一种生产液体二氧化碳的方法技术

本发明专利技术提供了一种生产液体二氧化碳的方法，包括膨胀步骤、第一气液分离步骤、液化步骤和热交换步骤，采用本发明专利技术的方法对二氧化碳原料气流、特别是二氧化碳浓度较高（如二氧化碳浓度为70摩尔%以上）的二氧化碳原料气流进行处理，能够明显提高液体二氧化碳的收率，降低液体二氧化碳的生产成本，提高工艺过程的总体收益。

【技术实现步骤摘要】
一种生产液体二氧化碳的方法
本专利技术涉及一种生产液体二氧化碳的方法。
技术介绍
温室气体二氧化碳的大量排放被认为是造成全球气候变暖的主要原因之一。据统计，2012年中国的二氧化碳排放量超过了80亿吨。大量化石燃料的使用产生了许多低浓度CO2气体。另外，在许多化学工业过程中产生了大量较高浓度的二氧化碳气体，例如：以煤为原料制氨、甲醇或氢的变换过程。回收这些二氧化碳，不仅能减少二氧化碳的排放量，降低由于大气中二氧化碳浓度急剧上升而引发的环境问题，而且将回收的二氧化碳再利用还能产生一定的经济效益。例如，将回收的二氧化碳用作驱油剂，注入油层中，能使原油膨胀，降低原油粘度，减少残余油饱和度，提高原油采收率，特别是在三次采油技术中，二氧化碳被证明是最为有效的强化采油驱油剂之一。目前，回收二氧化碳的工业方法主要包括化学吸收法、富氧燃烧法和低温液化法等。其中，低温液化法是将二氧化碳原料气加压至1.5-3.0MPa后，用冷却介质（如液氨、液体丙烯）吸收潜热，使二氧化碳气体液化，从而制备液体二氧化碳。然而，采用现有的低温液化工艺生产液体二氧化碳时，存在生产成本高的问题。因此，如何降低低温液化工艺的生产成本仍然是一个亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有的通过低温液化工艺生产液体二氧化碳时存在的生成本高的技术问题，提供一种通过低温液化工艺生产液体二氧化碳的方法，该方法降低了其生产成本，能够获得更高的经济效益。本专利技术提供了一种生产液体二氧化碳的方法，该方法包括膨胀步骤、第一气液分离步骤、液化步骤和热交换步骤：在所述膨胀步骤中，将预冷却的二氧化碳原料气流进行膨胀，得到膨胀后物流，所述预冷却的二氧化碳原料气流的压力为不低于4MPa；在所述第一气液分离步骤中，从所述膨胀后物流中分离出不凝物，得到第一气相物流和第一液体二氧化碳物流；在所述液化步骤中，将所述第一气相物流中的气体二氧化碳液化，得到含液体二氧化碳的物流；在所述热交换步骤中，将二氧化碳原料气流与所述第一液体二氧化碳物流和/或在液化步骤中得到的含液体二氧化碳的物流进行换热，得到所述预冷却的二氧化碳原料气流和产品液体二氧化碳。采用本专利技术的方法对二氧化碳原料气流、特别是二氧化碳浓度较高（如二氧化碳浓度为70摩尔%以上）的二氧化碳原料气流进行处理，能够明显提高液体二氧化碳的收率，降低液体二氧化碳的生产成本，提高工艺过程的总体收益。附图说明图1用于说明本专利技术的方法的一种实施方式。图2用于说明本专利技术的方法的一种更为优选的实施方式。图3为用于说明对比例1生产液体二氧化碳的工艺流程。附图标记说明1：气液分离塔2：压缩机3：脱油塔4：脱硫塔5：脱水塔6：脱水塔7：热交换器8：热交换器9：液化器10：气液分离塔11：泵12：热交换器13：产品14：压缩机15：分流器16：节流阀17：热交换器18：气液分离塔19：泵20：混合器21：热交换器22：节流阀23：节流阀24：气液分离塔25：泵26：热交换器27：热交换器28：气液分离塔具体实施方式本专利技术提供了一种生产液体二氧化碳的方法，该方法包括膨胀步骤、第一气液分离步骤、液化步骤和热交换步骤：在所述膨胀步骤中，将预冷却的二氧化碳原料气流进行膨胀，得到膨胀后物流，所述预冷却的二氧化碳原料气流的压力为不低于4MPa；在所述第一气液分离步骤中，从所述膨胀后物流中分离出不凝物，得到第一气相物流和第一液体二氧化碳物流；在所述液化步骤中，将所述第一气相物流中的气体二氧化碳液化，得到含液体二氧化碳的物流；在所述热交换步骤中，将二氧化碳原料气流与所述第一液体二氧化碳物流和/或在液化步骤中得到的含液体二氧化碳的物流进行换热，得到所述预冷却的二氧化碳原料气流和产品液体二氧化碳。根据本专利技术的方法，所述液化步骤得到的含液体二氧化碳的物流根据具体使用情况可以输出，也可以进一步进行纯化，以提高液体二氧化碳的纯度。在所述二氧化碳原料气流还含有其它气体，主要是临界温度低于二氧化碳的气体，如氮气时，液化步骤得到的含液体二氧化碳的物流还含有气体，在这些气体需要除去时，根据本专利技术的方法还可以包括：在所述液化步骤之后进行第二气液分离步骤，在所述第二气液分离步骤中，从所述含液体二氧化碳的物流中分离出不凝物，得到第二气相物流和第二液体二氧化碳物流，以便在所述热交换步骤中将二氧化碳原料气流与所述第一液体二氧化碳物流和/或所述第二液体二氧化碳物流进行换热。本专利技术中，气液分离的方法可以为本领域的常规选择，如重力沉降分离法、离心分离法、丝网分离法和超滤分离法。所述膨胀步骤中，所述二氧化碳原料气流的压力为不低于4MPa。在所述二氧化碳原料气流的压力为低于4MPa时，一方面节流膨胀后分离得到的气相物流的温度较低（一般为-50℃至-70℃），低于一些制冷介质（如液氨）的工作温度，很难实现液化；另一方面易于形成固体干冰，阻塞设备和管道。尽管可以通过调节膨胀比来控制节流膨胀后得到的气相物流的温度并避免形成干冰，但是这样又很难提高最终液体二氧化碳的收率，从而降低液体二氧化碳的成本。所述二氧化碳原料气流的压力优选为15MPa以下，如12MPa以下。优选地，所述二氧化碳原料气流的压力为不低于5MPa，如5-15MPa，这样通过膨胀能够使得二氧化碳原料气流中的部分二氧化碳液化，一方面经膨胀后得到的气相物流的温度能与常用的各种制冷介质的工作温度相匹配，而且其中不存在或基本不存在干冰；另一方面还能够提高液体二氧化碳的收率。优选地，所述二氧化碳原料气流的压力优选为不低于6MPa，更优选为不低于二氧化碳的临界压力（即，7.382MPa），这样能够获得进一步提高的液体二氧化碳收率。更优选地，所述二氧化碳原料气流的压力为高于二氧化碳的临界压力，如高于二氧化碳的临界压力至15MPa。具体地，所述二氧化碳原料气流的压力可以为7.5MPa以上，如8-12MPa。所述二氧化碳原料气流的温度可以为适于在液化步骤中将气体二氧化碳液化的温度。优选地，所述二氧化碳原料气流的温度为处于二氧化碳的临界温度附近，例如可以为20-50℃。而所述预冷却二氧化碳原料气流的温度可以为-20℃至20℃，优选-10℃至10℃。所述二氧化碳原料气流中的水含量随二氧化碳原料气流的来源而不同，可以为常规选择。一般地，所述二氧化碳原料气流中的水含量使得所述二氧化碳原料气流的露点为-45℃至-50℃。所述露点是在0.1MPa的压力（以表压计）下测定的。所述二氧化碳原料气流中的二氧化碳浓度随该二氧化碳原料气流的来源而定。本专利技术的方法特别适于由二氧化碳浓度较高的原料气流生产液体二氧化碳。优选地，所述二氧化碳原料气流中二氧化碳的浓度为70摩尔%以上，如70-95摩尔%。更优选地，所述二氧化碳原料气流中二氧化碳的浓度为80摩尔%以上，如85-95摩尔%，这样能够进一步降低运行过程中的能量消耗，从而进一步降低运行成本。可以采用各种途径获得所述二氧化碳原料气流。在一种实施方式中，在所述热交换步骤中将二氧化碳原料气流与所述第一液体二氧化碳物流和/或在液化步骤中得到的含液体二氧化碳的物流进行换热之前，可以通过预处理步骤来获得所述二氧化碳原料气流。在所述预处理步骤中，将含二氧化碳的气流增压，将增压后的气流任选进行脱水，从而得到所述二氧化碳原料气流。所述含二氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产液体二氧化碳的方法，该方法包括膨胀步骤、第一气液分离步骤、液化步骤和热交换步骤：在所述膨胀步骤中，将预冷却的二氧化碳原料气流进行膨胀，得到膨胀后物流，所述预冷却的二氧化碳原料气流的压力为不低于4MPa；在所述第一气液分离步骤中，从所述膨胀后物流中分离出不凝物，得到第一气相物流和第一液体二氧化碳物流；在所述液化步骤中，将所述第一气相物流中的气体二氧化碳液化，得到含液体二氧化碳的物流；在所述热交换步骤中，将二氧化碳原料气流与所述第一液体二氧化碳物流和/或在液化步骤中得到的含液体二氧化碳的物流进行换热，得到所述预冷却的二氧化碳原料气流和产品液体二氧化碳。

【技术特征摘要】
1.一种生产液体二氧化碳的方法，该方法包括膨胀步骤、第一气液分离步骤、液化步骤和热交换步骤：在所述膨胀步骤中，将预冷却的二氧化碳原料气流进行膨胀，得到膨胀后物流，所述预冷却的二氧化碳原料气流的压力为不低于4MPa；在所述第一气液分离步骤中，从所述膨胀后物流中分离出不凝物，得到第一气相物流和第一液体二氧化碳物流；在所述液化步骤中，将所述第一气相物流中的气体二氧化碳液化，得到含液体二氧化碳的物流；在所述热交换步骤中，将二氧化碳原料气流与所述第一液体二氧化碳物流和/或在液化步骤中得到的含液体二氧化碳的物流进行换热，得到所述预冷却的二氧化碳原料气流和产品液体二氧化碳。2.根据权利要求1所述的方法，其中，该方法还包括：在所述液化步骤之后进行第二气液分离步骤，在所述第二气液分离步骤中，从所述含液体二氧化碳的物流中分离出不凝物，得到第二气相物流和第二液体二氧化碳物流，以便在所述热交换步骤中将二氧化碳原料气流与所述第一液体二氧化碳物流和/或所述第二液体二氧化碳物流进行换热。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，该方法还包括：在所述热交换步骤中将二氧化碳原料气流与所述第一液体二氧化碳物流和/或在液化步骤中得到的含液体二氧化碳的物流进行换热之前，进行预处理步骤，在所述预处理步骤中，将含二氧化碳的气流增压，将增压后的气流进行脱油、脱硫和/或脱水，得到所述二氧化碳原料气流。4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述二氧化碳原料气流的压力为5-15MPa。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述二氧化碳原料气流的压力为不低于二氧化碳的临界压力至15MPa。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述二氧化碳原料气流的压力为高于二氧化碳的临界压力至15MPa。7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述二氧化碳原料气流的压力为8-12MPa。8.根据权利要求3所述的方法，其中，所述二氧化碳原料气流的压力为5-15MPa。9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述二氧化碳原料气流的压力为不低于二氧化碳的临界压力至15MPa。10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述二氧化碳原料气流的压力为高于二氧化碳的临界压力至15MPa。11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述二氧化碳原料气流的压力为8-12MPa。12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预冷却的二氧化碳原料气流的温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵兴雷，钟振成，马瑞，翁力，
申请(专利权)人：神华集团有限责任公司，北京低碳清洁能源研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11