專利名稱：燃燒尾氣提純二氧化碳的裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于二氧化碳液化領域，具體的說，涉及一種天然氣燃燒后尾氣進行 二氧化碳提純、液化的統統。
背景技術：
目前，很多企業在生產過程中都要燃燒天然氣用來進行加熱，或者以實現其他一 些工藝需要。天然氣燃燒后會產生大量的CO2以及高溫廢氣，這些企業大都未經過處理或 利用將這些CO2以及高溫廢氣直接排放到空氣中。如此一來對于企業來說既是一種浪費， 同樣也對環境造成了污染。另一方面，二氧化碳在工業上的應用也是很廣泛的，氣體二氧化碳可用于制堿工 業、制糖工業，并用于鋼鑄件的淬火和鉛白的制造等；二氧化碳在焊接領域應用也非常廣 泛.如二氧化碳氣體保護焊，是目前生產中應用最多的方法。固態二氧化碳俗稱干冰，升 華時可吸收大量熱，因而用作制冷劑，如人工降雨，也常在舞臺中用于制造煙霧。大量需要 CO2氣體，價格也不菲。特別是石油公司在鉆探石油的過程中，大量用到CO2氣體，將CO2氣 體輸入地下將石油壓出來。如果能將企業燃燒天然氣的產生的CO2氣體回收、純化及液化，同時很好的利用高 溫廢氣的熱量，簡直就是一具多得的事情，還能大大增加企業的收益。
實用新型內容為解決以上技術問題，本實用新型的目的在于提供一種天然氣燃燒所產生二氧化 碳的回收、純化及液化的裝置。本實用新型目的是這樣實現的—種燃燒尾氣提純二氧化碳的裝置，其關鍵在于該裝置由氣液交換器、引風機、 洗滌塔、吸收塔、再生塔、緩沖罐、壓縮機、水分器、干燥器、吸附器、液化機和C02貯罐依次 串聯構成；所述吸收塔與再生塔之間設置有貧富液交換器，該吸收塔和再生塔均通過帶真 空泵的管道與貧富液交換器兩個進口連通，所述貧富液交換器兩個出口中一個與氣液交換 器進液端連通，另一個通過管道連接有貧液冷卻器，該貧液冷卻器通過管道再與吸收塔連 通；該吸收塔內的液體在貧富液交換器換熱后直接進入氣液交換器繼續換熱，所述再生塔 內的液體在貧富液交換器換熱后進入貧液冷卻器冷卻后直接返回吸收塔。通過整個裝置將 天然氣充分燃燒后尾氣中的CO2氣體、經純化和液化儲存在鋼瓶內直接可以出售。設計中 貧液冷卻器、貧富液交換器就是常規的液液交換器。整個工作過程如下天然氣窯爐和天然氣鍋爐燃燒天然氣后排放的尾氣溫度約為220°C左右，在引風 機的作用下首先經過吸能器，在吸能器內釋放熱量，溫度從220°C左右降至80°C左右，然后 經水洗塔水洗，降溫40°C左右；經水洗后的尾氣然后進入吸收塔，在吸收塔內與MEA溶液 (貧液)反應，二氧化碳被MEA溶液吸收(此時溶液稱為富液)，未被吸收的氣體(主要成份為氮氣)由吸收塔頂部排出。二氧化碳被MEA溶液吸收的過程為放熱過程，MEA吸收液吸收二 氧化碳后溫度將升高，由原40°C升至55°C左右，同時被吸收后的二氧化碳氣體溶解于MEA 吸收液(富液)中。在泵的作用下，富液首先經貧富液換熱器與貧液換熱，溫度由55°C左右 升高至80°C左右，然后進入吸能器與尾氣換熱，溫度由80°C左右升高至113°C左右，達到工 藝要求的溫度，最后進入再生塔；在再生塔內，富液經過擴容、減壓，二氧化碳將從吸收液中 釋放出來，釋放二氧化碳后的溶液稱為貧液；二氧化碳將從再生塔的頂部排出，此時二氧化 碳的濃度將達到99% ；MEA溶液釋放二氧化碳的過程為吸熱過程，富液釋放二氧化碳變成貧 液的過程中，溫度將從113°C左右降至95°C左右。濃度將達到99%的二氧化碳再經過壓縮、 分水、干燥、液化后儲存在鋼瓶內。從再生塔流出的吸收液(貧液)在泵的作用下，首先經貧富液換熱器與富液換熱， 溫度由95°C左右降至70°C左右，然后在貧液冷卻器內與水換熱，溫度由70°C左右降至 40°C，最后進入吸收塔與尾氣反應，吸收尾氣中的二氧化碳，變成富液。天然氣充分燃燒，生成的氣體中含有71%的氮氣、18%的水氣、9. 4%的CO2氣體，因 工藝需要，一般在220°C左右進行排放。其實220°C左右尾氣中含有大量的熱量，它包含不 凝氣體從220°C至90°C的顯熱和水氣的凝結潛熱，它的熱量足以將CO2的吸收劑(MEA溶液) 加熱，達到工藝要求，而不再消耗另外的能源。整個裝置能充分利用尾氣的熱量，大大降低 了生產成本。上述水分器經管道并聯有兩個干燥器；兩個干燥器通過管道連接有電加熱器，該 電加熱器經管道分別與CO2貯罐和液化機頂部連接，一個干燥器與水分器連通進行干燥時， 另一個干燥器電加熱器連通。所述電加熱器，包括一個筒體，所述筒體的上部設置進氣口，下部設置出氣口，在 筒體內軸向布置有電加熱管和拉桿，所述筒體的底部安裝支架，所述筒體由底端封閉的承 壓外殼和固定在頂端的密封端蓋組成，所述電加熱管和拉桿的一端固定在密封端蓋上，另 一端懸空，所述電加熱管穿出密封端蓋后連接在接線盒底板上，在接線盒底板上表面安裝 接線盒，所述筒體內設置至少兩塊折流板，所述拉桿上套有定距管，所述筒體內位于進氣口 上端的位置徑向裝有隔熱板。采用上述技術方案，將管體密封，并將外殼設計成承壓外殼，這樣進入管體內的氣 體在管體內自身形成一定的壓力，在壓力的作用下，二氧化碳的吸熱效果好，縮短了二氧化 碳在筒體內加熱的時間，節省了能源；設置折流板，氣體在管體內折流，增加了與電加熱管 的接觸，加熱效果更好。為了密封效果更好，并使得密封端蓋能承受一定的壓力，密封端蓋通過吊環螺栓 固定在承壓外殼上；所述進氣口和出氣口的管口均設置法蘭，所述密封端蓋上也設置有法
ΛΑ *. ο上述液化器為臥式液化器，包括一個縱向倒置的筒體，在筒體的左右兩端分別設 置左管蓋和右管蓋，在左管蓋上設置冷媒進口和冷媒出口，在右管蓋上設置排氣口和排凈 口，所述筒體內密布有數排換熱管，所述筒體的上部壁面上設置有氣體進口和氣體平衡接 管，所述筒體的上部壁面上還安裝有壓力表和溫度表，在筒體底部壁面遠離氣體進口的一 端設置液體出口，所述氣體平衡接管與液體出口對稱設置在筒體的上、下壁面上，所述換熱 管的底部壁面設置成鋸齒形狀。
5[0017]采用上述技術方案，將換熱管的底部壁面設置成鋸齒形狀，氣體經冷凝后得到液 體，液體順著鋸齒的斜面往下流，而不會聚集在換熱管的底部壁面上，另一方面，聚集在鋸 齒尖部的液體也會被沿斜面流下來的液體所帶走，防止了液體在尖部聚集。為了方便安裝，上述筒體的底部的兩端各設置一個馬鞍式支座。上述左、右管蓋通過等長雙頭螺柱固定在筒體上。上述氣液換熱器，包括箱體，所述箱體前后開有煙氣接口，該箱體內裝有散熱管， 該散熱管沿箱體左右兩側呈蛇形排布，所述散熱管的進液端和出液端均從箱體側面穿出。 運行過程中，廢氣通過箱體前后敞口經過箱體，CO2吸收液經散熱管流過，廢氣與箱體內散 熱管進行換熱，散熱管內的CO2吸收液吸收熱量后，溫度升高達到工藝要求。上述箱體內裝有散熱管和翅片，所述翅片在箱體內縱向分布。翅片設置增大了換 熱面積，設置中考慮尾氣中含有酸性物質，對鋼材有腐蝕，所以換熱管材料選用不銹鋼。換 熱管采用多層交叉排列，進液端靠尾氣的出口，出液端靠尾氣的進口，采用逆向換熱，以增 大傳熱溫差。上述箱體側壁為里外兩層鋼板及中間設置的隔熱板組成。使箱體具有節能保溫的 效果。上述箱體底部裝有接水盤，該接水盤底部設置有排水管。以便于在熱交換過程中， 尾氣產生的大量水蒸氣凝結成水，匯集在接水盤順利排出。設計中水盤的材料選用不銹鋼 板制作。有益效果本實用新型裝置能將天然氣充分燃燒后尾氣中的CO2氣體、純化和液化 儲存在真空夾套式低溫壓力容器內，通過充流排在充裝至鋼瓶后出售。在整個裝置中，貧富 液換熱器很好地利用了貧富液的熱量和需要進行有效換熱，氣液換熱器充分利用了尾氣中 的熱量，使得整個裝置不用消耗外在的能源，大大降低了整個生產成本。
圖1是本實用新型工藝流程圖；圖2是本實用新型中電加熱器的結構示意圖；圖3是圖2中A處的局部放大圖；圖4是為圖3中的B-B剖視圖；圖5是本實用新型中臥式液化器的結構示意圖；圖6是圖5中B處的局部放大圖；圖7是本實用新型中氣液換熱器的結構示意圖；圖8是圖7的仰視圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明如圖1所示，一種燃燒尾氣提純二氧化碳的裝置，該裝置由氣液交換器1、引風機 2、洗滌塔3、吸收塔4、再生塔5、緩沖罐6、壓縮機7、水分器8、干燥器9、吸附器10、液化器 11和CO2貯罐12依次串聯構成；鍋爐15排出的尾氣先進入氣液交換器1。所述吸收塔4與 再生塔5之間設置有貧富液交換器13，該吸收塔4和再生塔5均通過帶真空泵17的管道與貧富液交換器13兩個進口連通，所述貧富液交換器13兩個出口中一個與氣液交換器1進 液端連通，另一個通過管道連接有貧液冷卻器14，該貧液冷卻器14通過管道再與吸收塔4 連通；該吸收塔4內的液體在貧富液交換器13換熱后直接進入氣液交換器1繼續換熱，所 述再生塔5內的液體在貧富液交換器13換熱后進入貧液冷卻器14冷卻后直接返回吸收塔 4。水分器8經管道并聯有兩個干燥器9 ；兩個干燥器9通過管道連接有電加熱器16， 該電加熱器16經管道分別與CO2貯罐12和液化機11頂部連接，收集排除的尾氣。水分器 8與每個干燥器9之間的連接管路上連接有閘閥，每個干燥器9與電加熱器16之間的連接 管路上也安裝有閘閥，通過閘閥開關的切換。一個干燥器9與水分器8連通進行干燥時，另 一個干燥器9與電加熱器16連通。電加熱器16加熱尾氣對干燥器9內的干燥劑進行再生。 干燥用的干燥器9吸收水分達到飽和后，再次進行切換讓經過再生的干燥器9進行干燥，吸 收水分達到飽和后的干燥器9電加熱器16連通進行重生。如圖2、3、4所示，電加熱器16由筒體、拉桿16_13、電加熱管16_11、安裝支架 16-2、定距管16-10、折流板16-9、隔熱板16-12和法蘭組成，所述筒體由按照《鋼制壓力容 器》規定的標準制成的承壓外殼1和密封端蓋16-5組成，所述密封端蓋16-5上設置有法 蘭，所述密封端蓋16-5通過吊環螺栓16-8固定在承壓外殼16-1上，所述承壓外殼16_1的 底端封閉，且在承壓外殼16-1的底部設置安裝支架16-2，所述安裝支架16-2由角鋼制成， 所述承壓外殼16-1的上部設置進氣口 16-3，下部設置出氣口 16-4，在筒體內軸向布置有電 加熱管16-11和拉桿16-13，所述電加熱管16-11和拉桿16-13為多組，所述電加熱管16-11 和拉桿16-13的一端固定在密封端蓋16-5上，另一端懸空，所述電加熱管16-11為U型，所 述電加熱管16-11上端穿出密封端蓋16-5后連接在接線盒底板16-6上，其下端位于出氣 口 16-4的下方，在接線盒底板16-6上表面安裝接線盒16-7，所述筒體內設置四塊折流板 16-9，所述拉桿16-13上套有定距管16-10，在進氣口 16_3、出氣口 16_4上均設置法蘭，所 述筒體內位于進氣口 16-3上端的位置徑向裝有隔熱板12。如圖5、圖6所示，液化器11由一個水平布置的筒體11-1構成整體骨架，所述筒 體11-1的底部的兩端各設置一馬鞍式支座11-14，在筒體11-1的左右兩端分別設置左管蓋 11-2和右管蓋11-3，所述左、右管蓋11-2、11-3通過等長雙頭螺柱11-15固定在筒體11_1 上，在左管蓋11-2上設置冷媒進口 11-8和冷媒出口 11-9，在右管蓋11-3上設置排氣口 11-10和排凈口 11-11，所述筒體11-1內密布有數排換熱管11-12，所述換熱管11-12的底 部壁面設置成鋸齒形狀；所述筒體1內設置有三塊支撐板11-16，在設有支撐板11-16的地 方的換熱管11-12固定在支撐板11-16上，其中一塊支撐板11-16上固定有銘牌，所述筒體 11-1的上部壁面上設置有氣體進口 11-4和氣體平衡接管11-13，所述筒體11-1的上部壁 面上還安裝有壓力表11-5和溫度表11-6，在筒體11-1底部壁面遠離氣體進口 11-4的一 端設置液體出口 11-7，所述氣體平衡接管11-13與液體出口 11-7對稱設置在筒體11-1的 上、下壁面上。使用時，氣體由氣體進口 11-4進入筒體11-1，冷媒由冷媒進口 11-8進入，氣體在 筒體11-1內被冷媒所冷卻，變為液體后由液體出口 11-7排出，冷媒再由冷媒出口 11-9排除。如圖7、圖8 —種氣液交換器1，主要由箱體1-1、散熱管1-2、翅片1_3、接水盤1_4和排水管1-5組成，箱體1-1前后為敞口狀，形成接口，箱體1-1內設置有散熱管1-2、翅片 1-3、接水盤1-4和排水管1-5。該散熱管1-2沿箱體1-1左右兩側呈蛇形排布，所述散熱管 1-2的進液端和出液端均從箱體1-1左側面穿出。所述翅片1-3在箱體1-1內縱向分布。 箱體1-1底部裝有接水盤1-4，該接水盤1-4底部設置有排水管1-5。所述箱體1-1側壁為 里外兩層鋼板及中間設置的隔熱板組成。 盡管以上結構結合附圖對本實用新型的優選實施例進行了描述，但本實用新型不 限于上述具體實施方式
，上述具體實施方式
僅僅是示意性的而不是限定性的，本領域的普 通技術人員在本實用新型的啟示下，在不違背本實用新型宗旨及權利要求的前提下，可以 做出多種類似的表示，如更改散熱通道形狀方式，更改冷卻劑的型號種類等等，這樣的變換 均落入本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種燃燒尾氣提純二氧化碳的裝置，其特征在于該裝置由氣液交換器(1)、引風機 (2)、洗滌塔(3)、吸收塔(4)、再生塔(5)、緩沖罐(6)、壓縮機(7)、水分器(8)、干燥器(9)、 吸附器(10)、液化器(11)和CO2貯罐(12)依次串聯構成；所述吸收塔(4)與再生塔(5)之 間設置有貧富液交換器(13)，該吸收塔(4)和再生塔(5)均通過帶真空泵(17)的管道與貧 富液交換器(13)兩個進口連通，所述貧富液交換器(13)兩個出口中一個與氣液交換器(1) 進液端連通，另一個通過管道連接有貧液冷卻器(14)，該貧液冷卻器(14)通過管道再與吸 收塔(4)連通；該吸收塔(4)內的液體在貧富液交換器(13)換熱后直接進入氣液交換器(1) 繼續換熱，所述再生塔(5)內的液體在貧富液交換器(13)換熱后進入貧液冷卻器(14)冷卻 后直接返回吸收塔(4)。
2.根據權利要求1所述燃燒尾氣提純二氧化碳的裝置，其特征在于所述水分器(8) 經管道并聯有兩個干燥器(9 )；兩個干燥器(9 )通過管道連接有電加熱器(16 )，該電加熱器 (16 )經管道分別與CO2貯罐(12 )和液化機(11)頂部連接，一個干燥器(9 )與水分器(8 )連 通進行干燥時，另一個干燥器(9)電加熱器(16)連通。
3.根據權利要求2所述燃燒尾氣提純二氧化碳的裝置，其特征在于所述電加熱器 (16)，包括一個筒體，所述筒體的上部設置進氣口( 16-3)，下部設置出氣口( 16-4)，在筒體 內軸向布置有電加熱管(16-11)和拉桿(16-13)，所述筒體的底部安裝支架(16-2)，所述 筒體由底端封閉的承壓外殼(16-1)和固定在頂端的密封端蓋(16-5)組成，所述電加熱 管(16-11)和拉桿(16-13)的一端固定在密封端蓋(16-5)上，另一端懸空，所述電加熱管 (16-11)穿出密封端蓋(16-5)后連接在接線盒底板(16-6)上，在接線盒底板(16-6)上表 面安裝接線盒(16-7)，所述筒體內設置至少兩塊折流板(16-9)，所述拉桿(16-13)上套有 定距管(16-10)，所述筒體內位于進氣口( 16-3)上端的位置徑向裝有隔熱板(16-12)。
4.根據權利要求3燃燒尾氣提純二氧化碳的裝置，其特征在于所述密封端蓋 (16-5)通過吊環螺栓(16-8)固定在承壓外殼(16-1)上；所述進氣口(16_3)和出氣管 (16-4)的管口均設置法蘭，所述密封端蓋(16-5)上也設置有法蘭。
5.根據權利要求1所述燃燒尾氣提純二氧化碳的裝置，其特征在于所述液化器(11) 為臥式液化器，包括一個縱向倒置筒體(11-1)，在筒體(11-1)的左右兩端分別設置左管 蓋(11-2)和右管蓋(11-3)，在左管蓋(11-2)上設置冷媒進口(11-8)和冷媒出口( 11_9)， 在右管蓋(11-3)上設置排氣口(11-10)和排凈口(11-11)，所述筒體(11-1)內密布有數 排換熱管(11-12)，所述筒體(11-1)的上部壁面上設置有氣體進口(11-4)和氣體平衡接 管(11-13)，所述筒體(11-1)的上部壁面上還安裝有壓力表(11-5)和溫度表(11-6)，在筒 體(11-1)底部壁面遠離氣體進口(11-4)的一端設置液體出口(11-7)，所述氣體平衡接管 (11-13)與液體出口(11-7)對稱設置在筒體(11-1)的上、下壁面上，所述換熱管(11-12)的 底部壁面設置成鋸齒形狀。
6.根據權利要求5所述燃燒尾氣提純二氧化碳的裝置，其特征在于所述筒體(11-1) 的底部的兩端各設置一馬鞍式支座(11-14)。
7.7、根據權利要求5所述燃燒尾氣提純二氧化碳的裝置，其特征在于所述左、右管蓋 (11-2,11-3)通過等長雙頭螺柱(11-15)固定在筒體(11-1)上。
8.根據權利要求1所述燃燒尾氣提純二氧化碳的裝置，其特征在于所述氣液交換器 (1)包括箱體(1-1)，所述箱體(1-1)前后開有煙氣接口(Ι-la)，該箱體(1-1)內裝有散熱管(1-2)，該散熱管(1-2)沿箱體(1-1)左右兩側呈蛇形排布，所述散熱管(1-2)的進液端和出 液端均從箱體(1-1)側面穿出。
9.根據權利要求8所述燃燒尾氣提純二氧化碳的裝置，其特征在于所述箱體(1-1)內 裝有散熱管(1-2)和翅片(1-3)，所述翅片(1-3)在箱體(1-1)內縱向分布。
10.根據權利要求8所述燃燒尾氣提純二氧化碳的裝置，其特征在于所述箱體(1-1) 側壁為里外兩層鋼板及中間設置的隔熱板組成；該箱體(1-1)底部裝有接水盤(1-4)，該接 水盤(1-4)底部設置有排水管(1-5)。
專利摘要本實用新型公開了一種燃燒尾氣提純二氧化碳的裝置，該裝置由氣液交換器(1)、引風機(2)、洗滌塔(3)、吸收塔(4)、再生塔(5)、緩沖罐(6)、壓縮機(7)、水分器(8)、干燥器(9)、吸附器(10)、液化器(11)和CO2貯罐(12)依次串聯構成。本實用新型裝置能將天然氣充分燃燒后尾氣中的CO2氣體、純化和液化儲存在鋼瓶內直接出售。在整個裝置中，貧富液換熱器很好地利用了貧富液的熱量和需要進行有效換熱，氣液換熱器充分利用了尾氣中的熱量，使得整個裝置不用消耗外在的能源，大大降低了整個生產成本。
文檔編號B01D53/62GK201873530SQ20102061717
公開日2011年6月22日 申請日期2010年11月22日 優先權日2010年11月22日
發明者唐亮 申請人:重慶欣雨壓力容器制造有限責任公司