[發明專利]氣體二氧化碳的膨脹液化方法

在審

• 申請號: 201410704406.8
• 申請日: 2014-11-27
• 公開（公告）號: CN104567273A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發明（設計）人: 祝恩福;鐘建交;李大海
• 申請（專利權）人: 惠州凱美特氣體有限公司
• 主分類號: F25J1/00
• 分類號: F25J1/00;C01B31/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種氣體二氧化碳的膨脹液化方法，包括下列順次步驟：

(a)將含有或不含有氣體雜質的二氧化碳氣體的壓力通過增壓機增壓至7.50～8.50MPa；

(b)將壓力為7.50～8.50MPa的含有或不含有氣體雜質的二氧化碳氣體的溫度通過換熱器冷卻至10℃～20℃；

(c)將壓力為7.50～8.50MPa溫度為10℃～20℃的含有或不含有氣體雜質的二氧化碳氣體通過膨脹機膨脹至壓力為2.3～2.7MPa，溫度為-14～-10℃，其中的絕大部分二氧化碳氣體被液化，變成液體二氧化碳和含有或不含有氣體雜質的未被液化的氣體二氧化碳的氣液混合物。

2.按照權利要求1所述的氣體二氧化碳的膨脹液化方法，其中，增壓機由膨脹機驅動。

3.按照權利要求1或2所述的氣體二氧化碳的膨脹液化方法，其中，在步驟(a)中，通過增壓機增壓至8.00MPa，在步驟(b)中，通過換熱器冷卻至15℃，在步驟(c)中，通過膨脹機膨脹至壓力為2.5MPa，溫度為-12℃。

4.按照權利要求1或2所述的氣體二氧化碳的膨脹液化方法，其中，步驟(a)中的二氧化碳氣體為含有氣體雜質的原料氣，在步驟(a)之前，包括下列順次步驟：

(1)第一壓縮工序

將含有氣體雜質的二氧化碳原料氣體和化學反應稍微過量的氧氣經過水分離器除去機械水后進入第一壓縮工序，經一段壓縮升壓至0.1～0.35MPa和二段壓縮升壓至0.8～1.2?MPa，然后送到(2)脫烴工序；

(2)脫烴工序

來自(1)第一壓縮工序的含有氣體雜質的二氧化碳氣體和化學反應稍微過量的氧氣進入(2)脫烴工序，脫除含有氣體雜質的二氧化碳氣體中的甲烷和乙烯，然后送到(3)凈化工序；

(3)凈化工序

采用變溫吸附工藝，多臺凈化器切換工作，當某一臺或數臺凈化器處于吸附狀態時，其余的凈化器則處于再生狀態，常溫吸附雜質、高溫脫附雜質，由裝填在凈化工序的凈化器內的吸附劑對來自(2)脫烴工序的含有氣體雜質的二氧化碳氣體中的微量水蒸氣和極微量苯雜質進行選擇性吸附，對來自脫烴工序的含有氣體雜質的二氧化碳氣體進行凈化，得到含有極微量甲烷和乙烯以及微量氧氣雜質的二氧化碳氣體，然后送到(4)第二壓縮工序；

(4)第二壓縮工序

來自(3)凈化工序的含有極微量甲烷和乙烯以及微量氧氣雜質的二氧化碳氣體進入(4)第二壓縮工序，經(4)第二壓縮工序的三段壓縮升壓至5.8～6.2MPa，經水冷器冷卻至20～24℃，然后分為兩部分，一部分送到步驟(a)中的增壓機的進口，另一部分送到蒸餾提純工序(5)；

其中，在步驟(c)之后，包括下列步驟：

(5)蒸餾提純工序

來自(4)第二壓縮工序的壓力為5.8～6.2MPa溫度為20～24℃的含有極微量甲烷和乙烯以及微量氧氣雜質的二氧化碳氣體進入(5)蒸餾提純工序的蒸餾提純塔塔釜的再沸器的入口，充分提供產品液體二氧化碳蒸餾提純所需的熱源，與提純塔塔釜內的液體二氧化碳換熱后溫度降至-15℃～-11℃，壓力為2.1～2.5MPa，從再沸器的出口排出；

來自步驟(c)的壓力為2.3～2.7MPa溫度為-14～-10℃的液體二氧化碳和含有氣體雜質的未被液化的氣體二氧化碳的氣液混合物，經液化氣液分離器分離后，含有ppm級的甲烷和乙烯以及ppb級的氧氣雜質和微量未被液化的氣體二氧化碳的液體二氧化碳作為分離后液體被送至(5)蒸餾提純工序的蒸餾提純塔的中部，通過噴頭霧狀噴淋經下部波紋板規整填料落入蒸餾提純塔的塔釜進行蒸餾提純，分離后液體中的ppm級的甲烷和乙烯以及ppb級的氧氣雜質和微量未被液化的氣體二氧化碳從分離后液體內蒸餾出，成為閃蒸氣，蒸餾提純塔塔釜內的液體二氧化碳成為高純度液體二氧化碳產品，極微量甲烷和乙烯以及微量氧氣雜質和少量未被液化的氣體二氧化碳作為分離后氣體與從再沸器的出口排出的含有極微量甲烷和乙烯以及微量氧氣雜質的二氧化碳氣體構成第二匯合氣流；

在(5)蒸餾提純工序中，閃蒸氣從蒸餾提純塔塔釜上升，依次通過下部波紋板規整填料、上部波紋板規整填料、下部換熱器的管程和上部換熱器的管程，閃蒸氣中未被液化的氣體二氧化碳被不斷液化，落到蒸餾提純塔塔釜內，最后從蒸餾提純塔塔頂排出，成為由未冷凝二氧化碳氣體、甲烷、乙烯和氧氣雜質構成的氣體混合物，然后，經第一調節閥節流膨脹后溫度降低，進入下部換熱器的殼程，從下部換熱器的殼程出來的氣體混合物經第二調節閥節流膨脹降壓，與從產品液體二氧化碳貯罐頂部排出的閃蒸氣匯合在一起后構成第一匯合氣流；

步驟(b)中的換熱器包括液化水冷卻器、第一液化換熱器和第二液化換熱器，從步驟(a)的增壓機排出的壓力為7.50～8.50MPa的含有氣體雜質的二氧化碳氣體經水冷卻器冷卻后，先進入第一液化換熱器與第一匯合氣流換熱，從第一液化換熱器排出，再進入第二液化換熱器與第二匯合氣流換熱；從第一液化換熱器排出的第一匯合氣流進入(3)凈化工序的電加熱器，經電加熱器加熱或不加熱，作為加熱脫附雜質的氣體或作為冷卻吸附劑的氣體；從第二液化換熱器排出的第二匯合氣流進入(4)第二壓縮工序的三段壓縮的進口。