專利名稱：二氧化碳分離和儲(chǔ)存裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種二氧化碳的減排裝置，特別涉及一種二氧化碳的物理分 離、冷卻和液態(tài)儲(chǔ)存裝置，屬于環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著人口的不斷增長和人類工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸?shù)牟粩喟l(fā)展，氣態(tài)二氧化碳 的排放量不斷增加，全球平均氣溫不斷上升。如果不采取積極的二氧化碳減排措施， 從現(xiàn)在起到2100年，全球的平均氣溫將繼續(xù)增加1.4°C 5.8°C，屆時(shí)南極洲冰川加速融 化，海平面將不斷上升以至威脅太平洋、印度洋上諸多島國的安全，并導(dǎo)致一些與溫暖 氣候有關(guān)的疾病如瘧病、登革熱的流行與蔓延，還可能誘發(fā)極差氣候如干旱和洪澇的頻 繁發(fā)生。全球氣溫的急劇升高已經(jīng)影響到多數(shù)人的生活以及少數(shù)人的生存?，F(xiàn)有的回收、分離和液化二氧化碳的途徑主要采用吸收、吸附、膜分離法，最 后以深冷獲得液化二氧化碳。不論采用何種分離和液化設(shè)備，均存在著能耗高、系統(tǒng)設(shè) 備復(fù)雜、投入費(fèi)用多、土建成本高、建設(shè)周期長的缺陷，尤其深冷液化裝置本身就有二 次污染問題。例如發(fā)電廠或冶煉廠進(jìn)行技術(shù)改造，采用物理性溶劑吸收排放的廢氣中 的二氧化碳，再經(jīng)過捕獲廢氣、初凈化、氣體分離、變壓吸附或變溫吸附、深冷液化等 工序，獲得液態(tài)二氧化碳。但是，采用這項(xiàng)技術(shù)回收二氧化碳要消耗電廠近1/3的電 力。同時(shí)深冷液化裝置是常由氟里昂及氨作為制冷工質(zhì)運(yùn)行，制冷劑的泄漏將產(chǎn)生二次 污染。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種制造成本低，系統(tǒng)集成模塊化、控制簡單、易于 操作、無需氟里昂及氨作為制冷工質(zhì)、可節(jié)約1/3耗能的二氧化碳分離和液化儲(chǔ)存裝置。本實(shí)用新型的目的通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)一種二氧化碳分離和儲(chǔ)存裝置，包括分離模塊、液化模塊和儲(chǔ)存模塊，所述分 離模塊包括凈化器、第一壓縮機(jī)、儲(chǔ)氣罐、第二壓縮機(jī)、制氮膜組、氮?dú)夤蕖⒅蒲跄?組、二氧化碳膜組；所述液化模塊包括輔助壓縮機(jī)、第一 (02儲(chǔ)氣罐、第二 co2儲(chǔ)氣 罐、超聲旋流分離器、數(shù)級(jí)渦流管、回流罐，儲(chǔ)存模塊包括冷卻器、冷氮罐、第一儲(chǔ)存 罐、第二儲(chǔ)存罐、屏蔽泵；所述分離模塊的凈化器通過第一壓縮機(jī)與儲(chǔ)氣罐相連，所述 儲(chǔ)氣罐輸出端通過制氮膜組與氮?dú)夤抟欢讼噙B，制氮膜組與制氧膜組、二氧化碳膜組順 次通過管線連接后通第二壓縮機(jī)一端，氮?dú)夤蘖硪欢寺?lián)通儲(chǔ)存模塊的冷氮罐，第二壓縮 機(jī)另一端分兩路分別通向液化模塊的數(shù)級(jí)渦流管、輔助壓縮機(jī)一端；所述輔助壓縮機(jī)另 一端連接第一 co2儲(chǔ)氣罐和第二 co2儲(chǔ)氣罐，第一 co2儲(chǔ)氣罐的一端連接超聲旋流分 離器，所述超聲旋流分離器串接數(shù)級(jí)渦流管，所述數(shù)級(jí)渦流管分別與回流罐相通，所述 超聲旋流分離器、第一 (02儲(chǔ)氣罐分別與儲(chǔ)存模塊的第一儲(chǔ)存罐相通；分離模塊的氮?dú)夤蕖?chǔ)存模塊的冷卻器與儲(chǔ)存模塊的冷氮罐相通，所述冷氮罐與第一儲(chǔ)存罐、第二儲(chǔ)存 罐相通，所述第二儲(chǔ)存罐與屏蔽泵相通。本實(shí)用新型的目的還可以通過以下技術(shù)措施來進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。前述的二氧化碳分離和儲(chǔ)存方法，其中所述液態(tài)二氧化碳溫度 為-14°C -16°C、壓強(qiáng)為2 2.1MPa、純度為95% 99%。本實(shí)用新型能從工業(yè)排放的混合氣體中分離出純氣態(tài)二氧化碳，利用空氣動(dòng)力 學(xué)、熱力學(xué)和流體力學(xué)原理，實(shí)現(xiàn)渦流膨脹制冷液化二氧化碳，從純氣體凝析分離出液 態(tài)二氧化碳。本實(shí)用新型密閉無泄漏，無需乙二醇、甲醇或吸附劑，無需氟里昂及氨作 為制冷工質(zhì)，結(jié)構(gòu)緊湊、簡單可靠且無轉(zhuǎn)動(dòng)部件，支持無人值守。采用本實(shí)用新型可大 幅度降低設(shè)備制造成本和運(yùn)行費(fèi)用，設(shè)備運(yùn)行的噪音小，能耗低、運(yùn)行平穩(wěn)、操作和安 裝維修方便，節(jié)約能源。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，可減少25%以上的投資和運(yùn)行成 本。整個(gè)裝置可集成為三大模塊，很方便地安裝在三只集裝箱內(nèi)，運(yùn)輸和組裝連接非常 便利，運(yùn)抵工廠接上輔助管道就立即運(yùn)行，免除了土建等工程的投資與施工。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)，將通過下面優(yōu)選實(shí)施例的非限制性說明進(jìn)行圖示和 解釋，這些實(shí)施例，是參照附圖僅作為例子給出的。

圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)簡圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。如圖1所示，本實(shí)用新型分成三個(gè)大模塊，即分離模塊1、液化模塊2和儲(chǔ)存模 塊3，可分別裝在三輛集裝箱卡車上。分離模塊1包括凈化器104、第一壓縮機(jī)803、儲(chǔ) 氣罐804、第二壓縮機(jī)805、制氮膜組806、氮?dú)夤?03、制氧膜組808、二氧化碳膜組 900 ；液化模塊2包括輔助壓縮機(jī)903、第一 C02儲(chǔ)氣罐129、第二 C02儲(chǔ)氣罐130、超聲 旋流分離器134、一級(jí)渦流管128、二級(jí)渦流管144、三級(jí)渦流管145、四級(jí)渦流管143、 回流罐120 ；儲(chǔ)存模塊3包括冷卻器1003、冷氮罐1005、第一儲(chǔ)存罐136、第二儲(chǔ)存罐 137、屏蔽泵135。分離模塊1的凈化器104通過第一壓縮機(jī)803與儲(chǔ)氣罐804相連，儲(chǔ)氣罐804 輸出端通過制氮膜組806與氮?dú)夤?03—端相連，制氮膜組806與制氧膜組808、二氧化 碳膜組900順次連接后通第二壓縮機(jī)805 —端，氮?dú)夤?03另一端通儲(chǔ)存模塊3的冷氮 罐1005，第二壓縮機(jī)805另一端分兩路分別通向液化模塊2的數(shù)級(jí)渦流管、輔助壓縮機(jī) 903 —端，輔助壓縮機(jī)903另一端連接第一 C02儲(chǔ)氣罐129，第一 C02儲(chǔ)氣罐129和第二 C02儲(chǔ)氣罐130相通，以擴(kuò)大二氧化碳的儲(chǔ)存量。第一 C02儲(chǔ)氣罐129 —端連接超聲旋 流分離器134，超聲旋流分離器134先后串接一級(jí)渦流管128、二級(jí)渦流管144、三級(jí)渦 流管145和四級(jí)渦流管143，前述一 四級(jí)渦流管分別與回流罐120相通，超聲旋流分離 器134、第一 C02儲(chǔ)氣罐129分別與儲(chǔ)存模塊3的第一儲(chǔ)存罐136相通。儲(chǔ)存模塊3的 冷卻器1003與儲(chǔ)存模塊3的冷氮罐1005相通，冷氮罐1005與第一儲(chǔ)存罐136、第二儲(chǔ)存 罐137相通，所述第二儲(chǔ)存罐137與屏蔽泵135相通。[0015]本實(shí)用新型的二氧化碳分離和液化儲(chǔ)存過程如下1)從發(fā)電廠或其他排放二氧化碳混合氣體的企業(yè)通過引風(fēng)管將二氧化碳混合氣 體從輸入口 100輸入凈化器104初級(jí)凈化，通過第一壓縮機(jī)803將二氧化碳混合氣體壓入 氣罐804冷卻和儲(chǔ)存。2)第二壓縮機(jī)805將冷卻和儲(chǔ)存的混合氣體加壓后輸入制氮膜組806，被分離出 的氮?dú)膺M(jìn)入氮?dú)夤?03，被分離出的剩余氣體進(jìn)入制氧膜組808，通過制氮膜組806分離 出的氧氣及其他氣體輸出它用，被分離出的剩余氣體二氧化碳和其他氣體進(jìn)入二氧化碳 膜組900，被二氧化碳膜組900分離出的其他氣體排放大氣，被分離出的純氣態(tài)二氧化碳 輸送到達(dá)液化模塊2，氮?dú)夤?03中的氮?dú)馔ㄟ^管線輸送到儲(chǔ)存模塊3。3)經(jīng)過以上制氮膜組806、制氧膜組808、二氧化碳膜組900三級(jí)膜組分離純化 的二氧化碳，先輸入液化模塊2的一級(jí)渦流管128中，通過渦流膨脹將氣體分為二股，一 股冷氣體順次通過二級(jí)渦流管144、三級(jí)渦流管145、四級(jí)渦流管143 ； 一股熱氣體傳給 回流罐120，然后返回到儲(chǔ)氣罐804再次利用。4)經(jīng)過數(shù)級(jí)渦流處理的二氧化碳溫度極低，出現(xiàn)了液相和氣相混合狀態(tài)，4)經(jīng)過數(shù)級(jí)渦流處理的二氧化碳溫度極低，出現(xiàn)了液相和氣相混合狀態(tài)，然后 再進(jìn)入超聲旋流分離器134，液態(tài)二氧化碳被分離并傳給儲(chǔ)存模塊3，氣態(tài)二氧化碳則到 達(dá)第一 C02儲(chǔ)氣罐129、第二 C02儲(chǔ)氣罐130，通過管線返回到分離模塊1的流程中再利用。5)在儲(chǔ)存模塊3的第一儲(chǔ)存罐136、第二儲(chǔ)存罐137儲(chǔ)存的液化二氧化碳可以通 過二氧化碳出口 1006直接輸出，或者通過屏蔽泵135泵出輸出給槽罐車運(yùn)走。而冷卻器 1003用來冷卻來自回流罐120的氣體，氮?dú)夤?03中的氮?dú)馔ㄟ^管線輸送到冷氮罐1005 進(jìn)行液化，液氮的冷量將作為冷源提供給二氧化碳分離、液化整個(gè)流程中需要冷卻的節(jié) 點(diǎn)使用采用本實(shí)用新型的裝置分離出的液態(tài)二氧化碳純度為95% 99%、溫度 為-14°C -16°C、壓強(qiáng)為2 2.1MPa，便于車船槽罐運(yùn)輸。本實(shí)用新型的二氧化碳分離過程能耗都很小，利用二氧化碳混合氣體分離出的 氮?dú)庵评?，符合?jié)能環(huán)保要求。除上述實(shí)施例外，本實(shí)用新型還可以有其他實(shí)施方式，凡采用等同替換或等效 變換形成的技術(shù)方案，均落在本實(shí)用新型要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種二氧化碳分離和儲(chǔ)存裝置，其特征在于，包括分離模塊、液化模塊和儲(chǔ)存 模塊，所述分離模塊包括凈化器、第一壓縮機(jī)、儲(chǔ)氣罐、第二壓縮機(jī)、制氮膜組、氮?dú)?罐、制氧膜組、二氧化碳膜組；所述液化模塊包括輔助壓縮機(jī)、第一 CO2儲(chǔ)氣罐、第二 CO2儲(chǔ)氣罐、超聲旋流分離器、數(shù)級(jí)渦流管、回流罐，儲(chǔ)存模塊包括冷卻器、冷氮罐、 第一儲(chǔ)存罐、第二儲(chǔ)存罐、屏蔽泵；所述分離模塊的凈化器通過第一壓縮機(jī)與儲(chǔ)氣罐相 連，所述儲(chǔ)氣罐輸出端通過制氮膜組與氮?dú)夤抟欢讼噙B，制氮膜組與制氧膜組、二氧化 碳膜組通過管線順次連接后通第二壓縮機(jī)一端，氮?dú)夤蘖硪欢送▋?chǔ)存模塊的冷氮罐，第 二壓縮機(jī)另一端分兩路分別通向液化模塊的數(shù)級(jí)渦流管、輔助壓縮機(jī)一端；所述輔助壓 縮機(jī)另一端連接第一 CO2儲(chǔ)氣罐和第二 CO2儲(chǔ)氣罐，第一 CO2儲(chǔ)氣罐一端連接超聲旋流 分離器，所述超聲旋流分離器串接數(shù)級(jí)渦流管，所述數(shù)級(jí)渦流管分別與回流罐相通，所 述超聲旋流分離器、第一 CO2儲(chǔ)氣罐分別與儲(chǔ)存模塊的第一儲(chǔ)存罐相通；分離模塊的氮 氣罐、儲(chǔ)存模塊的冷卻器與儲(chǔ)存模塊的冷氮罐相通，所述冷氮罐與第一儲(chǔ)存罐、第二儲(chǔ) 存罐相通，所述第二儲(chǔ)存罐與屏蔽泵相通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化碳分離和儲(chǔ)存裝置，其特征在于所述第一儲(chǔ)存 罐、第二儲(chǔ)存罐儲(chǔ)存的液態(tài)二氧化碳溫度為-14°C -16°c，壓強(qiáng)為2 2.1MPa。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化碳分離和儲(chǔ)存裝置，其特征在于所述液態(tài)二氧化 碳純度為95% 99%。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種二氧化碳分離和儲(chǔ)存裝置，包括分離模塊、液化模塊和儲(chǔ)存模塊；分離模塊包括凈化器、第一壓縮機(jī)、儲(chǔ)氣罐、第二壓縮機(jī)、制氮膜組、氮?dú)夤蕖⒅蒲跄そM、二氧化碳膜組；液化模塊包括輔助壓縮機(jī)、第一、第二CO2儲(chǔ)氣罐、超聲旋流分離器、數(shù)級(jí)渦流管、回流罐，儲(chǔ)存模塊包括冷卻器、冷氮罐、第一、第二儲(chǔ)存罐、屏蔽泵。本實(shí)用新型無需乙二醇、甲醇或吸附劑，無需氟里昂及氨作為制冷工質(zhì)。結(jié)構(gòu)緊湊、簡單可靠且無轉(zhuǎn)動(dòng)部件，可大幅度降低二氧化碳分離和儲(chǔ)存裝置的制造和運(yùn)行成本，設(shè)備運(yùn)行噪音小、能耗低、節(jié)能、操作和安裝維修方便。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型可減少25％以上的投資和運(yùn)行成本。
文檔編號(hào)C01B31/20GK201799206SQ20102028439
公開日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2010年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月6日
發(fā)明者毛恒松, 沈少鋒 申請(qǐng)人:鎮(zhèn)江漢龍環(huán)?？萍加邢薰?br>