【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于二氧化碳回收领域，具体涉及低浓度二氧化碳原料气回收装置及其回收方法。
技术介绍
1、在低温甲醇洗脱碳装置脱碳液再生后期和psa脱碳装置吸附剂的再生前期都会产生一股中低二氧化碳浓度(75％～85％)的尾气，因其浓度不高，回收困难，成本高昂，不具备市场优势，大多数情况下都是不做回收，直接放空处理。在全球气候变化的大背景下，作为主要的温室气体之一，二氧化碳的减排和回收利用显得尤为重要。本专利技术旨在提出一条高收率、低能耗、可持续发展的碳回收工艺，既可以减少温室气体排放，又可以废气资源化，变废为宝实现循环经济。
2、本专利技术通过针对低二氧化碳浓度(75％～85％)的尾气提出了一种节能、工艺简单，设备数量少，操作费用低的回收工艺。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供低浓度二氧化碳原料气回收装置及其回收方法，可以有效回收原料气中低浓度二氧化碳，工艺简单，设备数量少，成本较低。
2、为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、低浓度二氧化碳原料气回收装置，包括余冷回收器a、余冷回收器b和精馏塔，低浓度二氧化碳原料先经过余冷回收器a和余冷回收器b进行初次余冷回收后进行过热进料进入精馏塔，精馏塔内的液体二氧化碳从底部设有的液体二氧化碳出口流出，精馏塔内的不凝气从顶部设有的不凝气出口流出至余冷回收器b和余冷回收器a进行进一步的余冷回收。
4、低浓度二氧化碳原料经过余冷回收器a和余冷回收器b分别回收低压不凝气余冷和高压不凝气
5、进一步，精馏塔从上到下依次包括顶部冷凝段、一段填料层、中部冷凝段、二段填料层、三段填料层和内置再沸器，二段填料层和三段填料层之间设有精馏塔进气口，经过第一次余冷回收后的低浓度二氧化碳原料从精馏塔进气口进入精馏塔。
6、初次回收余冷后的低浓度二氧化碳原料进入精馏塔过热进料，低浓度二氧化碳原料在精馏塔内通过顶部冷凝段和中部冷凝段进行冷凝生成液体二氧化碳原料，液体二氧化碳物料从精馏塔底部流出，不凝气从顶部流出通过余冷回收器b和余冷回收器a进行进一步的余冷回收。
7、填料层和再沸器是精馏过程的重要部件，在精馏塔内气液两相物料在填料层内进行传质传热，利用混合物各组分物性的不同，不断的重复气液平衡，从实现对混合物各组分的分离和提纯；再沸器则是为整个精馏过程提供动力支持，内置再沸器则是工艺优化后，不需要太多的再沸热量，很大程度的减少再沸器的规格尺寸，从而实现内置。内置再沸器，既可以简化工艺过程，又可以设备集成化，减少设备造价，减少设备占地面积。
8、进一步，精馏塔连接有制冷系统，制冷系统包括压缩机、一级液态制冷剂和液态二氧化碳制冷剂，一级液态制冷剂先对内置再沸器进行加热，再对中部冷凝段进行蒸发制冷，然后进入压缩机进行压缩液化。
9、一级液态制冷剂在内置再沸器对液体二氧化碳物料进行加热再沸，一级液态制冷剂自身被过冷，有利于提高制冷系统的循环效率，然后一级液态制冷剂去中部冷凝段对气态二氧化碳原料进行蒸发制冷。
10、进一步，内置再沸器与中部冷凝段之间连接有调节阀，一级液态制冷剂在内置再沸器被过冷后通过调节阀进入中部冷凝段。
11、调节阀对一级液态制冷剂进行减压。
12、进一步，液态二氧化碳制冷剂对顶部冷凝段进行蒸发制冷后进入压缩机内进行压缩液化。
13、进一步，一段填料层、二段填料层和三段填料层内的填料为高效板波纹规整填料或高效表面改性丝网规整填料。填料是精馏过程的重要部件，在精馏塔内气液两相物料在填料层内进行传质传热，利用混合物各组分物性的不同，不断的重复气液平衡，从实现对co2原料混合物中co2的分离和提纯。
14、使用低浓度二氧化碳原料气回收装置的回收方法，包括如下步骤：
15、s1：来自干燥工序的常温的低浓度二氧化碳原料气，进入余冷回收器a回收低压不凝气余冷；
16、s2：余冷回收器a流出的低浓度二氧化碳原料气进入余冷回收器b内回收高压不凝气余冷；
17、s3：余冷回收器b流出的低浓度二氧化碳原料气进入精馏塔过热进料进行精馏；
18、s4：精馏塔塔釜得到合格的液体二氧化碳产品，精馏塔塔顶得到的高压不凝尾气进入余冷回收器b进行余冷回收；
19、s5：余冷回收器b流出的回热后的不凝尾气通过调节阀减压后流入余冷回收器a进一步回收余冷，再次回热后的不凝尾气去安全处放空。
20、低浓度二氧化碳过热进料的目的在于过热至饱和所放出的热量用于给精馏塔内下行的液体二氧化碳物料加热，以减少塔釜再沸器的外供再沸热量，从而实现不需要外在热源仅靠一级液相常温制冷剂就能实现充分的再沸。
21、优选的，步骤s3中，低浓度二氧化碳原料气在精馏塔内和通过第三段填料层内上行的气相二氧化碳物料汇合，然后在第二段填料层内与下行的液体二氧化碳物料进行传质传热，接着进入精馏塔中部冷凝段，进行一次冷凝，冷凝液全部重力回流至第二段填料层，气相二氧化碳物料上行进入第一段填料层内与下行的液体二氧化碳物料进行传质传热，出第一段填料层后上行至精馏塔塔顶冷凝段二次冷凝。
22、优选的，步骤s3中，来自制冷系统常温一级液态制冷剂作为再沸热源，进入精馏塔塔釜内置再沸器，对塔釜内液体二氧化碳物料进行加热再沸，制冷剂自身被过冷，接着经调节阀节流后去精馏塔中部冷凝段进行蒸发制冷，产生的一级气态制冷剂送入制冷系统进行压缩液化。
23、优选的，步骤s3中，来自制冷系统的饱和液体二氧化碳制冷剂经调节阀减压后去精馏塔塔顶冷凝段进行蒸发制冷，产生的气态二氧化碳制冷剂则送入制冷系统进行压缩液化。
24、由于采用上述技术方案，本专利技术具有以下有益效果：
25、低浓度二氧化碳原料经过余冷回收器a和余冷回收器b分别回收低压不凝气余冷和高压不凝气余冷，再过热进料进入精馏塔进行精馏，精馏后液体二氧化碳从底部回收，不凝气从顶部流入余冷回收器b和余冷回收器a进行再次余冷回收。低浓度二氧化碳过热进料的目的在于过热至饱和所放出的热量用于给精馏塔内下行的液体二氧化碳物料加热，以减少塔釜再沸器的外供再沸热量，从而实现不需要外在热源仅靠一级液相常温制冷剂就能实现充分的再沸。
26、具体有益效果如下：
27、(1)本专利技术工艺流程简洁，层次清晰，设备配置少。
28、(2)本专利技术设置了双余冷回收器，避免了高压、低温不凝气减压后产生干冰堵塞管道和设备。
29、(3)本专利技术采用了低温深冷工艺提高了co2收率，最高可达91.5％，最低88.5％，比现有技术co2回收率提高了～15个百分点。
30、(4)本专利技术优化了精馏塔进料位置，极大的减少了精馏过程的能耗(相对节能～20％)。
31、(5)把制液相冷剂作为再沸器的热源，过冷了液相制冷剂，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.低浓度二氧化碳原料气回收装置，其特征在于：包括余冷回收器A、余冷回收器B和精馏塔，低浓度二氧化碳原料先经过所述余冷回收器A和所述余冷回收器B进行初次余冷回收后进行过热进料进入所述精馏塔，所述精馏塔内的液体二氧化碳从底部设有的液体二氧化碳出口流出，所述精馏塔内的不凝气从顶部设有的不凝气出口流出至所述余冷回收器B和所述余冷回收器A进行进一步的余冷回收。
2.根据权利要求1所述低浓度二氧化碳原料气回收装置，其特征在于：所述精馏塔从上到下依次包括顶部冷凝段、一段填料层、中部冷凝段、二段填料层、三段填料层和内置再沸器，所述二段填料层和所述三段填料层之间设有精馏塔进气口，经过第一次余冷回收后的所述低浓度二氧化碳原料从所述精馏塔进气口进入所述精馏塔。
3.根据权利要求2所述低浓度二氧化碳原料气回收装置，其特征在于：所述精馏塔连接有制冷系统，所述制冷系统包括压缩机、一级液态制冷剂和液态二氧化碳制冷剂，所述一级液态制冷剂先对所述内置再沸器进行加热，再对所述中部冷凝段进行蒸发制冷，然后进入所述压缩机进行压缩液化。
4.根据权利要求3所述低浓度二氧化碳原料气回收
5.根据权利要求3所述低浓度二氧化碳原料气回收装置，其特征在于：所述液态二氧化碳制冷剂对所述顶部冷凝段进行蒸发制冷后进入所述压缩机内进行压缩液化。
6.根据权利要求2所述低浓度二氧化碳原料气回收装置，其特征在于：所述一段填料层、所述二段填料层和所述三段填料层内的填料为高效板波纹规整填料或高效表面改性不锈钢丝网规整填料。
7.使用如权利要求1所述低浓度二氧化碳原料气回收装置的回收方法，其特征在于：
8.根据权利要求所述使用低浓度二氧化碳原料气回收装置的回收方法，其特征在于：步骤S3中，低浓度二氧化碳原料气在精馏塔内和通过第三段填料层内上行物料汇合，然后在第二段填料层内与下行的液体二氧化碳物料进行传质传热，接着进入精馏塔中部冷凝段，进行一次冷凝，冷凝液全部重力回流至第二段填料层，气相二氧化碳物料上行进入第一段填料层内与下行的液体二氧化碳物料进行传质传热，出第一段填料层后上行至精馏塔塔顶冷凝段二次冷凝。
9.根据权利要求所述使用低浓度二氧化碳原料气回收装置的回收方法，其特征在于：步骤S3中，来自制冷系统常温一级液态制冷剂作为再沸热源，进入精馏塔塔釜内置再沸器，对塔釜内液体二氧化碳物料进行加热再沸，制冷剂自身被过冷，接着经调节阀节流后去精馏塔中部冷凝段进行蒸发制冷，产生的一级气态制冷剂送入制冷系统进行压缩液化。
10.根据权利要求所述使用低浓度二氧化碳原料气回收装置的回收方法，其特征在于：步骤S3中，来自制冷系统的饱和液体二氧化碳制冷剂经调节阀减压后去精馏塔塔顶冷凝段进行蒸发制冷，产生的气态二氧化碳制冷剂则送入制冷系统进行压缩液化。
...【技术特征摘要】
1.低浓度二氧化碳原料气回收装置，其特征在于：包括余冷回收器a、余冷回收器b和精馏塔，低浓度二氧化碳原料先经过所述余冷回收器a和所述余冷回收器b进行初次余冷回收后进行过热进料进入所述精馏塔，所述精馏塔内的液体二氧化碳从底部设有的液体二氧化碳出口流出，所述精馏塔内的不凝气从顶部设有的不凝气出口流出至所述余冷回收器b和所述余冷回收器a进行进一步的余冷回收。
2.根据权利要求1所述低浓度二氧化碳原料气回收装置，其特征在于：所述精馏塔从上到下依次包括顶部冷凝段、一段填料层、中部冷凝段、二段填料层、三段填料层和内置再沸器，所述二段填料层和所述三段填料层之间设有精馏塔进气口，经过第一次余冷回收后的所述低浓度二氧化碳原料从所述精馏塔进气口进入所述精馏塔。
3.根据权利要求2所述低浓度二氧化碳原料气回收装置，其特征在于：所述精馏塔连接有制冷系统，所述制冷系统包括压缩机、一级液态制冷剂和液态二氧化碳制冷剂，所述一级液态制冷剂先对所述内置再沸器进行加热，再对所述中部冷凝段进行蒸发制冷，然后进入所述压缩机进行压缩液化。
4.根据权利要求3所述低浓度二氧化碳原料气回收装置，其特征在于：所述内置再沸器与所述中部冷凝段之间连接有调节阀，所述一级液态制冷剂在所述内置再沸器被过冷后通过所述调节阀进入所述中部冷凝段。
5.根据权利要求3所述低浓度二氧化碳原料气回收装置，其特征在于：所述液态二氧化碳制冷剂对所述顶部冷凝段进行蒸发制冷后进入所述压缩...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐志飞，钟长孝，徐美南，张立群，沈明珠，
申请(专利权)人：杭州快凯高效节能新技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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