【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于二氧化碳捕集，涉及一种闭式零气耗二氧化碳干燥脱水装置及方法。
技术介绍
1、随着工业社会的不断发展，大气中二氧化碳的含量也准建升高，从而造成温室效应的加剧。二氧化碳捕集、利用与封存技术(ccus)是控制解决二氧化碳排放的最有效方式之一，其中二氧化碳捕集是该技术的首要一环。基于二氧化碳气体的来源主要包括发电厂、煤化工等行业，在对其排放气体的捕集过程中，需要对捕集后的二氧化碳进行再生并压缩储存，由于二氧化碳气体中常含有水分，为防止二氧化碳中水蒸气对压缩机的损害，需要将气体中的水汽吸附出来。
2、二氧化碳的捕集技术通常包括烟气预处理、二氧化碳吸附与解吸、二氧化碳压缩、二氧化碳脱水及二氧化碳液化等步骤，二氧化碳的干燥脱水过程一般用于压缩工序级间或末级之后，以保障二氧化碳捕集系统的稳定运行。传统的二氧化碳干燥脱水系统大多采用双塔吸附脱水装置，包括吸附塔和热再生塔，吸附塔中的吸附剂选择性地吸附二氧化碳气流中的水分，干燥的二氧化碳气体再送往下一级压缩机或二氧化碳储罐，而吸附饱和的吸附剂往往需要利用产品气反吹进行热再生，从而实现吸附剂的再次利用；但上述过程中单塔利用效率偏低，生产过程不稳定，不可避免会造成气体损失。
3、cn 116764398a公开了一种二氧化碳脱水干燥系统和工艺，该系统包括吸附塔、第一膜分离装置和气水分离器，吸附塔具有吸附塔进气口和排气口，第一膜分离装置具有第一进气口、第一排气口和第一出水口，第一排气口与吸附塔排气口通过热吹气管路和冷吹气管路中的每一者连接，第一膜分离装置内设有聚环氧乙烷
4、cn 207566890u公开了一种保证脱水效率的食品添加剂液体二氧化碳生产线，该生产线包括依次连接的压缩机、净化模块、干燥模块、粉尘过滤器、第一换热器、液化器、精馏塔、再沸器、过冷器、储罐，所述干燥模块包括并联的至少两个吸附干燥塔，干燥模块的进气管路分为干燥管路和再生管路，干燥管路原料气经水冷器水冷后进入吸附干燥塔进行干燥，再生管路原料气经第二换热器进入吸附干燥塔对填料进行再生，再生后的气流经冷却除湿后汇入干燥管路；吸附干燥塔设有氧化铝和活性炭填料层，两者分层交叉排布。该生产线中干燥模块只是其中的一部分，且同样是设置两个吸附干燥塔，吸附、再生的过程难以连续稳定运行，容易造成气体损耗。
5、综上所述，对于含二氧化碳气体的干燥脱水装置及工艺，需要对干燥塔进行合理分配布局，使得干燥、再生过程能够连续稳定进行，且基本不会造成气体损耗，高效节能。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种闭式零气耗二氧化碳干燥脱水装置及方法，所述装置通过主干燥塔和辅助干燥塔的设置，再结合再生冷却器及加热器等设备的使用，可实现干燥塔吸附剂的自我循环再生，也可以实现二氧化碳干燥脱水过程的零气耗，高效节能，有助于系统装置的连续稳定运行。
2、为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、一方面，本专利技术提供了一种闭式零气耗二氧化碳干燥脱水装置，所述干燥脱水装置包括吸附干燥单元、再生冷却器、气水分离器和加热器，所述吸附干燥单元包括并联设置的第一干燥塔、第二干燥塔和辅助干燥塔，所述第一干燥塔和第二干燥塔为原料气主干燥塔，所述辅助干燥塔为再生气预干燥塔，原料气进料管路分为两支，其中一支再分为两路，分别与第一干燥塔和第二干燥塔相连，经产品气出料管路排出，另一支与辅助干燥塔相连；
4、所述吸附干燥单元再生后的气体出口依次连接再生冷却器、气水分离器，所述气水分离器的气体出口与原料气进料管路相连，所述加热器设置于吸附干燥单元的再生管路上，再生气预干燥后经加热器连接至待再生的干燥塔。
5、本专利技术中，对于二氧化碳的干燥脱水过程，属于二氧化碳捕集技术中的一道工序步骤，通过将吸附干燥单元设计为两个主干燥塔和一个辅助干燥塔的组合模式，再通过加热器的设置，以部分原料气作为再生气，可以实现干燥塔中吸附剂的自我循环再生，再通过再生冷却器、气水分离器等设备的设置，将再生后的气体冷却后再次作为原料气使用，实现再生过程的零气耗，高效节能，适用于碳捕集系统的连续稳定运行。
6、以下作为本专利技术优选的技术方案，但不作为本专利技术提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本专利技术的技术目的和有益效果。
7、作为本专利技术优选的技术方案，所述干燥脱水装置还包括前置过滤器和后置过滤器，所述前置过滤器位于原料气进料管路上，所述后置过滤器位于产品气出料管路上。
8、优选地，所述前置过滤器包括两级过滤器，分别为前置除油除尘过滤器和前置除油气过滤器。
9、优选地，所述后置过滤器包括后置除尘过滤器。
10、优选地，所述前置过滤器和后置过滤器的液体出口或固体出口连接至排污口。
11、本专利技术中，所述前置过滤器设置在原料气进料管路上的调节阀之前，具体设置两级，前一级为除油除尘过滤器，后一级为除油气过滤器，能够有效降低二氧化碳原料气中的颗粒、油分含量，有助于保护吸附塔中的吸附剂，提高吸附剂的使用寿命；而后置过滤器的设置，能够有效去除因摩擦而产生的吸附剂灰尘，避免对二氧化碳后续使用的影响。
12、作为本专利技术优选的技术方案，所述原料气进料管路上设有调节阀，经调节阀后分为两支管路，两条分支管路上也均设有调节阀。
13、本专利技术中，所述原料气进料管路以及分支管路上设置的调节阀均为流量调节阀，可以控制流量大小，有助于调节原料气和再生气的分流比例，从而实现气体的合理分配；同时，在各干燥塔的进、出口位置也均设有阀门，此阀门的类型为开关阀，主要用来控制开闭两种状态。
14、优选地，所述吸附干燥单元的干燥塔中装填的吸附剂包括活性氧化铝、硅胶或分子筛中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：活性氧化铝和硅胶的组合，硅胶和分子筛的组合，活性氧化铝、硅胶和分子筛的组合等，优选为沸石分子筛。
15、优选地，所述辅助干燥塔的体积小于原料气主干燥塔的体积，所述辅助干燥塔中吸附剂的装填量占单个主干燥塔装填量的20～25％，例如20％、21％、22％、23％、24％或25％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
16、本专利技术中，所述辅助干燥塔区别于主干燥塔，其体积以及吸附剂装填量明显小于主干燥塔，因而能够降低设备的成本，其运行工艺过程与主干燥塔也会不同，主要用于提供再生气，无需太大的体积。例如，主干燥塔容积选择1.3m3时，相应的辅助干燥塔的容积可选择0.3m3，在此条件下，主干燥塔吸附剂装填量为800kg，辅助干燥塔的吸附剂装填量为180kg。
17、优本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种闭式零气耗二氧化碳干燥脱水装置，其特征在于，所述干燥脱水装置包括吸附干燥单元、再生冷却器、气水分离器和加热器，所述吸附干燥单元包括并联设置的第一干燥塔、第二干燥塔和辅助干燥塔，所述第一干燥塔和第二干燥塔为原料气主干燥塔，所述辅助干燥塔为再生气预干燥塔，原料气进料管路分为两支，其中一支再分为两路，分别与第一干燥塔和第二干燥塔相连，经产品气出料管路排出，另一支与辅助干燥塔相连；
2.根据权利要求1所述的干燥脱水装置，其特征在于，所述干燥脱水装置还包括前置过滤器和后置过滤器，所述前置过滤器位于原料气进料管路上，所述后置过滤器位于产品气出料管路上；
3.根据权利要求1或2所述的干燥脱水装置，其特征在于，所述原料气进料管路上设有调节阀，经调节阀后分为两支管路，两条分支管路上也均设有调节阀；
4.根据权利要求1-3任一项所述的干燥脱水装置，其特征在于，所述加热器包括电加热器，优选为温控式电加热器；
5.根据权利要求1-4任一项所述的干燥脱水装置，其特征在于，所述再生冷却器包括一级再生冷却器和二级再生冷却器，所述干燥塔中热再生后的湿热气体
6.一种采用权利要求1-5任一项所述的干燥脱水装置进行闭式零气耗二氧化碳干燥脱水的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述原料气的组成包括二氧化碳和水；
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述干燥塔中装填的吸附剂包括活性氧化铝、硅胶或分子筛中任意一种或至少两种的组合；
9.根据权利要求6-8任一项所述的方法，其特征在于，所述第一干燥塔吸附干燥时，第二干燥塔和辅助干燥塔相互再生的基本流程包括：第一干燥塔吸附时，第二干燥塔再生，辅助干燥塔预吸附以及第一干燥塔吸附时，第二干燥塔预吸附，辅助干燥塔再生；
10.根据权利要求6-9任一项所述的方法，其特征在于，所述第二干燥塔吸附干燥时，第一干燥塔和辅助干燥塔相互再生的基本流程包括：第二干燥塔吸附时，第一干燥塔再生，辅助干燥塔预吸附以及第二干燥塔吸附时，第一干燥塔预吸附，辅助干燥塔再生；
...【技术特征摘要】
1.一种闭式零气耗二氧化碳干燥脱水装置，其特征在于，所述干燥脱水装置包括吸附干燥单元、再生冷却器、气水分离器和加热器，所述吸附干燥单元包括并联设置的第一干燥塔、第二干燥塔和辅助干燥塔，所述第一干燥塔和第二干燥塔为原料气主干燥塔，所述辅助干燥塔为再生气预干燥塔，原料气进料管路分为两支，其中一支再分为两路，分别与第一干燥塔和第二干燥塔相连，经产品气出料管路排出，另一支与辅助干燥塔相连；
2.根据权利要求1所述的干燥脱水装置，其特征在于，所述干燥脱水装置还包括前置过滤器和后置过滤器，所述前置过滤器位于原料气进料管路上，所述后置过滤器位于产品气出料管路上；
3.根据权利要求1或2所述的干燥脱水装置，其特征在于，所述原料气进料管路上设有调节阀，经调节阀后分为两支管路，两条分支管路上也均设有调节阀；
4.根据权利要求1-3任一项所述的干燥脱水装置，其特征在于，所述加热器包括电加热器，优选为温控式电加热器；
5.根据权利要求1-4任一项所述的干燥脱水装置，其特征在于，所述再生冷却器包括一级再生冷却器和二级再生...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩一松，李剑锋，蒋澎，江曌，徐鹏程，王友裕，陈玮琪，王双庆，
申请(专利权)人：杭氧集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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