專利名稱：用于凈化氣體流的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在單一壓縮機中壓縮至少兩股氣體流的方法，以及其在用于凈化以二氧化碳作為主組分之一的氣體流的方法中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
處理CO2的一種手段涉及通過部分冷凝凈化通常包含多于30mol%C02的富CO2流。富含CO2的氣體流通常在凈化單元的出口處在不同壓力下回收。因此，所回收的每股流在與回收的其它流混合之前在中間壓縮機中被壓縮至在最高壓力下回收的流的壓力，以便在最終壓縮機中壓縮。最終壓縮機因此通常接收由離開中間壓縮機的數(shù)股流的混合物形成的流。但是，中間壓縮機可能出故障。因此需要確保最終壓縮機進口處分子的突然損失不會使最終壓縮機故障，該故障將導(dǎo)致來自各個源的所有分子的損失。應(yīng)指出，從一個壓縮機提供數(shù)股氣體流的壓縮之時起就可能面對該問題。實際上，如果氣體流之一的源突然用盡，則需要能夠處理壓縮機進口處分子的突然損失。法國專利申請N0.2877939公開了一種利用單一壓縮機壓縮至少兩股氣體流的方法，其中至少一股氣體流在被引入壓縮機之前被引入緩沖罐。法國專利申請N0.2918579公開了一種用于凈化二氧化碳的方法，其中富含二氧化碳的液化流在至少兩個壓力水平下蒸發(fā)以產(chǎn)生兩股氣體流；較低壓力下的氣體流然后被壓縮，然后與第二流混合，然后將混合物引入最終壓縮機。還應(yīng)指出，一旦數(shù)股流被引入不支持流率和/或壓力在臨界百分比之上的波動的設(shè)備，則面臨這一相同問題。一個解決方案是一種用于利用不支持流率和/或壓力在臨界百分比之上的波動的單個壓縮機壓縮至少兩股氣體流的方法，該方法的特征在于，至少一股氣體流在被引入所述單個壓縮機之前被引入緩沖罐。在所述單個壓縮機內(nèi)氣體流之一的流率減少(其導(dǎo)致流率和/或壓力在所述臨界百分比之上波動)期間，離開所述單個壓縮機的氣體流的至少一部分因此可被重新引入緩沖罐。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種用于凈化包含一主化合物的氣體流的方法，其中，富含主化合物的液化產(chǎn)品流在至少兩個壓力水平下蒸發(fā)，由此回收處于兩個壓力水平的兩股氣體流，在最低壓力下回收的第一氣體流在與所回收的第二流混合之前借助于中間壓縮裝置被壓縮至第二流的壓力，最后，富含主化合物的混合流被引入不支持流率和/或壓力在臨界百分比之上的波動的“最終”設(shè)備，所述方法的特征在于，包含主化合物的混合流在被引入最終設(shè)備之前被引入緩沖罐。表達“緩沖罐”應(yīng)理解為是指這樣的儲罐，其容積顯著超過(至少超過10%)用于將分子輸送進管道精確需要的容積。中間壓縮裝置可以是專用于此壓縮的壓縮機。表達“臨界百分比”應(yīng)理解為是指超出其所述單個壓縮機將出故障的流率波動的百分比。應(yīng)指出，如果最終設(shè)備是壓縮機，則波動的臨界百分比優(yōu)選為在小于3秒、5秒或10 秒內(nèi)達至Ij 1%、3%、5%、10% 或 20%O視情況而定，根據(jù)本發(fā)明的方法可具有下列特征中的一個或多個:-在處于兩個壓力水平的兩股流之一的流率減少期間，離開最終設(shè)備的流的至少一部分被重新引入緩沖罐。在本說明書的其余部分，將離開最終設(shè)備的流的至少一部分重新引入緩沖罐將被稱為“再循環(huán)/反泵送(ant1-pompage)管路”。具體地，參考當進口處缺乏分子時設(shè)備的泵送，其使得排放壓力下降。-富含主化合物的液化產(chǎn)品流被分成三股流以便在三個壓力水平下蒸發(fā)，由此回收處于三個壓力水平的三股氣體流，在最低壓力下回收的第一和第二氣體流在與所回收的第三氣體流混合之前在兩個中間壓縮裝置中被壓縮至第三氣體流的壓力；-第一流的壓力介于5bara(絕對壓力)和6.5bara (=δX IO5Pa和6.5X IO5Pa)之間;第二流的壓力介于7bara和IObara (=7X IO5Pa和IOXlO5Pa)之間；并且第三流的壓力介于 8bara 和 25bara (=8 X IO5Pa 和 15 X IO5Pa)之間；-主化合物是CO2。-所述緩沖罐的容積V(以m3表示)大于Q/100，Q為富含主化合物的混合流的流率(以m3/h表示)。_最終設(shè)備是最終壓縮機。根據(jù)本發(fā)明的壓縮方法可在壓縮單元中進行，該壓縮單元包括:a)用于輸送所述至少兩股氣體流的至少兩個管路；b)沿輸送管路之一定位的至少一個緩沖罐；c)在輸送管路和緩沖罐的下游的單個壓縮機；以及d)使得能夠?qū)㈦x開所述單個壓縮機的流的至少一部分再循環(huán)至緩沖罐的反泵送管路。應(yīng)指出，反泵送管路通常連接在壓縮機的下游，但是可選地可以連接在緩沖罐的上游或連接至罐本身。本發(fā)明的另一個主題是一種用于凈化包含至少50mol%C02的氣體流的單元,其包括:i)用于壓縮氣體流的第一壓縮機2 ；ii)用于冷卻經(jīng)壓縮的氣體流的熱交換器3 ；iii)用于從經(jīng)壓縮和冷卻的流分離二氧化碳的相分離器或蒸餾塔6 ；iv)用于將來自蒸餾塔6的液態(tài)C027分離成至少兩股流、優(yōu)選三股流的分流器8 ;V)用于使所述兩股或三股分開的流膨脹的至少兩個膨脹閥，優(yōu)選三個膨脹閥9、IOUl ；vi)用于壓縮在熱交換器3中蒸發(fā)的所述兩股或三股分開的流中的至少一者的至少一個中間壓縮機12、13 ；
vii)用于在中間壓縮機的下游使所述兩股分開的且蒸發(fā)的流混合的混合器14 ；viii)用于暫時儲存經(jīng)混合的流的緩沖罐15 ；ix)位于緩沖罐15的下游、用于壓縮所述經(jīng)混合的流的最終壓縮機16 ;以及χ)使得能夠?qū)㈦x開最終壓縮機的流的至少一部分再循環(huán)至緩沖罐15的反泵送管路17。應(yīng)指出，混合器可以是兩個管道到單一管道的簡單連接部。本發(fā)明的設(shè)備優(yōu)選包括用于將來自蒸餾塔6的液態(tài)C027分成三股流的分流器；用于使所述三股分開的流膨脹的至少三個膨脹閥9、10和11 ;用于壓縮在熱交換器中蒸發(fā)的所述三股分開的流中的至少兩者的至少兩個中間壓縮機12和13 ;以及用于在中間壓縮機的下游使所述三股分開的且蒸發(fā)的流混合的混合器14。使液態(tài)產(chǎn)品在數(shù)個壓力水平下蒸發(fā)的事實使得可以產(chǎn)生所需的制冷并改進交換圖表，其表示為在所回收的氣體流的隨后壓縮期間能耗的最優(yōu)化。反泵送管路17使得可將分子再循環(huán)至進口，解決了低于額定值的流量的壓縮問題。但是，需要考慮反泵送閥的反應(yīng)時間和打開時間，再循環(huán)可在I秒至10秒之間完全生效。因此，在本發(fā)明中推薦用于避免在該過渡階段最終壓縮機失效的解決方案是與最終壓縮機的進口對齊地安裝緩沖罐。在壓縮機的供給源之一的流率停止或減小期間，由于壓縮機將繼續(xù)抽取同樣多的分子，因此緩沖罐的壓力將下降。一旦反泵送再循環(huán)被起動，緩沖罐的壓力將回升。緩沖罐的尺寸設(shè)計將取決于壓縮機處理進口處的壓降的能力以及反泵送管路的分子的到達時間。


下面將參照圖1詳細描述本發(fā)明。
具體實施例方式圖1示出用于分離以二氧化碳作為主組分之一的流I的設(shè)備，該流包含至少50mol%、或甚至至少70mol%的二氧化碳，以及輕雜質(zhì)例如氮和氧。該流在壓縮機2中被壓縮，然后經(jīng)壓縮的流在熱交換器3中冷卻。在分離器罐4中分離后，所產(chǎn)生的液體在閥5中膨脹然后被傳送到塔6的頂部。在該塔6中，液體被分離以形成塔頂氣體和底部液體7(液態(tài)C02)。底部液體7通過分流器8分成3股。這3股流在三個不同的壓力下在閥9、10和11中膨脹。這3股液體流在交換器3中蒸發(fā)。這三股流中的二者在中間壓縮機12和13中被壓縮并且再次處于相同壓力下的這三股流在混合器14中匯集在一起。經(jīng)混合的流被引入緩沖罐并且然后在壓縮機16中被壓縮?；厥崭缓珻O2的流18。在處于三個壓力水平的三股流之一的流率減小(停止)期間，離開最終壓縮機的流18的至少一部分經(jīng)由反泵送管路17被重新引入緩沖罐15內(nèi)。優(yōu)選地，來自分離器罐4的氣體19在交換器7中被加熱，然后在分離器罐20中被再次分離。所產(chǎn)生的液體21然后在膨脹后被傳送至塔6的頂部。來自分離器罐20的氣體22在交換器7中被加熱，然后在渦輪23和24中膨脹。不可冷凝氣體在出口處被回收。所述單元優(yōu)選包括用于探測最終壓縮機上游的流率的系統(tǒng)。當該系統(tǒng)探測到流率下降時，一信號被發(fā)送至反泵送管路，該反泵送管路打開以便允許離開的流的至少一部分再循環(huán)至緩沖罐。示例:選擇其中液態(tài)CO2被分成兩股流的過程。每股流的流率為10000m3/h。這兩股流中的一者停止。反泵送管路的起動通常需要3秒鐘:1秒用于探測問題并向反泵送管路發(fā)送信號+2秒用于打開反泵送管路的入口閥并將分子循環(huán)到緩沖罐。這3秒鐘在流量方面代表(10000X3) /3600=8.33m3。換句話說，在沒有緩沖罐的情況下，最終壓縮機在3秒鐘內(nèi)將承受8.33m3的損失，其對應(yīng)于50%的壓降。在具有(容積為)50m3的緩沖罐的情況下，壓降小于17% ;在具有(容積為)70m3的緩沖罐的情況下，壓降小于12%。由于最終壓縮機處理小于17%或12%的壓降優(yōu)于處理50%的壓降，因此容易理解緩沖罐的優(yōu)點。
權(quán)利要求
1.一種用于凈化包含一主化合物的氣體流的方法，其中，富含主化合物的液化產(chǎn)品流在至少兩個壓力水平下蒸發(fā)，由此回收處于兩個壓力水平的兩股氣體流，在最低壓力下回收的第一氣體流在與所回收的第二流混合之前借助于中間壓縮裝置被壓縮至第二流的壓力，最后，富含主化合物的混合流被引入不支持流率和/或壓力在臨界百分比之上的波動的“最終”設(shè)備，所述方法的特征在于，包含主化合物的混合流在被引入最終設(shè)備之前被引入緩沖罐。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在處于兩個壓力水平的兩股流之一的流率減少期間，離開最終設(shè)備的流的至少一部分被重新引入緩沖罐。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，富含主化合物的液化產(chǎn)品流被分成三股流以便在三個壓力水平下蒸發(fā)，由此回收處于三個壓力水平的三股氣體流，在最低壓力下回收的第一和第二氣體流在與所回收的第三氣體流混合之前在兩個中間壓縮裝置中被壓縮至第三氣體流的壓力。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于: -第一流的壓力介于5bar a和6.5bar a之間； -第二流的壓力介于7bar a和IObar a之間；并且 -第三流的壓力介于8bar a和25bar a之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的方法，其特征在于，主化合物是C02。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的方法，其特征在于，最終設(shè)備是壓縮機。
7.一種用于凈化包含至少50mol%C02的氣體流的單元，包括: i)用于壓縮所述氣體流的第一壓縮機(2)； ii)用于冷卻經(jīng)壓縮的氣體流的熱交換器(3)； iii)用于從經(jīng)壓縮和冷卻的流分離二氧化碳的相分離器或蒸餾塔(6)； iv)用于將來自所述蒸餾塔(6)的液態(tài)CO2(7)分離成至少兩股流的分流器(8)； V)用于使所述兩股分開的流膨脹的至少兩個膨脹閥(9和/或10和/或11)； vi)用于壓縮在所述熱交換器(3)中蒸發(fā)的所述兩股分開的流中的至少一者的至少一個中間壓縮機(12和/或13); vii)用于在所述中間壓縮機的下游使所述兩股分開的且蒸發(fā)的流混合的混合器(14); viii)用于暫時儲存經(jīng)混合的流的緩沖罐(15)； ix)位于所述緩沖罐(15)的下游、用于壓縮所述經(jīng)混合的流的最終壓縮機(16);以及 x)使得能夠?qū)㈦x開所述最終壓縮機的流的至少一部分再循環(huán)至所述緩沖罐(15)的反泵送管路(17)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的單元，其特征在于，所述單元包括: iv)用于將來自所述蒸餾塔的液態(tài)C02分成三股流的分流器(8)； V)用于使所述三股分開的流膨脹的至少三個膨脹閥(9、10和11)； vi)用于壓縮在所述熱交換器(3)中蒸發(fā)的所述三股分開的流中的至少兩者的至少兩個中間壓縮機(12和13)； vii)用于在所述中間壓縮機的下游使所述三股分開的且蒸發(fā)的流混合的混合器(14)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的單元，其特征在于，所述單元包括至少一個探測系統(tǒng)，所述探測系統(tǒng)位于所述最終壓縮機(16)的上游，其能夠探測流率或壓力的降低并將一信號發(fā)送至所述反泵送管路(17)的開啟閥。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種借助于不支持流率和/或壓力在臨界百分比之上的波動的單個壓縮機壓縮至少兩股氣體流的方法，所述方法的特征在于，所述氣體流中的至少一者在被供給到所述單個壓縮機之前被供給到緩沖空間。
文檔編號F25J3/00GK103119295SQ201180045391
公開日2013年5月22日 申請日期2011年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月23日
發(fā)明者A·達德, A·布里格利亞, X·特拉維薩, C·薩姆盧斯基 申請人:喬治洛德方法研究和開發(fā)液化空氣有限公司