干冰发生器和二氧化碳捕集系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种干冰发生器和二氧化碳捕集系统。干冰发生器包括腔体、进料管道、气相二氧化碳出口和干冰出口；进料管道水平穿设腔体的壁面，进料管道的一端为液相二氧化碳进口，位于腔体内的进料管道上设有喷淋器，喷淋器设有水平向上的出液孔，出液孔用于喷出二氧化碳液滴；气相二氧化碳出口设于腔体的顶部；干冰出口设于腔体的底部。本实用新型专利技术可处理不同浓度的二氧化碳气体，制得密度较大且纯度较高的干冰，减少储存和运输成本；使用干冰发生器和二氧化碳捕集系统可避免使用昂贵的化学吸收剂，降低了捕集成本；通过先冷凝成液体再喷射造粒形成干冰过程，在工程上可以实现连续操作，有利于大规模的生产。有利于大规模的生产。有利于大规模的生产。

【技术实现步骤摘要】
干冰发生器和二氧化碳捕集系统


[0001]本技术涉及化工、环保领域，具体涉及一种干冰发生器和二氧化碳捕集系统。

技术介绍

[0002]二氧化碳捕集、利用与封存(CCUS)是指将二氧化碳从能源利用、工业过程等排放源或空气中捕集分离，并通过罐车、管道、船舶等输送到适宜的场地加以利用或封存，最终实现二氧化碳减排的技术手段。
[0003]目前，针对这些行业，国内外主要的燃烧后捕集技术为化学吸收的方法，但化学吸收剂较为昂贵，制约着碳捕集技术的应用。因此从减少捕集成本的角度考虑，需要开发使用物理捕集方法的工艺。
[0004]根据二氧化碳的相图，在195K、1个标准大气压的条件下即可使二氧化碳维持在固态，但若使二氧化碳维持液态常温下则需要至少68个标准大气压。因此将二氧化碳以固态形式捕集更有利于二氧化碳的储存、运输。
[0005]如果通过管道换热的方式直接将二氧化碳冷凝成干冰，要求冷却温度低、干冰在传热表面直接凝结为固体影响传热效果，从传热壁面清除干冰困难，工程上难以进行大规模连续生产，制约捕集规模。
[0006]由此，迫切需要一种采用纯物理手段，避免二氧化碳在传热壁面直接凝固，制得的干冰纯度高并且适用于大规模工业连续生产的二氧化碳捕集装置和系统。

技术实现思路

[0007]本技术所要解决的技术问题是为了克服现有技术中无法处理二氧化碳工业废气、干冰在传热壁面直接凝固、难以大规模连续生产干冰的缺陷，而提供一种干冰发生器和二氧化碳捕集系统。本技术可处理不同浓度的二氧化碳气体，制得密度较大且纯度较高的干冰，减少储存和运输成本；并且，使用本技术的干冰发生器和二氧化碳捕集系统可避免使用昂贵的化学吸收剂，降低了捕集成本；另外，通过先冷凝成液体再喷射造粒形成干冰过程，在工程上可以实现连续操作，有利于大规模的生产。
[0008]本技术通过下述技术方案来解决上述技术问题。
[0009]本技术提供了一种干冰发生器，包括腔体、进料管道、气相二氧化碳出口和干冰出口；其中，
[0010]所述进料管道水平穿设所述腔体的壁面，所述进料管道的一端为液相二氧化碳进口，位于所述腔体内的所述进料管道上设有喷淋器，所述喷淋器设有水平向上的出液孔，所述出液孔用于喷出二氧化碳液滴；所述进料管道至所述腔体的顶部的距离与所述喷淋器至所述腔体的底部的距离之比为1：(2
‑
30)；
[0011]所述气相二氧化碳出口设于所述腔体的顶部；
[0012]所述干冰出口设于所述腔体的底部。
[0013]本技术中，所述腔体的底部优选具有上宽下窄的结构。所述腔体的底部可快
速收集干冰，避免二氧化碳继续升华，也有利于减小能耗。
[0014]本技术中，所述进料管道至所述腔体的顶部的距离与所述喷淋器至所述腔体的底部的距离之比优选为1：(2.6
‑
24)。
[0015]本技术中，所述进料管道至所述腔体的顶部的距离优选为0.5
‑
1.5m。
[0016]本技术中，所述进料管道至所述腔体的底部的距离优选为4
‑
12m，使得二氧化碳液滴有足够的下落空间，在下落的过程中完全转化为固态和气态。
[0017]本技术中，优选的是，位于所述腔体内的所述进料管道设有若干条与所述进料管道交错垂直的支路，各所述支路平行且等距设置于所述干冰发生器的腔体的同一横截面，所述支路上设有所述喷淋器。采用此种排列方式目的是使所有喷淋器的喷淋范围能够完全覆盖整个腔体横截面，充分利用腔体横截面积，增加喷淋范围。
[0018]其中，同一所述支路上相邻所述喷淋器之间的间距优选为0.2
‑
0.8m。
[0019]其中，所述出液孔的孔径优选为1
‑
6mm。
[0020]本技术中，所述喷淋器的数量可根据所述腔体的横截面上的支路数量而定。
[0021]本技术提供了一种二氧化碳捕集系统，包括第一换热器、干燥塔、第一压缩机、第二换热器、第三换热器、缓冲罐和上述的干冰发生器；
[0022]所述第一换热器设有与原料入口连接的热介质通道入口和热介质通道出口；
[0023]所述第一换热器的热介质通道出口依次与所述干燥塔和所述第一压缩机相连；
[0024]所述第一压缩机与所述第二换热器的热介质通道入口连接；
[0025]所述第二换热器的热介质通道出口与所述第三换热器的热介质通道入口连接；
[0026]所述第三换热器设有两个热介质通道出口，其中，一个热介质通道出口依次与所述缓冲罐和所述干冰发生器相连，另一个热介质通道出口依次与所述第二换热器的冷介质通道和所述第一换热器的冷介质通道连接。
[0027]本技术中，所述第一换热器和所述干燥塔优选均设有一冷凝液出口。
[0028]本技术中，所述缓冲罐和所述干冰发生器之间优选设有一回路；其中，所述回路依次连接有所述干冰发生器、第二压缩机、第四换热器和所述缓冲罐。
[0029]其中，所述第一换热器、所述第二换热器、所述第三换热器和所述第四换热器优选均为列管式换热器。列管换热器主要由壳体、管板、换热管、封头、折流挡板等组成，所需材质可分别采用普通碳钢、紫铜、或不锈钢、钛材等。在进行换热时，物料由封头的连结管处进入，在管内流动，从封头另一端的出口管流出，这称之管程；另一种流体由壳体的接管进入，从壳体上的另一接管处流出，这称为壳程。运行期间热物流从壳程进入，以减小能耗。
[0030]其中，所述第三换热器和所述第四换热器的冷量均为本领域常规的冷量，该冷量由外界提供。
[0031]其中，所述第一压缩机和所述第二压缩机为本领域常规压缩机，可根据气体处理量和气体压缩要求进行选型。
[0032]在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本技术各较佳实例。
[0033]本技术的积极进步效果在于：
[0034]1、本申请的干冰发生器可将液态的二氧化碳转变为干冰。干冰只需低温保存，无需储存在高压环境中，避免了钢瓶等使用，大大减少储存、运输成本。同时干冰相较于液态
二氧化碳使用场景更丰富，还可直接升华为气态二氧化碳，使用方便。
[0035]2、本申请的干冰发生器可得到直径为1
‑
5mm的二氧化碳液滴，从而得到颗粒状的干冰，避免制备雪花状的干冰，进而提高干冰的密度。
[0036]3、本申请的二氧化碳捕集系统可避免使用昂贵的化学吸收剂，降低了捕集成本。通过降低温度、增大压力、干燥等纯物理方法，液化分离烟气中的二氧化碳，并凝固成干冰，该过程不涉及任何化学反应，避免了化学吸收剂的使用。
[0037]4、本申请的二氧化碳捕集系统避免二氧化碳在传热表面直接凝结为干冰，从而影响传热效果并增加清理难度，通过先冷凝成液体再喷射造粒形成干冰过程，在工程上可以实现连续操作，有利于大规模的生产。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种干冰发生器，其特征在于，包括腔体、进料管道、气相二氧化碳出口和干冰出口；其中，所述进料管道水平穿设所述腔体的壁面，所述进料管道的一端为液相二氧化碳进口，位于所述腔体内的所述进料管道上设有喷淋器，所述喷淋器设有水平向上的出液孔，所述出液孔用于喷出二氧化碳的液滴；所述进料管道至所述腔体的顶部的距离与所述喷淋器至所述腔体的底部的距离之比为1：(2
‑
30)；所述气相二氧化碳出口设于所述腔体的顶部；所述干冰出口设于所述腔体的底部。2.如权利要求1所述的干冰发生器，其特征在于，所述腔体的底部具有上宽下窄的结构。3.如权利要求1所述的干冰发生器，其特征在于，所述进料管道至所述腔体的顶部的距离与所述喷淋器至所述腔体的底部的距离之比为1：(2.6
‑
24)。4.如权利要求1所述的干冰发生器，其特征在于，所述进料管道至所述腔体的顶部的距离为0.5
‑
1.5m；所述进料管道至所述腔体的底部的距离为4
‑
12m。5.如权利要求1所述的干冰发生器，其特征在于，位于所述腔体内的所述进料管道设有若干条与所述进料管道交错垂直的支路，各所述支路平行且等距设置于所述干冰发生器的腔体的同一横截面，所述支路上设有所述喷淋器。6.如权利要求5所述的干冰发生器，其特征在于，同一所...

【专利技术属性】
技术研发人员：马啸阳，于颖，鞠强健，李海千，骆炎，尹源，屈钰琦，贺文博，
申请(专利权)人：上海岚泽能源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：