一种用于碳捕集系统的二氧化碳液化装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种用于碳捕集系统的二氧化碳液化装置和方法，所述二氧化碳液化装置包括依次连接的二氧化碳干燥净化单元、压缩机、混合器、预冷器、膨胀机和气液分离器，还包括二氧化碳回流压缩机，所述二氧化碳回流压缩机的进气为所述气液分离器的出气，所述二氧化碳回流压缩机的出口连接至所述混合器的入口，所述二氧化碳回流压缩机和所述膨胀机通过同轴连杆连接。本发明专利技术通过超临界高压CO2节流膨胀进行液化，同时回收膨胀功，降低CO2回流压缩机功耗，避免外设制冷机组，具有结构简单、成本较低、节能高效等优点。节能高效等优点。节能高效等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种用于碳捕集系统的二氧化碳液化装置和方法


[0001]本专利技术涉及碳处理
，尤其涉及一种用于碳捕集系统的二氧化碳液化装置和方法。

技术介绍

[0002]近年来，温室气体排放导致的全球气温上升问题越来越严重，这对人类环境的破坏是不可逆转的。在温室气体中，工业二氧化碳(CO2)过度排放是导致全球气候变暖的重要因素。
[0003]碳捕集、利用与封存技术(CCUS)是指将CO2从工业过程、能源利用或大气中分离出来，直接加以利用或注入地层以实现CO2永久减排的过程。CCUS是降低化石能源燃烧CO2排气量的手段，是目前世界各国普遍关注的减缓温室气体排放的重要技术之一。
[0004]二氧化碳压缩液化是碳捕集系统的重要组成部分，也是衔接碳捕集和碳封存利用不可缺少的环节。二氧化碳压缩液化的目的是将再生塔中产生的纯度为95％左右的粗CO2气体处理到纯度为99.9％以上的成品液化CO2。
[0005]目前绝大多数碳捕集工程中，都采用传统的低温液化工艺，即通过外加制冷机组提供CO2液化所需温度，操作温度低于
‑
20℃，为避免水结冰冻堵，脱水预处理过程复杂、制冷能耗高、机械设备多，显著增加了CCUS的技术成本。此外，常规的低温液化工艺采用氨制冷系统，需要定时对制冷系统进行加氨操作。液氨是一种易燃易爆、带刺激性气味的危险化学品，在工业使用中具有一定风险，需要严格的管理和监督。CCUS技术发展时间较短，系统构建还不完善，所以采用一种新型的不设置氨制冷机组的二氧化碳液化装置是十分有必要的。
>
技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种用于碳捕集系统的二氧化碳液化装置和方法。
[0007]本专利技术提供一种用于碳捕集系统的二氧化碳液化装置，包括依次连接的二氧化碳干燥净化单元、压缩机、混合器、预冷器、膨胀机和气液分离器，还包括二氧化碳回流压缩机，所述二氧化碳回流压缩机的进气为所述气液分离器的出气，所述二氧化碳回流压缩机的出口连接至所述混合器的入口，所述二氧化碳回流压缩机与所述膨胀机通过同轴连杆连接。
[0008]进一步地，所述二氧化碳干燥净化单元包括依次连接的缓冲罐、低温干燥器、吸附床和干燥床，所述缓冲罐入口连接至碳捕集系统再生装置的出气口，所述干燥床的出口连接至所述压缩机的入口。
[0009]进一步地，所述气液分离器的出气口连接至所述低温干燥器的低温侧入口，所述低温干燥器的低温侧出口连接至所述二氧化碳回流压缩机的入口。
[0010]进一步地，所述吸附床中包含由硫化铜和硫化亚铜按质量比1:1组成的吸附剂。
[0011]进一步地，所述压缩机、所述膨胀机和所述二氧化碳回流压缩机均为无油润滑活塞式。
[0012]进一步地，所述气液分离器的出气口设有气体单向止回阀，所述气液分离器的出液口设有液体单向止回阀。
[0013]进一步地，所述二氧化碳液化装置还包括依次连接的精馏塔、后冷器、增压泵和二氧化碳储罐，所述气液分离器的出液口连接至所述精馏塔的入口。
[0014]进一步地，所述精馏塔的塔顶设置冷凝器，塔中段设置2段不锈钢丝网填料，塔下段为储液区，塔底设置再沸器。
[0015]本专利技术还提供一种用于碳捕集系统的二氧化碳液化方法，采用上述用于碳捕集系统的二氧化碳液化装置，通过超临界高压二氧化碳节流膨胀进行液化。
[0016]本专利技术的二氧化碳液化方法能够回收所述膨胀机的输出功用于所述二氧化碳回流压缩机，从而降低能耗。
[0017]本专利技术提供了一种用于碳捕集系统的二氧化碳液化装置和方法，通过超临界高压CO2节流膨胀进行液化，同时回收膨胀功，降低CO2回流压缩机功耗，避免外设制冷机组如氨制冷系统，具有结构简单、成本较低、节能高效等优点。
附图说明
[0018]图1为本专利技术实施例提供的一种用于碳捕集系统的二氧化碳液化装置的结构示意图；
[0019]图中：1
‑
缓冲罐，2
‑
低温干燥器，3
‑
吸附床，4
‑
干燥床，5
‑
压缩机，6
‑
混合器，7
‑
预冷器，8
‑
膨胀机，9
‑
气液分离器，10
‑
精馏塔，11
‑
后冷器，12
‑
增压泵，13
‑
CO2储罐，14
‑
CO2回流压缩机，15
‑
再沸器，16
‑
同轴连杆。
具体实施方式
[0020]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0021]若未特别指明，本专利技术实施例中所用的实验试剂和材料等均可市购获得。
[0022]若未具体指明，本专利技术实施例中所用的技术手段均为本领域技术人员所熟知的常规手段。
[0023]本专利技术实施例提供一种用于碳捕集系统的二氧化碳液化装置，其结构示意图如图1所示，包括依次连接的缓冲罐1、低温干燥器2、吸附床3、干燥床4、压缩机5、混合器6、预冷器7、膨胀机8、气液分离器9、精馏塔10、后冷器11、增压泵12和CO2储罐13，其中，缓冲罐1的入口连接至碳捕集系统再生装置的出气口，气液分离器9的出液口连接至精馏塔10的入口。该二氧化碳液化装置还包括CO2回流压缩机14，气液分离器9的出气口连接至低温干燥器2的低温侧入口，低温干燥器2的低温侧出口连接至CO2回流压缩机14的入口，CO2回流压缩机14的出口连接至混合器6，CO2回流压缩机14与膨胀机8通过同轴连杆16连接。
[0024]本专利技术通过超临界高压CO2节流膨胀进行液化，从而达到自身液化降温，不需要外
设制冷机组，解决了现有技术采用氨制冷机组带来的安全隐患和高能耗问题。同时，本专利技术将CO2回流压缩机与膨胀机通过同轴连杆连接，可以回收膨胀机输出功用于CO2回流压缩机，从而降低CO2回流压缩机的功耗。因此，整体而言，本专利技术的装置相较于传统的二氧化碳压缩液化装置，具有结构简单、成本较低、节能高效等优点。
[0025]需要说明的是，本专利技术将回收的膨胀机输出功用于CO2回流压缩机时，有可能出现膨胀机输出功不能完全满足CO2回流压缩机功耗的情形，此时可以由膨胀机输出功和驱动电机共同驱动CO2回流压缩机运行。
[0026]基于上述实施例，吸附床3中包含吸附剂，可为铜的硫化物，用于吸收二氧化碳气体中的杂质成分。吸附剂优选由硫化铜和硫化亚铜按质量比1:1组成。
[0027]基于上述实施例，干燥床4含分子筛，所述分子筛可以为5A分子筛。
[0028]基于上述实施例，压缩机5、膨胀机8和CO2回流压缩机14均为无油润滑本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于碳捕集系统的二氧化碳液化装置，其特征在于，包括依次连接的二氧化碳干燥净化单元、压缩机、混合器、预冷器、膨胀机和气液分离器，还包括二氧化碳回流压缩机，所述二氧化碳回流压缩机的进气为所述气液分离器的出气，所述二氧化碳回流压缩机的出口连接至所述混合器的入口，所述二氧化碳回流压缩机与所述膨胀机通过同轴连杆连接。2.根据权利要求1所述的一种用于碳捕集系统的二氧化碳液化装置，其特征在于，所述二氧化碳干燥净化单元包括依次连接的缓冲罐、低温干燥器、吸附床和干燥床，所述缓冲罐入口连接至碳捕集系统再生装置的出气口，所述干燥床的出口连接至所述压缩机的入口。3.根据权利要求2所述的一种用于碳捕集系统的二氧化碳液化装置，其特征在于，所述气液分离器的出气口连接至所述低温干燥器的低温侧入口，所述低温干燥器的低温侧出口连接至所述二氧化碳回流压缩机的入口。4.根据权利要求2所述的一种用于碳捕集系统的二氧化碳液化装置，其特征在于，所述吸附床中包含由硫化铜和硫化亚铜按质量比1:1组成的吸附剂。5.根据权利要求1～4任一项所述的一种用于碳捕集系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝佳豪，张振涛，宋衍昌，杨俊玲，李晓琼，张家俊，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：