带有CO2汽化冷回收装置的CO2回收利用成套设备

摘要

一种带有CO2汽化冷回收装置的CO2回收利用成套设备，它包括CO2压缩机(1)、CO2干燥器(2)、再沸器(17)、制冷压缩机(16)、液化换热器(4)、储液罐(5)和汽化器(9)，其特征是：在储液罐(5)与汽化器(9)之间安装有蓄能槽(10)，储液罐(5)中的液态CO2的压力大于蓄能槽(10)中的液态CO2的压力；蓄能槽(10)连接有换热器(8)，蓄能槽(10)中的载冷剂通过循环泵(11)和连接管道在蓄能槽(10)和换热器(8)之间循环，换热器(8)的CO2气体进口直接与再沸器(17)的气体出口相连通，换热器(8)的气体出口直接与液化换热器(4)的液态CO2入口相连通，液态CO2直接从液化换热器(4)流入再沸器(17)中去除杂质后泵入储液罐(5)。本发明通过增加蓄能槽和换热器实现了能量回收，节能效果十分显著。

权利要求

1.一种带有CO2汽化冷回收装置的CO2回收利用成套设备，它包括CO2压缩机(1)、CO2干燥器(2)、再沸器(17)、制冷压缩机(16)、液化换热器(4)、储液罐(5)和汽化器(9)，CO2压缩机(1)的输入端与CO2气源相连，CO2压缩机(1)的输出端与CO2干燥器(2)的输入端相连，CO2干燥器(2)的输出端与再沸器(17)的输入端相连，再沸器(17)的气体输出端通过气动球阀(3)与液化换热器(4)的气体输入端相连，进入液化换热器(4)中的CO2气体经制冷压缩机(16)冷却成液态CO2，液态CO2再回入再沸器(17)中去除杂质后泵入储液罐(5)中，其特征是：在储液罐(5)与汽化器(9)之间安装有蓄能槽(10)，储液罐(5)中的液态CO2的压力大于蓄能槽(10)中的液态CO2的压力；

蓄能槽(10)连接有换热器(8)，蓄能槽(10)中的载冷剂通过循环泵(11)和连接管道在蓄能槽(10)和换热器(8)之间循环，换热器(8)的CO2气体进口直接与再沸器(17)的气体出口相连通，换热器(8)的气体出口直接与液化换热器(4)的液态CO2入口相连通，液态CO2直接从液化换热器(4)流入再沸器(17)中去除杂质后泵入储液罐(5)。

2.根据权利要求1所述的带有CO2汽化冷回收装置的CO2回收利用成套设备，其特征是在连接储液罐(5)与蓄能槽(10)之间的管道上安装有减压阀(6)。

3.根据权利要求1所述的带有CO2汽化冷回收装置的CO2回收利用成套设备，其特征是在连接蓄能槽(10)与汽化器(9)之间的连接管上安装有截止阀门(15)；在所述的储液罐(5)和汽化器(9)之间还连接有直供管，在所述的直供管上安装有直供阀门(14)。

4.根据权利要求1所述的带有CO2汽化冷回收装置的CO2回收利用成套设备，其特征是所述的蓄能槽(10)的载冷剂输出管路上安装有温度传感器(12)。

说明书

带有CO2汽化冷回收装置的CO2回收利用成套设备

技术领域

[0001] 本发明涉及一种二氧化碳回收利用装置，尤其是一种利用液化二氧化碳气化过程中产生的大量冷能作为使回收的气态二氧化碳液化的能源从而使制冷压缩机停止工作达到节能的二氧化碳回收利用装置，具体地说是一种节能效果十分显著的带有CO2汽化冷回收装置的CO2回收利用成套设备。

背景技术

[0002] 众所击知，在啤酒制备过程中需向啤酒液中加注二氧化碳，使保证其口感，二氧化碳可直接从市场购买食品级液态二氧化碳加热后向啤酒中加注，这样做成本很高，另一方面，在啤酒酿制过程中会产生大量的二氧化碳，直接排放不仅造成浪费，而且会污染环境，因此现有的啤酒厂普遍采用的方法是将酿制过程中产生的二氧化碳加以回收利用。回收利用的大致过程为，首先利用气体收集装置将二氧化碳气体送入二氧化碳压缩机1中压缩到1.8-2.0MPa，经二氧化碳干燥器2干燥除水后送入再沸器17中，高压二氧化碳经再沸器17进入液化换热器4中，再经与液化换热器4相连的制冷压缩机16制冷变成液态二氧化碳，液态二氧化碳从液化换热器4流出再回入再沸器17中去除杂质后经泵泵入储液罐5中备用，使用时，必须先将高压液态二氧化碳引入汽化器中，通入高温蒸汽使其吸热气化，再经减压后送入后续的用气设备中，因此在整个回收利用过程中，一方面需使用制冷压缩机将气态的二氧化碳液化，这需要消耗大量的能源，另一方面使用过程中又要使用蒸汽使液态二氧化碳吸热气化，同样需要消耗大量的蒸气，又造成能源的浪费，因此，现有的二氧化碳虽然实现了环保的目的，但同时需消耗大量的能源。对此，目前尚无好的解决方案。

发明内容

[0003] 本发明的目的是针对现有的二氧化碳回收利用系统能耗和浪费大的问题，发明一种节能效果十分显著的带有CO2汽化冷回收装置的CO2回收利用成套设备。

[0004] 本发明的技术方案是：

[0005] 一种带有CO2汽化冷回收装置的CO2回收利用成套设备，它包括CO2压缩机1、CO2干燥器2、再沸器17、制冷压缩机16、液化换热器4、储液罐5和汽化器9，CO2压缩机1的输入端与CO2气源相连，CO2压缩机1的输出端与CO2干燥器2的输入端相连，CO2干燥器2的输出端与再沸器17的输入端相连，再沸器17的气体输出端通过气动球阀3与液化换热器4的气体输入端相连，进入液化换热器4中的CO2气体经制冷压缩机16冷却成液态CO2，液态CO2再回入再沸器17中去除杂质后泵入储液罐5中，其特征是：

[0006] 在储液罐5与汽化器9之间安装有蓄能槽10，储液罐5中的液态CO2的压力大于蓄能槽10中的液态CO2的压力；

[0007] 蓄能槽10连接有换热器8，蓄能槽10中的载冷剂通过循环泵11和连接管道在蓄能槽10和换热器8之间循环，换热器8的CO2气体进口直接与再沸器17的气体出口相连通，换热器8的气体出口直接与液化换热器4的液态CO2入口相连通，液态CO2直接从液化换热器4流入再沸器17中去除杂质后泵入储液罐5。

[0008] 其中的蓄能槽10和换热器8即构成了本发明的液态二氧化碳气化冷回收装置。

[0009] 在连接储液罐5与蓄能槽10之间的管道上安装有减压阀6。

[0010] 在连接蓄能槽10与汽化器9之间的连接管上安装有截止阀门15；在所述的储液罐5和汽化器9之间还连接有直供管，在所述的直供管上安装有直供阀门14。

[0011] 所述的蓄能槽10的载冷制输出管路上安装有温度传感器12。

[0012] 本发明的有益效果：

[0013] 本发明充分利用了二氧化碳的特性，实现即能目的。这是因为，当液态二氧化碳压力下降时，其温度也同步下降，如果将其温度升高到一定的值，就可以使载冷剂降到一定的温度，再利用载冷机来冷却气态的二氧化碳使其液化即可替代制冷压缩机，使制冷压缩机停止工作，实现节能的目的，因此，本发明首先将储液罐中的高压(1.8-2.0MPa)液态二氧化碳首先下降一定的幅度(下降至1.0-1.2MPa)，利用压力下降产生的冷能来对气态二氧化碳进行制冷，即可减少制冷压缩机的工作时间和负荷，实现即能，同时由于进入汽化器中的液态二氧化碳的温度较高，因此，又可减少蒸汽使用量。

[0014] 本发明通过增加蓄能槽和换热器实现了节能目的，而蓄能槽和换热器的均可采用成熟技术加以实现，制造成本较低，投入产出比高。以500kg/h产气量为例，每小时可节电45kW。

[0015] 本发明可实现一机多用，通过合理配置阀门和控制系统，既可使整个系统处于节能状态运行，也可处于与现有的系统相同的状态下工作。

附图说明

[0016] 图1是本发明的系统组成结构示意图。

具体实施方式

[0017] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

[0018] 如图1所示。

[0019] 一种带有CO2汽化冷回收装置的CO2回收利用成套设备，它包括与现有技术完全相同的CO2压缩机1、CO2干燥器2、再沸器17、制冷压缩机16、液化换热器4、储液罐5和汽化器9，CO2压缩机1的输入端与CO2气源相连，CO2压缩机1的输出端与CO2干燥器2的输入端相连，CO2干燥器2的输出端与再沸器17的输入端相连，再沸器17的气体输出端通过气动球阀3与液化换热器4的气体输入端相连，进入液化换热器4中的CO2气体经制冷压缩机16冷却成液态CO2，液态CO2再回入再沸器17中去除杂质后泵入储液罐5中，为了实现能量回收，利用二氧化碳压力下降时温度下降的特性，本发明在储液罐5与汽化器9之间安装了蓄能槽10，储液罐5中的液态CO2的压力大于蓄能槽10中的液态CO2的压力；储液罐5中的压力1.8-2.0MPa为高压液态CO2经连接二者之间的管道上的减压阀6减压至1.0-1.2MPa后，二氧化碳的温度急剧下降，利用下降的温度使流过的载冷剂温度下降，再将载冷剂通过循环泵11泵入换热器8中实现对流经换热器8中的气态二氧化碳的制冷液化，而换热器8的CO2气体进口直接与再沸器17的气体出口相连通，换热器8的气体出口直接与液化换热器4的液态CO2入口相连通，液态CO2直接从液化换热器4流入再沸器17中去除杂质后泵入储液罐5，如此循环，就可使制冷压缩机16停止工作，实现节能的目的。由上可见，蓄能槽
10和换热器8即构成了本发明的液态二氧化碳气化冷回收装置。

[0020] 具体实施时，为了使本发明在不需要进行二氧化碳回收时仍能正常工作，可在连接蓄能槽10与汽化器9之间设置连接管，并在其上安装截止阀门15；也可在所述的储液罐5和汽化器9之间直接连接一个直供管，并在所述的直供管上安装有直供阀门14。此外，为了实现循环泵11的自动工作，可在蓄能槽10的载冷制输出管路上安装温度传感器12。

[0021] 本发明的CO2压缩机、干燥器、再沸器的连接方法与现有技术完全相同，汽化器的蒸汽供气管路、循环水的供应及利用等均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

[0022] 本发明的工作原理是：

[0023] 储液罐5中压力为1.8～2.0MPa的液体二氧化碳先通过减压阀6减压至1.0～1.2MPa，将二氧化碳液体温度降至-40～-35℃，进入蓄能槽10，将蓄能槽10内的载冷剂冷却到-35～-30℃，利用循环泵11将载冷剂泵入换热器8中，将从再沸器17直接输送壶的二氧化碳液化(二氧化碳气体在1.8-2.0MPa压力下的液化温度为-20～-25℃)。升温后的载冷剂再回到蓄能槽10中循环使用。减压后的液体二氧化碳在冷却载冷剂的同时会汽化为气体二氧化碳，进入原有的汽化器进一步升温到-20～-30℃，保证二氧化碳的正常使用，同时由于温度升高可节约大量蒸汽；载冷剂进入换热器8将二氧化碳液化，原有的制冷压缩机16可停止使用，节约大量电能。

[0024] 本发明的工作过程为：

[0025] 当系统正常工作一定时间，储液罐5中存储有液态二氧化碳时，可打开阀门13、15，关闭阀门14，同时循环泵11开始工作。液体二氧化碳从储液罐5进入减压阀6，二氧化碳液体经减压阀6减压截流后压力下降至1.0～1.2MPa；温度下降至-40～-35℃，将蓄能槽10内的载冷剂温度冷却到-35～-30℃。载冷剂通过循环泵11作功将载冷剂泵入换热器8。温度传感器12探测到载冷剂温度低于-30℃时，气动球阀3关闭，经干燥除水后的二氧化碳气体进入换热器8。经载冷剂冷却成为液体，流入液化换热器4。此时为液化换热器
4提供低温制冷剂的制冷压缩机16可停止工作。

[0026] 当没有干燥除水后的二氧化碳气体时，载冷剂温度会低于-40℃，此时关闭阀门13、15，打开阀门14，使用汽化器9汽化二氧化碳液体，保证后端正常用气。如载冷剂温度长时间低于-40℃，循环泵11可停止工作。

[0027] 当后续用气设备不用气时，蓄能槽中无液态二氧化碳流动，载冷剂温度不断升高，无冷源，当载冷剂温度高于-25℃时，为液化换热器4提供低温制冷的制冷压缩机16重新开始工作，以保证回收的二氧化碳气体能正常液化。

[0028] 本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。