用于冷凝富含二氧化碳的氣體流的方法和設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于冷凝富含二氧化碳的氣體流的一種方法和一種設(shè)備。富含二氧化 碳的流包含至少60%的二氧化碳，或甚至至少90%的二氧化碳。
[0002] 這些百分比，如同本文中關(guān)于純度的所有百分比，都是摩爾百分?jǐn)?shù)。
【背景技術(shù)】
[0003] 在US-A-2011/0265477中已知使用可能添加有乙二醇的水來冷卻富含二氧化碳 的流的壓縮機(jī)的冷卻回路。
[0004] 富含二氧化碳的氣體流被純化后，通常必須使其冷凝以便可以泵送至管線。
[0005] 在圖1中，壓縮機(jī)3壓縮壓力為lbar(巴）的包含二氧化碳的流體1。壓縮機(jī)通過 水回路5、5A保持低溫。被壓縮的流體7在純化單元9中被純化并由分離裝置一一在該情 況下為低溫蒸餾塔15-一分離。流體在交換器13中被冷卻，在底部再沸器17中至少部分 地冷凝并且作為供料送至塔15。富含輕的組分的塔頂氣體22在渦輪機(jī)24中膨脹。底部液 體19在交換器13中氣化以形成富含二氧化碳的氣體流，該氣體流在壓縮機(jī)21中被壓縮。 該壓縮機(jī)由水回路23、23A冷卻。處于60bar的氣體流通過與水流31熱交換而冷凝以形成 液體29,該液體在泵33中以大于llObar的壓力被泵送以形成加壓液體產(chǎn)品35。
[0006]由M.Vollenweider撰寫、由Dunod在 1958 年出版的書籍"Fabricationet ApplicationsIndustriellesdeC02[C02的生產(chǎn)和工業(yè)應(yīng)用]"教導(dǎo)了如何使用共有的 水回路來冷卻待冷凝的二氧化碳和冷卻待冷凝的二氧化碳的壓縮機(jī)。其中，第30頁(yè)的圖 111-1示出了兩個(gè)獨(dú)立的水流：用于冷凝二氧化碳的水不再隨后用于冷卻壓縮機(jī)。該圖中 的方法對(duì)應(yīng)于權(quán)利要求1的前序部分。
[0007] 經(jīng)常需要冷凝富含二氧化碳的氣態(tài)流，使得該氣態(tài)流被過冷以用作制冷循環(huán)，如 圖2所示。
[0008] 在這種情況下，制冷循環(huán)使用富含二氧化碳的流作為其循環(huán)氣體。該閉回路包括 由水流冷卻的冷凝器27。富含二氧化碳的氣體在其中液化以形成流29,該流29由分離器 37分成四股流。所述四股流中的每一股通過閥VI、V2、V3、V4膨脹并在熱交換器13中氣 化。壓力最低的流在壓縮機(jī)121中被壓縮，另一股在壓縮機(jī)221中被壓縮，并且所述四股流 中的三股在被壓縮機(jī)21壓縮之前結(jié)合。第四股流在中間水平被引入壓縮機(jī)21，整個(gè)流被送 至冷凝器27。
[0009] 另一富含二氧化碳的氣體1被送至壓縮機(jī)3,在交換器13中冷卻、部分地冷凝并 隨后送至第一相分離器39。出自第一相分離器39的液體43膨脹并被送至蒸餾塔15的頂 部。用于第一相分離器的氣體在交換器13中被冷卻，然后被送至第二相分離器41。所形成 的液體45膨脹并送至塔15的頂部。氣體43在交換器13中被加熱，通過兩個(gè)渦輪機(jī)45、48 膨脹，然后作為流49離開。來自塔的底部的液體19在交換器13中被冷卻以形成處于7bar 和_50°C的液體。因此用于該液化的低溫由制冷循環(huán)提供。
[0010] 塔15的塔頂氣體47被加熱并送至壓縮機(jī)3的中間位置。
[0011] 富含二氧化碳的氣體流25的冷凝溫度限定了富含二氧化碳的流在壓縮機(jī)中需要 被壓縮到的壓力。該溫度越低，所需的壓縮能量越少，并且壓縮機(jī)更經(jīng)濟(jì)。
[0012] 最簡(jiǎn)單的方案是使富含二氧化碳的流利用水來冷凝，注意使用盡可能低溫的水。 該水可以例如來自通過蒸發(fā)冷卻塔冷卻的半開放回路。通過在利用水來冷凝富含二氧化碳 的流的交換器中給定最小熱途徑，水的升溫越少，富含二氧化碳的流的冷凝溫度越低，并且 因此，在低于臨界壓力冷凝的情況下其壓力越低（見圖4和5)。
[0013] 因此，真正需要的益處是增加通過發(fā)生冷凝的交換器的水流，因?yàn)檫@將對(duì)應(yīng)地降 低水的出口溫度并因此降低富含二氧化碳的流的冷凝溫度。然而，這將增加水的網(wǎng)絡(luò)和與 其相關(guān)的成本：泵送能量；諸如泵、管道、蒸發(fā)冷卻塔、風(fēng)扇等的設(shè)備的成本。的確，投資成 本和一些運(yùn)行成本正比于水流的流率，而不是（或僅在非常有限的范圍內(nèi)）正比于水的網(wǎng) 絡(luò)中待去除的能量。因此，在某些環(huán)境中，優(yōu)選的是增加壓縮機(jī)制冷劑中水的升溫使其超過 通常采用的10°c。這在制冷使用非蒸發(fā)冷卻塔來實(shí)現(xiàn)的項(xiàng)目中是特別正確的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 本發(fā)明的一個(gè)主題是用于冷凝富含二氧化碳的氣體流的方法，其中水流通過與至 少部分冷凝的富含二氧化碳的流進(jìn)行熱交換而被加熱，其特征在于，將所述被加熱的流送 至
[0015] i)富含二氧化碳的流的至少一個(gè)壓縮機(jī)和/或
[0016] ii)從中獲得富含二氧化碳的流的流體的至少一個(gè)壓縮機(jī)，
[0017] 以便至少部分地冷卻這個(gè)（這些）壓縮機(jī)的至少一個(gè)級(jí)。
[0018] 根據(jù)其它可選方面：
[0019]-在冷卻壓縮機(jī)時(shí)被加熱的水流被冷卻并至少部分返回以冷卻待冷凝的富含二氧 化碳的流，
[0020] -在壓縮機(jī)中被壓縮的流體通過蒸餾和/或通過胺洗滌和/或通過滲透和/或通 過吸附進(jìn)行處理以形成富含二氧化碳的流，
[0021] -通過二氧化碳的冷凝而被加熱的水處于第一溫度，并且在大致等于第一溫度的 溫度下被送至壓縮機(jī)，
[0022] _通過二氧化碳的冷凝而被加熱的水被分成兩部分，一部分被送至富含二氧化碳 的流的壓縮機(jī)，富含二氧化碳的流然后被冷凝，另一部分被送至從中獲得富含二氧化碳的 流的流體的壓縮機(jī)。
[0023] 本發(fā)明的另一個(gè)主題是一種用于冷凝富含二氧化碳的氣態(tài)流的設(shè)備，該設(shè)備包括 冷凝器、用于將富含二氧化碳的氣態(tài)流送至冷凝器的管道、用于從冷凝器提取至少部分冷 凝的富含二氧化碳的流的管道、用于將水流送至冷凝器的管道和用于從冷凝器提取被加熱 的水的流的管道，以及富含二氧化碳的氣態(tài)流的或者將要從中獲得該氣態(tài)流的流體的至少 一個(gè)壓縮機(jī)，其特征在于，冷卻該壓縮機(jī)的裝置被連接至用于提取被加熱的水的流的管道， 使得冷卻裝置接收至少一部分被加熱的水流。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明的其它方面，該設(shè)備包括：
[0025]-用于分離流體以形成富含二氧化碳的