明內容

本發明的目的是提供一種裝置制造成本低，系統小型化、控制簡單易于操 作，無需氟里昂及氨作為制冷工質、可節約1/3耗能的二氧化碳分離和液化儲 存方法。

本發明的目的通過以下技術方案予以實現：

一種二氧化碳的分離和儲存方法，包括以下步驟：

1)混合氣體輸入凈化器初級凈化后進入第一超聲旋流分離器；

2)超聲旋流分離器對經過初級凈化的混合氣體進行氣體-液體及固體分離， 凈化后的混合氣體位于第一超聲旋流分離器上部，液體位于第一超聲旋流分離 器的底部；在壓縮機的增壓作用下，混合氣體輸入氣膜分離器分離出氮氣和二 氧化碳；

3)氮氣輸入氮氣罐，二氧化碳輸入二氧化碳儲氣罐；

4)二氧化碳輸入多級渦流管進行物理分離，分離出上部一股較冷、下部一 股較熱的二氧化碳；較冷的二氧化碳經多級渦流管-緩沖罐組合的逐級分離和 冷卻，直到凝結成液態二氧化碳輸入第二超聲旋流分離器再次進行氣體-液體分 離，分離出的液態二氧化碳輸入液態二氧化碳儲存罐，所述液態二氧化碳儲存 罐由屏蔽泵控制輸出；從多級渦流管底部匯合的氣態二氧化碳輸入回流罐，經 增壓泵增壓后返回到儲氣罐參與重復分離；第二超聲旋流分離器剩余的少量氣 態二氧化碳輸入逆流罐，通過加壓泵輸入CO₂儲氣罐參與重復分離；

5)冷卻后的氣態二氧化碳由回流泵增壓后返回儲氣罐，再次進行冷卻分離；

6)氮氣罐內的氮氣經過初步冷卻再由壓縮機增壓輸入冷氮罐，并通過制冷 機絕熱膨脹制成液氮，再分別輸送到需要冷卻的各級緩沖罐、第二超聲旋流分 離器、液態二氧化碳儲存罐進行輔助冷卻。

本發明的目的還可以通過以下技術措施來進一步實現。

前述的二氧化碳的分離和儲存方法，其中所述液態二氧化碳溫度為-14℃～ -16℃、壓強為2～2.1MPa、純度為95％～99％。

本發明能從工業排放的混合氣體中分離出純氣態二氧化碳，利用空氣 動力學、熱力學和流體力學原理，實現渦流膨脹制冷液化二氧化碳，從純氣 體凝析分離出液態二氧化碳。采用該方法的設備具有密閉無泄漏、無需乙二醇、 甲醇或吸附劑，無需氟里昂及氨作為制冷工質，結構緊湊輕巧、簡單可靠且無 轉動部件，支持無人值守。采用本發明可大幅度降低設備制造成本和運行費用， 設備運行的噪音小，能耗低、運行平穩、操作和安裝維修方便，節約能源。本 發明與現有技術相比，可減少25％以上的投資和運行成本。整個設備可以方便 地安裝在三只集裝箱內，運輸和組裝連接非常便利，運抵工廠接上輔助管道就 立即運行，免除了土建等工程。

本發明的優點和特點，將通過下面優選實施例的非限制性說明進行圖示和 解釋，這些實施例，是參照附圖僅作為例子給出的。

附圖說明

圖1是本發明實施例一的流程圖；

圖2是本發明實施例一的系統簡圖；

圖3是本發明實施例二的流程圖；