[发明专利]用于净化富含二氧化碳的流的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于净化富含二氧化碳的流的方法和设备。

背景技术

富含二氧化碳的流包括至少20%vol.（按体积计）的二氧化碳，甚至至少40%vol.的二氧化碳，甚至至少50%vol.的二氧化碳，或者甚至至少60%vol.或至少70%vol.的二氧化碳。

该流在用于净化富含二氧化碳的流的设备中被冷却和部分地冷凝。由此形成的液相中的二氧化碳增浓，气相中的至少一种较轻组分增浓，该较轻组分可以是氧、氮、氩、一氧化碳、氢、甲烷、及类似物，这取决于待被净化的流的组成。

从WO-A-20090007937已知的用于净化富含二氧化碳的流的设备包括数个相分离器，其中两个串联连接。

发明内容

根据本发明，该设备可包括至少两个相分离器，所述相分离器在不同的压力下操作以便改进分离效率。

根据本发明的主题，提供了一种用于净化流的方法，所述流富含二氧化碳并且包含至少一种比二氧化碳轻的杂质，在所述方法中：

i)所述流在热交换器中冷却并部分地冷凝；

ii)所述部分冷凝的流被传送至在第一压力下操作的第一相分离器；

iii)来自第一相分离器的气体被再加热、压缩、冷却然后被传送至第二相分离器，第二相分离器在高于第一压力的第二压力下操作；

iv)来自第一相分离器的第一液体被减压且被传送至在低于第一压力的压力下操作的腔室；

v)源自第二相分离器的第二液体或由第二液体得到的第三液体被减压且被传送至腔室；以及

vi)富含二氧化碳的经净化的液体离开腔室。

被从第一相分离器传送至腔室的液体可由与第三液体混合的第一液体组成，如图3所示。第三液体由第二液体在第一相分离器中通过分离得到。

根据其他可选的特征：

-第二液体可选地在热交换器中被再加热，然后在阀中减压至腔室的压力且被传送至腔室，

-由于第二相分离器在第二液体进入热交换器的入口上方的定位导致的静液压，第二相分离器在低于第二液体进入热交换器的入口的压力下操作，

-第二液体首先减压至介于第二压力和腔室的压力之间的中间压力，并且随后减压至腔室的压力，

-第二液体减压至第一压力并被传送至第一相分离器，由第二液体得到的第三液体被从第一相分离器传送至腔室，

-该方法生成富含二氧化碳的液态最终产品，

-腔室是相分离器，

-腔室是蒸馏塔或洗涤塔，

-压缩机的入口温度大致等于将要在热交换器中被冷却的流的入口温度。

根据本发明的另一个主题，提供了一种用于净化流的设备，所述流富含二氧化碳并且包含至少一种比二氧化碳轻的杂质，所述设备包括腔室、压缩机、第一相分离器、第二相分离器、热交换器、用于将待冷却的富含二氧化碳的流传送至热交换器的管道、用于将经冷却的流从热交换器输送至第一相分离器的管道、用于将来自第一相分离器的气体输送至热交换器以便再加热的装置、用于将所述气体从热交换器输送至压缩机的装置、用于将气体从压缩机输送至热交换器的管道、用于将经压缩的气体从热交换器输送至第二相分离器的管道、用于将第一液体从第一相分离器输送至腔室的管道、用于在腔室的上游使第一液体减压的阀、用于使富含二氧化碳的经净化的液体从腔室离开的管道，以及

i）用于从第二相分离器提取第二液体并用于将所述第二液体输送至腔室的装置，以及用于在腔室的上游使第二液体减压的阀；或者

ii）用于从第二相分离器提取第二液体并用于将第二液体传送至第一相分离器的管道、用于将由第二液体得到的第三液体从第一相分离器输送至腔室的管道、以及用于在腔室的上游使第三液体减压的阀。

根据其他可选的特征：

-用于从第二相分离器提取第二液体并用于将第二液体输送至腔室的所述装置包括连接于热交换器的入口位置和第二相分离器的管道，以及连接于热交换器的中间位置和腔室的管道，

-热交换器的入口位置位于从第二相分离器提取第二液体的位置下方，

-该设备包括用于将第二液体的压力减小至比第二相分离器的操作压力低的中间压力的装置，以及用于将第二液体或由第二液体得到的第三液体的压力减小至腔室的压力的装置，

-该设备包括将第二相分离器连接到第一相分离器以便使液体能够通过的装置，

-腔室是蒸馏塔或洗涤塔，

-腔室是第三分离容器。

来自第一相分离器的气体可被压缩至较高的压力并且可选地在相同温度下再凝结。