用于借助于蒸餾分離包含二氧化碳的混合物的方法和設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于通過包括移除NOx的級的蒸餾來分離包括二氧化碳的混合物的方法和設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]已知的是，通過蒸餾分離包括作為主要成分之一的二氧化碳的混合物。所有涉及純度的百分比均為摩爾百分比。
[0003]混合物可包括至少50%的二氧化碳，甚至于至少70%的二氧化碳并且甚至于至少90%的二氧化碳。氣體的剩余物/其余部分可包括下列氣體的至少一種:氮?dú)?、氧氣、氬氣或氫氣?；旌衔锟蓮母谎跞紵^程中產(chǎn)生，在該富氧燃燒過程中氧氣和燃料的混合物在鍋爐中燃燒產(chǎn)生廢氣，本發(fā)明的待分離的混合物組成凈化后產(chǎn)生的廢氣的至少一部分。
[0004]富含二氧化碳的流體可包括至少80%的二氧化碳，甚至于至少95%的二氧化碳。
[0005]采用蒸餾來凈化混合物的大多數(shù)此類型的方法使用蒸餾塔，該蒸餾塔的底部通過待蒸餾的混合物被加熱。
[0006]在US-A-3498067、DE-A-3639779 和 JP-A-56077673 的情況下，將混合物發(fā)送至蒸餾塔，對于文獻(xiàn) FR-A-2934170、EP-A-1953486、US20020059807、US-A-3130026、W02006054008, W02007126972、EP-A-0965564 和 EP-A-0994318，底部液體在專門的交換器中與混合物相互作用而蒸發(fā)，在用于冷卻該混合物的另一更大的交換器中分離。
[0007]US-A-4441900描述了根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]根據(jù)本發(fā)明，提供一種用于通過蒸餾分離包括二氧化碳的氣體的方法，其中:
[0009]i)包括至少50%的二氧化碳的氣體在第一交換器中冷卻以便產(chǎn)生冷卻的流體；將從冷卻的流體得到的液體發(fā)送至蒸餾塔以便在其中分離，
[0010]ii)頂部氣體被從蒸餾塔取出并且在第一交換器中被再加熱，
[0011]iii)將比包括至少50%的二氧化碳的氣體更富含二氧化碳的底部液體取出并且底部液體的至少一部分在第一交換器中被再加熱，
[0012]iv)底部液體的至少第一部分在第一交換器中蒸發(fā)以便產(chǎn)生蒸發(fā)的部分并且蒸發(fā)的部分返回至蒸餾塔，
[0013]V)將底部液體的第二部分發(fā)送至第一交換器，在第一交換器中該第二部分被再加熱并且蒸發(fā)并且由此形成的氣體被壓縮以便形成富含二氧化碳的氣態(tài)產(chǎn)品，
[0014]vi)對形成循環(huán)氣體的壓縮氣體的一部分執(zhí)行冷卻和可選地冷凝；所述部分隨后在第一交換器中冷卻，其至少一部分降低壓力并且返回到第一交換器中蒸發(fā)以便形成制冷循環(huán)，以及
[0015]vii)通過將冷卻的流體發(fā)送至用于去除NOx的塔、從該塔取得頂部氣體并將其發(fā)送至至少一個相分離器并且在相分離器中的一個中取得液體而從冷卻的流體得到液體，其特征在于，用于去除NOx的塔為汽提塔，在該汽提塔頂部用液化的循環(huán)氣體供給該汽提塔。
[0016]根據(jù)其他可選的特征:
[0017]-在第一交換器中再加熱的頂部氣體的至少一部分與包括二氧化碳的氣體在第一交換器的上游混合，
[0018]-通過將冷卻的流體發(fā)送至至少一個相分離器并且從相分離器中的一個中取得液體而從冷卻的流體得到液體，
[0019]-來自相分離器中的一個的氣體在第一交換器中被再加熱并且在渦輪(19F、19G)中降低壓力，
[0020]-所述氣體從富氧燃燒鍋爐產(chǎn)生并且來自用于去除NOx的塔的底部液體返回至鍋爐。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的另一主題，提供一種用于通過蒸餾分離包括至少50%的二氧化碳的氣體的設(shè)備，該設(shè)備包括:冷卻氣體以便產(chǎn)生冷卻的流體的第一交換器；用于從冷卻的流體得到液體的裝置；蒸餾塔；用于將從冷卻的流體得到的液體發(fā)送至蒸餾塔的管道；用于從蒸餾塔取出頂部氣體的頂部氣體管道，該頂部氣體管道連接至第一交換器以便在第一交換器中再加熱頂部氣體或從頂部氣體得到的氣體；用于取出相對于該氣體富含二氧化碳的底部液體的液體管道，該液體管道連接至第一交換器以便在第一交換器中再加熱該液體；連接至第一交換器并且連接至蒸餾塔以便使蒸發(fā)的液體返回至蒸餾塔的管道；用于將底部液體的第二部分發(fā)送至第一交換器(其在第一交換器中被再加熱和蒸發(fā))的管道；用于壓縮由此形成的氣體以便形成富含二氧化碳的氣態(tài)產(chǎn)品的壓縮機(jī)；用于冷卻和可選地冷凝形成循環(huán)空氣的壓縮氣體的一部分的裝置；用于將冷卻的壓縮氣體的所述部分發(fā)送至第一交換器的裝置；用于降低至少一部分冷卻的壓縮空氣的壓力并且用于使其返回到第一交換器中蒸發(fā)以便形成制冷循環(huán)的降壓裝置；用于去除NOx的塔；用于將冷卻的液體發(fā)送至用于去除NOx的塔的管道；包括至少一個相分離器、用于得到液體的裝置；用于從用于去除NOx的塔取出頂部氣體并且用于將該頂部氣體發(fā)送至至少一個相分離器的管道；用于使液體從相分離器中的一個離開的管道，其特征在于，用于去除塔為汽提塔，并且其中，所述設(shè)備包括在該汽提塔頂部用液化的循環(huán)氣體供給該汽提塔的管道。
[0022]根據(jù)其它可選的主題，所述設(shè)備包括:
[0023]-用于使在第一交換器中被再加熱的頂部氣體的至少一部分與包括二氧化碳的氣體在第一交換器的上游混合的裝置(例如，相遇的兩個管道)，
[0024]-用于將冷卻的流體發(fā)送至至少一個相分離器的管道和用于將相分離器的一個中的液體發(fā)送至蒸餾塔的管道，
[0025]-用于發(fā)送來自相分離器中的一個的氣體以便在第一交換器中再加熱的管道、渦輪和用于將經(jīng)再加熱的氣體發(fā)送至渦輪的管道，
[0026]-至少一個相分離器、用于將冷卻的流體發(fā)送至相分離器的管道和用于將從冷卻的流體得到的液體從相分離器發(fā)送至塔的管道，
[0027]-用于源自相分離器的氣體的渦輪膨脹機(jī)，
[0028]-被供給冷卻的流體并連接至相分離器以便產(chǎn)生液體的用于去除NOx的塔，所述相分離器連接至蒸餾塔。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的另一主題，提供一種富氧燃燒設(shè)備，該設(shè)備包括富氧燃燒鍋爐，用于將氣體從鍋爐發(fā)送至根據(jù)權(quán)利要求6至9中任一項(xiàng)所述的設(shè)備的管道和用于將底部液體從用于去除NOx的塔發(fā)送至鍋爐的管道。
【附圖說明】
[0030]下面結(jié)合圖1至3和圖4更詳細(xì)地描述本發(fā)明，圖1至3示出對照例設(shè)備，圖4示出根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備。
[0031]在這些附圖中，用于分離二氧化碳和氧氣或一氧化碳的塔不包括底部再沸器，底部液體僅在設(shè)備的主交換器中蒸發(fā)，在該主交換器中來自蒸餾塔的頂部氣體被再加熱。
【具體實(shí)施方式】
[0032]圖1中，包括二氧化碳和氧氣或一氧化碳的濕氣體I在壓縮機(jī)3中被壓縮。此壓縮機(jī)3包括四個級3A、3B、3C、3D，每個級后面為冷卻裝置5A、5B、5C、5D。在冷卻裝置中冷卻之后，氣體I由冷卻器5E冷卻以便形成氣體7，然后(將氣體7)發(fā)送至凈化單元9以便移除水分。所形成的干燥氣體11在第一交換器43中冷卻，在第一交換器43中干燥氣體11冷卻并且部分地冷凝。部分冷凝的氣體被發(fā)送至相分離器13。來自相分離器13的液體被發(fā)送至閥21以便形成液體23，該液體23在蒸餾塔25的頂部進(jìn)給至該蒸餾塔25。
[0033]富含氧氣和/或一氧化碳的氣體26從塔的頂部取出并且發(fā)送至冷卻器的上游?？蛇x地，它可返回至產(chǎn)生氣體I的富氧燃燒單元。
[0034]富含二氧化碳的來自蒸餾塔25的底部液體27被發(fā)送至第一交換器43，在此處蒸發(fā)以便形成流31，該流31在閥32中降低壓力之后返回蒸餾塔25的底部。
[0035]底部液體的剩余物/其余部分29并不在交換器中加熱而是與循環(huán)流體51混合。所形成的混合物31分成三個部分。部分37通過閥41將壓力降低至低壓，在第一交換器43中蒸發(fā)并且然后在壓縮機(jī)47中壓縮。部分35通過閥39將壓力降低至中壓，在第一交換器43中蒸發(fā)并且然后由壓縮機(jī)45壓縮。部分33在沒有降低壓力的情況下在第一交換器43中蒸發(fā)并且然后與所述兩個經(jīng)壓縮的部分混合。由此形成的混合物49在壓縮機(jī)51中壓縮、冷凝并且然后分成兩部分。部分56由泵53加壓以便形成液體產(chǎn)品。剩余物55在第一交換器43中冷卻，在閥57中降低壓力并且與流29混合以便作為制冷循環(huán)返回至第一交換器43 ο
[0036]來自相分離器13的氣體15在第一交換器43中再加熱以便形成流17，該流17由再熱器5F、5G再加熱并且通過串聯(lián)的兩個渦輪19F、19G降低壓力以便形成壓力降低的流19。
[0037]在圖2中，與圖1不同的是，底部液體27的部分61通過完全穿過第一交換器43而蒸發(fā)和再加熱以便作為流61被發(fā)送至壓縮機(jī)47的下游，該流61被發(fā)送至壓縮機(jī)47的下游。這個可選的形式特別有利，因?yàn)檫@避免了使在蒸餾塔的壓力下蒸發(fā)的液體過冷(特別是如果流33被降低至零)；因此，這會減輕交換器的冷端的負(fù)擔(dān)并且改善液化能。這會因?yàn)檫^冷僅在液體壓力降低時才會被證實(shí)存在，因?yàn)榇藭r轉(zhuǎn)換成蒸氣的部分減少，甚至于沒有。
[0038]在圖3中，與圖