一种二氧化碳脱水分离设备的制作方法

1.本发明涉及脱水设备，更具体地说，涉及一种二氧化碳脱水分离设备。


背景技术：

2.二氧化碳是一种众所周知的气体，其存在于大气中。通过发酵过程、石灰石煅烧、以及碳和碳化合物的所有形式的燃烧过程，将大量的二氧化碳释放到大气中。近几十年来，由于温室效应会使未来的气候发生变化，从而造成环境问题，因此，人们对二氧化碳排放的关注逐渐提高。
3.二氧化碳常与水蒸气共存，因此需要分离净化才能得到纯净的二氧化碳，而在现有的二氧化碳提纯工艺中，通常先将二氧化碳原料气进行压缩后再冷凝，但是因为二氧化碳原料气中含水量较大，在二氧化碳原料气进入下一工段的冷凝器中进行冷凝时，二氧化碳原料气中的水分会在零度以下工况结冰，从而使冷凝器管束出现冰堵的现象，进而影响冷凝器的冷凝效率，使冷凝出的二氧化碳原料气中仍然含有较多的水分。此外，操作人员也需每隔一段时间对冷凝器管束中出现的冰块进行清除，这极大地影响了冷凝工序的连续进行。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本发明的目的是提供一种二氧化碳脱水分离设备，有效地解决了二氧化碳原料气中含有大量水汽的问题，经氨预冷装置和分离装置处理的二氧化碳原料气中的水分降低至10ppm以内，实现了二氧化碳原料气中水分的除去，使后续冷凝工序可连续进行。
5.本发明的上述技术目的，是通过以下技术方案得以实现的，一种二氧化碳脱水分离设备，包括：
6.气体压缩装置，所述气体压缩装置连接有二氧化碳原料气的出口；
7.氨预冷装置，所述氨预冷装置包括氨预冷器和为所述氨预冷器提供液氨的液氨循环装置，所述氨预冷器与所述气体压缩装置相连接，所述氨预冷器与所述液氨循环装置相连接；
8.分离装置，所述分离装置包括气液分离器和与所述气液分离器相连接的分子筛吸附塔，所述气液分离器与所述氨预冷器相连接。
9.在其中一个实施例中，所述氨预冷器为管板式换热器，所述氨预冷器的管程介质为二氧化碳原料气，所述氨预冷器的壳程介质为液氨。
10.在其中一个实施例中，所述液氨循环装置包括依次通过管线连接的冰机、冷凝器和液氨罐，所述液氨罐与所述氨预冷器的壳程进口通过管线相连接，所述冰机与所述氨预冷器的壳程出口通过管线相连接。
11.在其中一个实施例中，所述液氨罐和所述氨预冷器的壳程进口之间的管线上、所述冰机与所述氨预冷器的壳程出口之间的管线上分别设置有气压调节阀。
12.在其中一个实施例中，所述气液分离器内还设置有丝网除沫装置，所述丝网除沫装置设置在所述气液分离器的进口上方。
13.在其中一个实施例中，所述丝网除沫装置包括丝网除沫器和与所述气液分离器内壁相固定的上固定件和下固定件，所述丝网除沫器包括第一除沫网，所述第一除沫网设置有多个，多个所述第一除沫网以同一方向倾斜设置在所述上固定件和下固定件之间，多个所述第一除沫网之间水平设置有第二除沫网。
14.在其中一个实施例中，所述第一除沫网和所述第二除沫网由至少两个单层丝网叠加而成。
15.在其中一个实施例中，所述第一除沫网与水平面的夹角为30～80
°
。
16.在其中一个实施例中，所述分子筛吸附塔中共填铺有四层，从下至上依次为活性炭层、分子筛层、惰性瓷球层和不锈钢滤网层。
17.在其中一个实施例中，所述分子筛吸附塔的出口处设置有用于监测二氧化碳气体浓度的气体检测传感器。
18.本发明的优点在于：
19.(1)本发明中的二氧化碳原料气进入氨预冷装置中并与氨预冷装置中的液氨换热后，使二氧化碳原料气中的绝大部分水分液化，随后二氧化碳原料气进入气液分离器和分子筛吸附塔经丝网除沫装置和填料进一步地脱水和干燥，最终实现了二氧化碳原料气中的水分含量由2000ppm左右降低至10ppm以内，实现了二氧化碳原料气中水分的去除，使后续冷凝工序可连续进行。
20.(2)本发明中的丝网除沫器极大地增加了丝网除沫器与二氧化碳原料气的接触面积，同时有效地延长了丝网除沫器与二氧化碳原料气的接触时间，从而提高气液分离效率，能够有效过滤二氧化碳原料气中的雾状液体。
21.(3)本发明采用液氨循环装置实现了液氨的闭合循环，可为氨预冷器持续地提供液氨，实现了二氧化碳原料气预冷的连续进行。
22.(4)本发明的分子筛吸附塔共铺设有四层，从下至上依次为活性炭层、分子筛层、惰性瓷球层和不锈钢滤网层，具有极强的水分吸附和干燥能力，可有效地将二氧化碳原料气中的水分含量从100ppm左右降低至10ppm以内。
附图说明
23.图1为本发明的结构示意图；
24.图2为本发明中氨预冷装置的结构示意图；
25.图3为本发明中液氨循环装置的结构示意图；
26.图4为本发明中丝网除沫装置的主视图；
27.图5为本发明中丝网除沫器的主视图；
28.图6为本发明中分子筛吸附塔的结构示意图。
29.图中，1.气体压缩装置；2.氨预冷装置；21.氨预冷器；22.液氨循环装置；221.冰机；222.冷凝器；223.液氨罐；224.气压调节阀；3.气液分离器；31.丝网除沫装置；32.丝网除沫器；33.上固定件；34.下固定件；35.第一除沫网；36.第二除沫网；4.分子筛吸附塔；41.活性炭层；42.分子筛层；43.惰性瓷球层；44.不锈钢滤网层；5.气体检测传感器。
具体实施方式
30.如图1所示，一种二氧化碳脱水分离设备，包括气体压缩装置1、氨预冷装置2和分离装置，气体压缩装置1的进口与二氧化碳原料气的出口通过管线相连接，氨预冷装置2包括氨预冷器21和为氨预冷器21提供液氨的液氨循环装置22，氨预冷器21和液氨循环装置22相连接，气体压缩装置1的出口与氨预冷器21的管程进口通过管线相连接，分离装置包括气液分离器3和分子筛吸附塔4，氨预冷器21的管程出口与气液分离器3的进口通过管线相连接，分子筛吸附塔4的进口与气液分离器3的出口通过管线相连接，分子筛吸附塔4的出口与下一冷凝工序相连接。
31.进一步地，氨预冷器21为管板式换热器，氨预冷器21的管程介质为二氧化碳原料气，氨预冷器21的壳程为液氨。与氨预冷器21管程进口和出口相连接的接管的尺寸为dn200，接管材料为5083-h112。与氨预冷器21壳程进口相连接的接管的尺寸为dn40，与氨预冷器21壳程出口相连接的接管的尺寸为dn125，接管材料为5083-h112。二氧化碳原料气从氨预冷器21的管程进口进入氨预冷器21中并从氨预冷器21的管程出口流出，液氨从氨预冷器21的壳程进口进入并从氨预冷器21的壳程出口以气体形式流出，二氧化碳原料气经过氨预冷器21换热后，温度从30～35℃降至5℃左右，二氧化碳原料气中的大部分水分以液体的状态从二氧化碳原料气中析出。
32.进一步地，如图2所示，液氨循环装置22包括依次通过管线连接的冰机221、冷凝器222和液氨罐223，液氨罐223的出口与氨预冷器21的壳程进口通过管线相连接，氨预冷器21的壳程出口与冰机221通过管线相连接。液氨罐223和氨预冷器21壳程进口之间的管线上、冰机221与氨预冷器21壳程出口之间的管线上还设置有气压调节阀224。气氨经冰机221压缩提压后，进入冷凝器222中，经过冷凝器222冷却将气氨冷凝为液氨，随后液氨通过管线进入液氨罐223中进行收集、储存。
33.进一步地，氨预冷器21的材质为不锈钢304/cs，氨预冷器21的体积容积为4.5m3，换热面积为77m2；气液分离器3的材质为不锈钢304，气液分离器3的体积容积为3m3。
34.进一步地，气液分离器3内还设置有丝网除沫装置31，丝网除沫装置31设置在气液分离器3进口的上方。丝网除沫装置31包括丝网除沫器32和与气液分离器3内壁相固定的上固定件33、下固定件34，丝网除沫器32包括多个第一除沫网35，多个第一除沫网35以同一方向倾斜设置在上固定件33和下固定件34之间，多个所述第一除沫网35之间水平设置有第二除沫网36。
35.进一步地，第一除沫网35与水平面的夹角为30～80
°
，第一除沫网35和第二除沫网36由至少两个单层丝网叠加而成。在本实施例中，第一除沫网35和第二除沫网36由两个单层丝网叠加而成。具体而言，丝网除沫器32极大地增加了二氧化碳原料气与丝网的接触面积，有效提高气液分离效率，有效地起到了过滤雾状液体的作用。经氨预冷器21预冷的二氧化碳原料气进入气液分离器3中，二氧化碳原料气自下而上流动，气体中所含有的大液滴碰到第一除沫网35和第二除沫网36会积聚在除沫网表面，待积聚到一定程度时，液滴的积聚物顺着第一除沫网35和第二除沫网36向下滑落，不会被二氧化碳原料气大量夹带到除沫网层之上，进而起到了过滤雾状液体的作用。当二氧化碳原料气从丝网除沫器32四周边缘通过时，二氧化碳原料气主要穿过一次第一除沫网35，当二氧化碳气体从丝网除沫器32稍中心通过时，二氧化碳原料气以第一除沫网35-第二除沫网36-第一除沫网35的方式通过丝网
除沫器32，实现了二氧化碳原料气多次通过丝网的效果，从而极大地增加了二氧化碳原料气与第一除沫网35和第二除沫网36的接触面积和接触时间，有效提高气液分离效率。
36.进一步地，分子筛吸附塔4共填铺有四层，从下至上依次为活性炭层41、分子筛层42、惰性瓷球层43和不锈钢滤网层44，分子筛层42采用5a分子筛。分子筛吸附塔4用于进一步吸附和干燥二氧化碳原料气中的水分，可将二氧化碳原料气中的水分含量由100ppm左右降低至10ppm以内。
37.进一步地，气体压缩装置1为二氧化碳压缩机。
38.进一步地，分子筛吸附塔4的出口处设置有用于监测二氧化碳气体浓度的气体检测传感器5。
39.本发明的工作原理为：二氧化碳原料气出口处的二氧化碳压力为2.5mpa，温度为30～35℃，二氧化碳原料气先进入气体压缩装置1中进行压缩，随后进入氨预冷装置2中并与氨预冷装置2中的液氨进行换热，二氧化碳原料气换热后由30～35℃降低至5℃左右，使二氧化碳原料气中的绝大部分水分液化，此时二氧化碳原料气中的水蒸气大部分冷凝成冷凝水，二氧化碳原料气中的水分含量由约2000ppm降低至约100ppm，随后二氧化碳原料气进入气液分离器3中经丝网除沫装置31过滤除去雾状液体，随后再进入分子筛吸附塔4，进行进一步地干燥和吸附，使二氧化碳原料气中的水分含量降低至10ppm以内，从而实现了二氧化碳原料气中水分的去除，避免后续二氧化碳原料气进入冷凝工序中中，使冷凝器管束出现冰堵的情况。
40.对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

技术特征：
1.一种二氧化碳脱水分离设备，其特征在于，包括：气体压缩装置(1)，所述气体压缩装置(1)连接有二氧化碳原料气的出口；氨预冷装置(2)，所述氨预冷装置(2)包括氨预冷器(21)和为所述氨预冷器(21)提供液氨的液氨循环装置(22)，所述氨预冷器(21)与所述气体压缩装置(1)相连接，所述氨预冷器(21)与所述液氨循环装置(22)相连接；分离装置，所述分离装置包括气液分离器(3)和与所述气液分离器(3)相连接的分子筛吸附塔(4)，所述气液分离器(3)与所述氨预冷器(21)相连接。2.根据权利要求1所述的二氧化碳脱水分离设备，其特征在于，所述氨预冷器(21)为管板式换热器，所述氨预冷器(21)的管程介质为二氧化碳原料气，所述氨预冷器(21)的壳程介质为液氨。3.根据权利要求1所述的二氧化碳脱水分离设备，其特征在于，所述液氨循环装置(22)包括依次通过管线连接的冰机(221)、冷凝器(222)和液氨罐(223)，所述液氨罐(223)与所述氨预冷器(21)的壳程进口通过管线相连接，所述冰机(221)与所述氨预冷器(21)的壳程出口通过管线相连接。4.根据权利要求3所述的二氧化碳脱水分离设备，其特征在于，所述液氨罐(223)和所述氨预冷器(21)壳程进口之间的管线上、所述冰机(221)和所述氨预冷器(21)壳程出口之间的管线上分别设置有气压调节阀(224)。5.根据权利要求1所述的二氧化碳脱水分离设备，其特征在于，所述气液分离器(3)内还设置有丝网除沫装置(31)，所述丝网除沫装置(31)设置在所述气液分离器(3)的进口上方。6.根据权利要求5所述的二氧化碳脱水分离设备，其特征在于，所述丝网除沫装置(31)包括丝网除沫器(32)和与所述气液分离器(3)内壁相固定的上固定件(33)和下固定件(34)，所述丝网除沫器(32)包括第一除沫网(35)，所述第一除沫网(35)设置有多个，多个所述第一除沫网(35)以同一方向倾斜设置在所述上固定件(34)和下固定件(34)之间，多个所述第一除沫网(35)之间水平设置有第二除沫网(36)。7.根据权利要求6所述的二氧化碳脱水分离设备，其特征在于，所述第一除沫网(35)和所述第二除沫网(36)由至少两个单层丝网叠加而成。8.根据权利要求6所述的二氧化碳脱水分离设备，其特征在于，所述第一除沫网(35)与水平面的夹角为30～80
°
。9.根据权利要求1所述的二氧化碳脱水分离设备，其特征在于，所述分子筛吸附塔(4)中共填铺有四层，从下至上依次为活性炭层(41)、分子筛层(42)、惰性瓷球层(43)和不锈钢滤网层(44)。10.根据权利要求1所述的二氧化碳脱水分离设备，其特征在于，所述分子筛吸附塔(4)的出口处设置有用于监测二氧化碳气体浓度的气体检测传感器(5)。

技术总结
本发明涉及脱水设备，更具体地说，涉及一种二氧化碳脱水分离设备。二氧化碳脱水分离设备包括气体压缩装置、氨预冷装置和分离装置，气体压缩装置连接有二氧化碳原料气的出口；氨预冷装置包括氨预冷器和为氨预冷器提供液氨的液氨循环装置，氨预冷器与气体压缩装置相连接，氨预冷器与液氨循环装置相连接；分离装置包括气液分离器和与气液分离器相连接的分子筛吸附塔，气液分离器与氨预冷器相连接。本发明有效地解决了二氧化碳原料气中含有大量水汽的问题，可将二氧化碳原料气中的水分降低至10ppm以内，实现了二氧化碳原料气中水分的除去，使后续冷凝工序可连续进行。使后续冷凝工序可连续进行。使后续冷凝工序可连续进行。


技术研发人员：吴丽嫦
受保护的技术使用者：茂名华粤华源气体有限公司
技术研发日：2021.12.30
技术公布日：2022/3/8