用于通過(guò)低溫蒸餾分離含有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)明涉及用于通過(guò)低溫蒸餾分離含有二氧化碳的混合物的方法和設(shè)備。
[0002] 作為變型，本發(fā)明還涉及通過(guò)低溫蒸餾洗滌由〇)2和溶解的雜質(zhì)組成的液體混合 物，蒸餾塔的儲(chǔ)器（塔釜，底部，cuve)液體被再沸騰和過(guò)加熱。
【背景技術(shù)】
[0003] 通常借助低溫蒸餾完成含有更易揮發(fā)的溶解的雜質(zhì)的液態(tài)CO2的洗滌。為此，蒸 餾塔被供應(yīng)液態(tài)CO2，并且塔儲(chǔ)器中的液體的一部分氣化以生成將一直沿著塔逆流輸送至 所述液體的蒸氣。為了生成所述蒸氣，最經(jīng)常使用再沸器：熱的流體將所述液體重新加熱至 其沸點(diǎn)，以在盡可能接近液體/蒸氣平衡點(diǎn)的溫度下生成所述蒸氣以改善在塔的底部中的 蒸餾。
[0004] 所述熱的流體的性質(zhì)可以變化：公共設(shè)施（液態(tài)水或蒸汽，電，等等），來(lái)自工藝的 流體，等等。實(shí)際上，再沸器中的熱交換使得可以冷卻所述熱的流體。因此可以利用交換的 冷量。
[0005] 在通過(guò)低溫技術(shù)（部分冷凝、濃縮、滲透等）分離〇)2的情況中，待清洗的氣體必 須被冷卻以使產(chǎn)物富有CO2。因此，所述氣體可以與來(lái)自塔儲(chǔ)器的液體作用/換熱而被冷卻 以便在再沸器中蒸餾。由于所述氣體通常必須被冷卻至低于塔儲(chǔ)器的溫度，所以其將繼續(xù) 在另一交換器中與另一冷的流體作用被冷卻，如可在EP-A-1953486中了解到的。
[0006] US-A-2011/029867僅在附圖中示出了管道，該管道使得可以將儲(chǔ)器液體從二氧化 碳蒸餾塔送至熱交換器，在該熱交換器中待被分離的混合物被冷卻。還示出了使得流體可 以返回至塔中的管道，但是該文獻(xiàn)未詳細(xì)描述這種流體的狀態(tài)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本說(shuō)明書中與純度相關(guān)的百分比是摩爾百分比。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的主題，提供一種用于分離含有至少30%mol二氧化碳的氣態(tài)混合物 的至少一種輕質(zhì)雜質(zhì)的方法，在該方法中：
[0009] i)所述氣態(tài)混合物在熱交換器的熱端處進(jìn)入該熱交換器、在該熱交換器中被冷卻 并且然后在包括蒸餾塔的分離裝置中被分離，所述氣態(tài)混合物或來(lái)自該氣態(tài)混合物的流體 被送至所述蒸餾塔，所述流體含有至少60%二氧化碳，
[0010] ii)從所述塔的儲(chǔ)器抽取富含二氧化碳的液體，
[0011] iii)耗盡二氧化碳且富含至少一種輕質(zhì)雜質(zhì)的氣體在所述塔的頂部處被抽取并 且在所述熱交換器中被重新加熱，
[0012] iv)所述富含二氧化碳的液體的至少一部分被送到所述交換器中，所述方法的特 征在于，被送至所述交換器的所述液體的所述至少一部分在該交換器中氣化且然后被加熱 至比其沸點(diǎn)高的第一溫度，并在所述熱交換器的熱端處離開(kāi)該熱交換器，氣化且被加熱的 液體的至少一部分在所述第一溫度下、在未在所述交換器中被冷卻且未被壓縮的情況下從 所述交換器的熱端被送至所述蒸餾塔的底部部分，在該蒸餾塔中所述氣化且被加熱的液體 的至少一部分通過(guò)富含至少一種輕質(zhì)雜質(zhì)而參與蒸餾。
[0013] 所述氣態(tài)混合物可含有至少40%、至少45 %或至少60%的二氧化碳。
[0014] 所述第一溫度可比所述沸點(diǎn)高至少5 °C。
[0015] 所述第一溫度可高于0°C或高于KTC。
[0016] 所述氣態(tài)混合物可在比所述第一溫度高介于2°C和KTC之間的溫度下在所述交 換器的熱端進(jìn)入該熱交換器中。
[0017] 在所述交換器中氣化的儲(chǔ)器液體可被分成兩部分，一部分在所述第一溫度下返回 到所述塔中，另一部分構(gòu)成了最終產(chǎn)品的至少一部分。這簡(jiǎn)化了交換器的結(jié)構(gòu)，因?yàn)橐粭l通 道用于輸送將有兩種不同用途的單一流體。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的另一主題，提供一種用于分離含有至少30%mol二氧化碳的氣態(tài)混 合物的至少一種輕質(zhì)雜質(zhì)的設(shè)備，包括：具有第一端和第二端的熱交換器；包括至少一個(gè) 蒸餾塔的分離裝置；用于將所述氣態(tài)混合物送至所述熱交換器中冷卻的第一管道，該第一 管道連接至所述熱交換器的第一端以允許所述氣態(tài)混合物進(jìn)入；用于將經(jīng)冷卻的氣態(tài)混合 物從所述熱交換器的第二端送至所述分離裝置的第二管道；用于將所述氣態(tài)混合物或來(lái)自 該氣態(tài)混合物的流體送至所述蒸餾塔或所述蒸餾塔中的一者的第三管道；第四管道，其用 于從塔的儲(chǔ)器抽取富含二氧化碳的液體并連接至所述熱交換器，以允許重新加熱所抽取液 體的至少一部分；第五管道，其用于在塔頂部抽取貧含二氧化碳且富含至少一種輕質(zhì)雜質(zhì) 的氣體并連接至所述熱交換器，以允許重新加熱該貧含氣體；和第六管道，其連接至所述熱 交換器，以在不經(jīng)過(guò)所述熱交換器或壓縮裝置的情況下將由該熱交換器的熱端的氣化產(chǎn)生 的蒸氣引至所述塔的底部部分用以使該蒸氣在該塔中被分離；該設(shè)備的特征在于，所述第 六管道連接至所述第一端的第一點(diǎn)。
[0019] 所述設(shè)備可包括第七管道，其連接至所述交換器的第一端的第一點(diǎn)以將由所述設(shè) 備的氣化形成的蒸氣提取為最終產(chǎn)品。利用同一條交換器通路在塔壓力下提取產(chǎn)品以及執(zhí) 行再沸使得可以不添加或修改用于再沸的設(shè)備，因?yàn)槔昧水a(chǎn)品的氣化來(lái)提取再沸流。
[0020] 優(yōu)選地，所述設(shè)備在所述塔的儲(chǔ)器中不包括熱交換器。
[0021] 優(yōu)選地，所述設(shè)備在所述交換器的第一點(diǎn)與所述塔之間不包括用于降低所述第六 管道中的蒸氣的壓力的裝置。
[0022] 優(yōu)選地，所述設(shè)備不包括用于壓縮由氣化形成的蒸氣的裝置。所述蒸氣在所述塔 的儲(chǔ)器的壓力下產(chǎn)生。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 將參照描繪根據(jù)本發(fā)明的方法的圖1和圖2更詳細(xì)地描述本發(fā)明。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明，在圖1中，含有至少30%、甚至至少40%的二氧化碳和至少一種輕質(zhì) 雜質(zhì)的氣態(tài)混合物1被分離以形成富含更多二氧化碳的流體，所述至少一種輕質(zhì)雜質(zhì)可以 是氧、一氧化碳、氮、氬、氫、甲烷或這些組分中的至少兩者。所述氣態(tài)混合物源自于源1〇〇， 該源100可以是富氧燃燒單元，洗滌單元緊接著該富氧燃燒單元用于除去水和諸如灰塵、 S0x、N0x的其它污染物。根據(jù)需要，所述氣態(tài)混合物例如被壓縮至高于6barabs(絕對(duì)壓力） 的壓力。加壓的氣態(tài)混合物1在具有釬焊鋁板或具有管的熱交換器43中被冷卻。如果必 要，則在處理裝置、例如分離裝置113中處理冷卻的氣態(tài)混合物。該分離裝置113可構(gòu)成相 分離器或串聯(lián)的多個(gè)相分離器，以在塔25的上游使所述氣態(tài)混合物的二氧化碳含量增加， 例如對(duì)于來(lái)自相分離器