气体混合物的分离制造技术

本发明专利技术描述了一种用于从包括二氧化碳的气体混合物分离二氧化碳的方法。该方法包括以下步骤：(i)使用压缩机来压缩并冷却气体混合物以形成包括液态二氧化碳的两相混合物；(ii)从两相混合物分离液态二氧化碳流；以及(iii)再循环所述液态二氧化碳流的至少一部分且将再循环的液体流引入到过程流内。通过将分离的液态CO2再循环到上游过程流内，可获得对于过程流的冷却。通过使用液体流，可以进行额外冷却，因为通过蒸发液态CO2来实现了冷却。因而，可使用再循环的液体来降低过程流的温度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】气体混合物的分离
本专利技术涉及气体混合物的分离。本专利技术的方面提供从气体混合物的组分分离。本专利技术的方面涉及从混合物分离相对更可冷凝的气体，在气体混合物中，这种相对更可冷凝的气体与一种或多种相对不可冷凝的气体相混合。特别地，但并非排他性地，本专利技术的方面涉及从包括(多种)碳氧化物的流分离二氧化碳。在某些示例中，该流还包括氢气。
技术介绍
在下文所述的示例中，提供用于从包括(多种)碳氧化物和氢气的进料流分离二氧化碳的方法。由于环境原因，越来越期望的是将被认为是温室气体或污染物的气体与更环保/更有利于环境的那些气体诸如氢气、氮气或氧气相分离。特别地，越来越关注可从气流分离出温室气体、二氧化碳、烃燃料燃烧的主要含碳的产物的策略。这样的经分离的二氧化碳随后可例如在地下岩层中储存。在其它情况下，可需要净化气体以便使得它们适合于某些应用：例如，诸如一氧化碳、甲烷、乙烷和天然气这样的气体需要具有高于特定阈值的纯度以在某些应用中使用。存在着期望大规模分离气体的其它情况。在国际专利申请No.WO2010/012981中，描述了一种用于从主要包括不可冷凝的氢气的气体混合物分离出可冷凝的二氧化碳的过程。一般而言，所描述的过程包括首先压缩并冷却混合物到使二氧化碳为液体的压力和温度，且然后从不可冷凝的气体分离液态二氧化碳。之后，通过使用一系列热交换器和膨胀器来调整经分离的组分的温度和压力，热交换器和膨胀器在本身之中集成、且与用于冷却到该过程的进料流的那些装置集成，从而使得可高效地管理在整个过程中的总能量。该申请描述了使用紧凑、扩散结合的热交换器来简化对所需硬件的需求。虽然在WO2010/012981中所描述的过程可用来提供二氧化碳与富氢气体的分离，将会有益于进一步提高效率和/或改进产品纯度。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供一种用于从包含二氧化碳的气体混合物分离二氧化碳的方法，该方法包括以下步骤：(i)使用压缩机来压缩并冷却气体混合物以形成包括液态二氧化碳的两相混合物；(ii)从两相混合物分离液态二氧化碳流；以及(iii)再循环所述液态二氧化碳流的至少一部分且将再循环的液体流引入到过程流内。通过将分离的液态CO2再循环到上游过程流内，可获得对过程流的冷却。通过使用液体流，可以进行额外冷却，因为通过蒸发液态CO2来实现冷却。因而，可使用再循环的液体来降低过程流的温度。设想到可在需要冷却的系统的任何区域处引入液态CO2流。CO2液体流可包括多种子流，每个子流可被导向至系统的区域。优选地，在压缩机的上游引入再循环的CO2液体流。通过例如在压缩机上游向压缩机入口引入再循环的流，可获得额外优点。例如，通过再循环呈液态形式的CO2，可降低压缩机的压缩功率。而且，通过再循环CO2，可通过添加CO2流而增加通过压缩机的进料流量。因而，可减轻或排除与通过压缩机的较低流量和/或通过压缩机的可变流量相关联的问题。如果减小了通过压缩机的进料流量，那么CO2可被再循环以确保充分的压缩机流量。因而，即使当进料流量被减小到原本可能低于系统部件的操作流率时，该系统仍可保持操作。因而，在启动、停机和/或系统的气体流率不足期间，再循环是特别有益的。通过使用经再循环的产物流，使通过压缩机的流量增加，则可减轻或排除“压缩机喘振”的压缩机可能问题。如果通过压缩机的流率降到太低且能造成通过该单元的空气流突然反向，由于翼型件的泵送作用停止，可能会发生压缩机喘振。优选地，将气态流进给到压缩机且优选地，将再循环的液态二氧化碳流的至少一部分引入到气态流内，从而使得液态二氧化碳在进入到压缩机之前蒸发。气态流可例如为压缩机的进料流，但可为当引入于气态流内时且在混合的流到达压缩机入口之前适合于确保二氧化碳蒸发和优选地高效混合的任何气态流。例如，在气体混合物包括合成气的情况下，气态流可为富氢气流、或者合成气流。当气态流为富氢气流时，所述流可至少部分地从在气体-液体分离器容器中与液态CO2分离的富氢气流得到。根据一种备选实施例，从气体-液体分离器容器得到的完全液态的二氧化碳流间接地或直接地再循环到压缩机的上游。在这样的情况下，优选地，完全液态的二氧化碳流在再循环到压缩机内之前首先蒸发成气态流。优选地，液态二氧化碳在高于-56摄氏度的温度。根据本专利技术此方面的优选实施例，在引入到气态流内之前，再循环的二氧化碳在-40℃与70℃之间且优选地在30与50℃之间的温度；且在1与20Mpa之间，优选地10与15MPa之间的压力。优选地，该温度使得二氧化碳在膨胀时冷却。优选地，二氧化碳基本上在环境温度。气体混合物还可包括氢气，包含液态二氧化碳和富氢气体的两相混合物，其中富氢气体与两相混合物分离开、且经分离的富氢气流的至少一部分被再循环到压缩机。优选地为富氢气流的气态流优选地为与二氧化碳流分离开的相同的富氢气流。在某些布置中，从分离器取得的全部富氢气流被间接地或直接地再循环到压缩机。气态流优选地在10℃与70℃之间，优选地在30与50℃之间的温度；且在0.5与15MPa之间，优选地在1与12MPa之间的压力。该流可处于基本上环境温度。在某些示例中，压力可在3与20MPa之间，例如在3.5与12MPa之间，优选地在3.5与5.5MPa之间。进给到压缩机的气态流可为富氢气流。优选地，再循环的液态二氧化碳被喷洒到气态流内。再循环的液态二氧化碳可通过任何合适方法而被引入到气态流内。有利地，引入的方法适合于在二氧化碳到达压缩机之前用于实现气态流中液态二氧化碳充分的蒸发水平。充分的蒸发水平为二氧化碳处于适合于进给到压缩机的合适状态/相位/液滴大小分布的情况。再循环的液态二氧化碳可使用雾化喷嘴而喷洒到气态流内。为了实现这种所述液滴大小，可使用本领域中的技术人员已知的任何合适方法。例如，喷嘴可用于将液态二氧化碳引入到气态流内，合适喷嘴包括雾化喷嘴，诸如，仅喷洒液体型喷嘴或气导雾化喷嘴，其中气体用于辅助喷射液体。再循环的液态二氧化碳可使用文丘里喷嘴而被喷洒到气态流内。优选地，从二氧化碳引入到压缩机入口的流动路径使得在压缩机入口的上游已蒸发了基本上全部液态二氧化碳。优选地，流动路径的长度使得在压缩机上游基本上完全蒸发。可提供其它特征来提高蒸发的速率。例如，可提供用于在喷嘴和/或流动路径中增加湍流的构型。在某些布置中，再循环的液态二氧化碳可被喷洒到管内，管优选地具有至少2m的长度。在有些示例中，管可例如具有大约3m的流动长度。管可具有弯曲/蜿蜒构造。进入气态流内的液态二氧化碳的粒度可小于200μm。申请者已发现，当使用较小粒度的喷洒粒子时，在气态流中的液态二氧化碳的蒸发程度特别高。液态二氧化碳滴的粒度优选地小于200μm，且更优选地液滴为150μm或更小。在下文的示例中，喷洒粒子的液滴大小不大于150μm。优选地，至少90%，优选地至少95%，优选地至少99%的液滴具有小于150微米或更小的粒度。在某些优选方法中，基本上所有液态二氧化碳流被引入到气态流内。本申请者也已发现，可通过在一个或多个管内利用上文所提到的方法中的任何方法将液态二氧化碳流引入到气态流内来实现高程度的蒸发。优选地，用于引入液态二氧化碳的方法包括使用具有多个进给管的设备，该方法包括向进给管中每一个管内喷洒液态二氧化碳。而且，本申请者已发现，当液态二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.07.19 EP 10251287.81.一种在用于从包括二氧化碳的气体混合物分离二氧化碳的系统中使用的方法，所述方法包括以下步骤：(i)使用压缩机来压缩并冷却所述气体混合物以形成包括液态二氧化碳的两相混合物；(ii)从所述两相混合物分离液态二氧化碳流；以及(iii)再循环所述液态二氧化碳流的至少一部分，且将再循环的液体流引入到过程流内。2.根据权利要求1所述的方法，其中在所述压缩机的上游引入再循环的CO2液体流。3.根据前述权利要求中1-2任一项所述的方法，其中，将气态流进给到所述压缩机，且将再循环的液态二氧化碳流的至少一部分引入到所述气态流内，从而使得液态二氧化碳在进入到所述压缩机之前蒸发。4.根据前述权利要求1-2中任一项所述的方法，其中，所述气体混合物还包括氢气，所述两相混合物包括液态二氧化碳和富氢气体，其中从所述两相混合物分离所述富氢气体，且分离的富氢气流的至少一部分再循环到所述压缩机。5.根据权利要求3所述的方法，其中，进给到所述压缩机的所述气态流为富氢气流。6.根据权利要求2所述的方法，其中，再循环的液态二氧化碳喷洒到所述液态二氧化碳流内。7.根据权利要求3所述的方法，其中，进入所述气态流内的所述液态二氧化碳的粒度小于200μm。8.根据前述权利要求1-2中任一项所述的方法，包括以下步骤：确定与所述系统的参数有关的信息，以及基于所确定的信息来控制二氧化碳的再循环。9.根据权利要求8所述的方法，其中所述参数涉及流的速率和/或一个或多个压缩机的压缩机喘振。10.根据前述权利要求1-2中任一项所述的方法，包括以下步骤：确定气流率；基于所述确定的气流率来控制再循环的二氧化碳的量。11.根据前述权利要求1-2中任一项所述的方法，其中，再循环的二氧化碳流分成多个子流，在一个或多个引入点引入每个子流。12.根据前述权利要求1-2中任一项所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：JA福西思，Y莫里，H纳高，
申请(专利权)人：英国备选能源国际有限公司，
类型：
国别省市：