[发明专利]一种生产液体二氧化碳的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生产液体二氧化碳的方法。

背景技术

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不小的经济效益。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，低温液化法的工艺流程一般为：将二氧化碳原料气加压至1.5-3MPa后，与在液化条件下能够气化的制冷介质（如液氨、液体丙烯）换热，使二氧化碳气体液化，得到液体二氧化碳，其中，换热后的制冷介质再液化后循环使用。

发明内容

通过低温液化制备液体二氧化碳的工艺流程（如图5所示）中，一般将制冷介质膨胀冷却后与二氧化碳原料气进行换热，从而使二氧化碳原料气中的气体二氧化碳转变成为液体。本发明的发明人在研究过程中发现，膨胀后的制冷介质中通常含有20-25重量%的气体。然而，制冷介质是通过吸收二氧化碳原料气中的热量，由液体转变成为气体，将气体二氧化碳液化的。如果与二氧化碳原料气换热的制冷介质中气体含量过高，不仅会降低制冷效率，导致液体二氧化碳的产率降低，还增大了制冷介质的循环量，提高了能耗。

尽管可以通过提高膨胀前制冷介质的压力、或者通过降低膨胀比来减少膨胀后制冷介质中的气体含量，但是提高膨胀前制冷介质的压力必然会增加压缩做功，从而进一步提高能耗，降低膨胀比则可能会对制冷效率产生不利影响。

本发明的发明人针对上述问题进行了研究，发现：尽管与二氧化碳原料气换热后的制冷介质大部分已经转变成为气体，但是温度仍然较低，如果在将制冷介质进行膨胀前，用换热后的制冷介质进行冷却，在不额外使用冷却介质的条件下，就能够明显降低膨胀后的制冷介质中的气体含量，提高制冷效率，减少制冷介质的循环量，降低能耗。在此基础上完成了本发明。

本发明提供了一种生产液体二氧化碳的方法，该方法包括第一热交换步骤、第一膨胀步骤和液化步骤，

在所述第一热交换步骤中，将制冷介质与冷却介质进行换热，得到温度降低的制冷介质和温度升高的冷却介质；

在所述第一膨胀步骤中，将所述温度降低的制冷介质进行膨胀，得到膨胀后制冷介质；

在所述液化步骤中，将二氧化碳原料气流与所述膨胀后制冷介质进行换热，以将气体二氧化碳液化，得到含液体二氧化碳的物流和换热后制冷介质；

其中，将至少一部分所述换热后制冷介质作为所述冷却介质。

根据本发明的方法，膨胀后制冷介质具有降低的气体含量，制冷效率更高，因而可以降低制冷介质的循环量和能耗。

附图说明

图1用于说明本发明的生产液体二氧化碳的一种实施方式。

图2用于说明本发明的生产液体二氧化碳的一种优选的实施方式，该优选的实施方式包括第二膨胀步骤和第二气液分离步骤。

图3用于说明本发明的生产液体二氧化碳的另一种优选的实施方式，该优选的实施方式中，在再生步骤中，将第一气相物流作为再生介质使用。

图4用于说明本发明的生产液体二氧化碳的一种更为优选的实施方式，该更为优选的实施方式包括：（1）第二膨胀步骤和第二气液分离步骤；以及（2）在再生步骤中，将第一气相物流作为再生介质使用。

图5为用于说明对比例1生产液体二氧化碳的工艺流程，该工艺流程不包括第一热交换步骤。

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