[发明专利]二氧化碳的纯化

权利要求书

1.一种从不纯的液体二氧化碳中脱除选自氧气和一氧化碳的第一杂质的方法，所述方法包括：

在传质分离塔系统中分离所述不纯的液体二氧化碳，产生富集第一杂质的塔顶蒸汽和富集二氧化碳的塔底液体；和

通过与粗二氧化碳流体间接热交换再沸一部分所述富集二氧化碳的塔底液体，来为所述塔系统产生富集二氧化碳的蒸汽和冷却的粗二氧化碳流体；

其中所述不纯的液体二氧化碳比所述粗二氧化碳流体的二氧化碳浓度高。

2.根据权利要求1的方法，其中所述不纯的液体二氧化碳来源于所述冷却的粗二氧化碳流体。

3.根据权利要求2的方法，包括：

通过间接热交换进一步冷却至少一部分所述冷却的粗二氧化碳流体，以产生部分冷凝的粗二氧化碳流体；和

相分离至少一部分所述部分冷凝的粗二氧化碳流体，以产生所述不纯的二氧化碳液体和贫二氧化碳的蒸汽。

4.根据权利要求1的方法，其中所述的粗二氧化碳流体包含至少约60mol％的二氧化碳。

5.根据权利要求1的方法，其中所述不纯的二氧化碳液体包含至少约90mol％的二氧化碳。

6.根据权利要求3的方法，其中所述塔系统的操作压力比所述不纯的二氧化碳液体的压力低，所述的方法包括：

在输送所述不纯的液体二氧化碳到所述塔系统之前降低所述不纯液体二氧化碳的压力到大约所述塔系统的操作压力而不形成固体的二氧化碳。

7.根据权利要求6的方法，其中为了避免在压力降低过程中形成固体的二氧化碳，通过间接热交换暖化所述含杂质二氧化碳。

8.根据权利要求3的方法，包括通过间接热交换蒸发一部分富集二氧化碳的塔底液体或由其产生的液体二氧化碳，以提供至少一部分该方法所需的冷负荷。

9.根据权利要求8的方法，包括：

膨胀至少第一部分所述富集二氧化碳的塔底液体以产生在第一压力下的膨胀的第一部分；和

通过间接热交换蒸发所述膨胀的第一部分以提供该方法所需的一部分冷负荷并产生二氧化碳气体。

10.根据权利要求9的方法，其中第一压力是从约二氧化碳的三相点压力到约15bar。

11.根据权利要求9的方法，包括：

膨胀至少一份另外部分所述富集二氧化碳的塔底液体以产生至少一份压力比所述第一压力高的膨胀的另外部分；和

通过间接热交换蒸发至少一部分的至少一份膨胀的另外部分以提供该方法所需的至少一部分剩余的冷负荷并产生二氧化碳气体。

12.根据权利要求11的方法，其中至少一份膨胀的另外部分的压力是从约二氧化碳的三相点压力到约20bar。

13.根据权利要求11的方法，其中只有一份另外部分。

14.根据权利要求11的方法，其中有两份膨胀到不同压力的另外部分。

15.根据权利要求3的方法，包括：

通过间接热交换暖化至少一部分所述贫二氧化碳蒸汽以产生贫二氧化碳气体；

通过间接热交换预热至少一部分所述的贫二氧化碳气体以产生预热的贫二氧化碳气体；和

膨胀至少一部分所述预热的贫二氧化碳气体以产生膨胀的贫二氧化碳气体；其中预热所述贫二氧化碳气体所需的至少一部分热量由回收污染的二氧化碳气体的压缩热提供。

16.根据权利要求1的方法，其中方法所需的至少大部分冷负荷由蒸发富集二氧化碳的塔底液体提供。

17.根据权利要求1的方法，其中该方法所需的全部冷负荷是由工艺流之间的间接热交换内部提供。

18.根据权利要求1的方法，包括：

通过间接热交换暖化至少一部分所述富集第一杂质的塔顶蒸汽以产生暖化的富集第一杂质的气体；

压缩至少一部分所述暖化的富集第一杂质气体以产生压缩的富集第一杂质的气体；

将至少一部分所述压缩的富集第一杂质的气体和污染的二氧化碳进料气体混合形成所述的粗二氧化碳气体；和

在给塔系统提供再沸之前，通过间接热交换冷却至少一部分所述粗二氧化碳气体。