[发明专利]用于液化来自燃烧设备的烟道气的方法和设备

说明书

背景

本公开涉及用于液化包含在烟道气中的CO₂的方法和装置。

从燃烧烟道气中产生CO₂的大多数低温方法使用具有两个或更多个分离级的传统分离方案。在图1中，这种设备显示为框图。

在图1和2中，在烟道气流以及CO₂的各点处的温度和压力由所谓的旗标指示。下面在表中对属于各个旗标的温度和压力进行汇编。对本领域技术人员显而易见的是，这些温度和压力意图为示例。它们可取决于烟道气的成分、环境温度和液态CO₂的要求的纯度而改变。

烟道气在第一压缩机1中被压缩。这个压缩可为多级压缩过程，其中，各个压缩级之间有冷却器和水分离器(未显示)从烟道气中分离出大部分水蒸汽(相应地，水)。

在图1中，烟道气流标有参考标号3。当被第一压缩机1排出时，烟道气具有显著地高于环境温度的温度，并且然后被第一冷却器5冷却到大约13℃。压力为大约35.7巴。

通过适当的干燥过程，例如在干燥机7中干燥吸附，仍然包含在烟道气流3中的水分从水中脱离出来，并且随后被传送到第一分离级9。这个第一分离级9包括第一热交换器11和第一分离鼓13。第一热交换器11用于冷却烟道气流3。由于这个冷却，包含在烟道气流3中的CO₂发生部分冷凝。因此，烟道气流3作为两相混合物而进入第一分离鼓13。在那里借助于重力来分离烟道气流的液相和气相。在第一分离鼓中，压力为大约34.7巴，并且温度为-19℃(参看旗标编号5)。

在第一分离鼓13的底部处，液态CO₂被抽出，并且通过第一减压阀15.1而膨胀到大约18.4巴的压力(参看参考编号3.1)。这会产生介于-22℃和-29℃之间的温度的CO₂(参看旗标编号10)。烟道气的部分CO₂流3.1在第一热交换器11中被烟道气流3加热且蒸发。在第一热交换器11的出口处，部分流3.1具有大约25℃的温度和大约18巴的压力(参看旗标编号11)。

当随后在第一分离鼓13的头部处抽出第二部分流3.2时，变得清楚的是，从第一分离鼓13中以气态抽出的这个部分流3.2在第二热交换器17中冷却且部分地冷凝。之后，还作为两相混合物而存在的这个部分流3.2被传送到第二分离鼓19。第二热交换器17和第二分离鼓19是第二分离级21的主要构件。

在第二分离鼓19中，在部分流3.2的液相和气相之间再次发生由重力支持的分离。在第二分离鼓19中，存在大约34.3巴的压力和大约-50℃的温度(参看旗标编号11)。

第二分离鼓19中的气相(即所谓的废气23)在第二分离鼓19的头部处被抽出，在第二减压阀15.2中膨胀到大约17巴，使得其冷却到大约-54℃。

在图中，废气标有参考标号23。废气23流过第二热交换器17，从而冷却逆流中的烟道气3.2。

在第二分离鼓19的底部处，液态CO₂被抽出，并且在第三减压阀15.3中膨胀到大约17巴，使得其也达到-54℃的温度(参看旗标编号7a)。这个部分流3.3也被传送到第二热交换器17。在其中，液态CO₂的一部分蒸发，并且部分流3.3.1被从第二热交换器19中抽出，在第四减压阀15.4中膨胀到大约5巴至10巴，使得这里也达到-54℃的温度(参看旗标编号7b)，并且再次被传送到第二热交换器17。

在部分流3.3.1流过第二热交换器17之后，部分流3.3.1与部分流3.3聚集在一起，并且被传送到第一热交换器11。在第一热交换器11的入口处，这个部分流具有大约5巴至10巴的压力，以及-22℃至-29℃的温度(参看旗标编号14)。

这个部分流3.3在第一热交换器11中吸收热，使得在第一热交换器11的出口处，部分流3.3具有大约-7℃的温度，以及大约5巴至10巴的压力。第三部分流3.3在第一压缩机级处被传送到第二压缩机25，而具有大约18巴的压力的部分流3.1则被传送到在图1中显示的三级压缩机25处的第二压缩机级。

在图1中未显示在第二压缩机25的各级之间的中间冷却器和用于经压缩的CO₂的后冷却器。

在第二压缩机25的出口处，经压缩的CO₂具有介于60巴和110巴之间的压力，以及80℃至130℃的温度。在后冷却器(未显示)中，CO₂冷却到环境温度。