捕集二氧化碳的液化系统及方法与流程

本发明涉及二氧化碳液化，具体地，涉及一种捕集二氧化碳的液化系统和一种捕集二氧化碳的液化方法。

背景技术：

1、对于co2（二氧化碳）捕集、封存、利用技术，往往需要通过对co2压缩、液化以方便运输和存储。传统的工艺过程通常为将捕集获得的高纯co2经过压缩、冷却之后，co2加压冷却到25bar/25℃，之后需进一步干燥脱水，之后送入冷却液化，最终得到25bar/-25℃的液态co2产品。

2、但是，该工艺的主要缺点是能耗较大，其中co2压缩过程中的余热高达100-140℃，干燥系统中的余热则达到200℃，而这些余热往往直接被冷却水带走，造成了大量的能量损失

3、因此，亟需一种装置能够处解决上述至少一种问题。

技术实现思路

1、本发明实施例的目的是提供一种捕集二氧化碳的液化系统及方法，用于解决现有技术中因液化二氧化碳过程中压缩二氧化碳产生的余热浪费的问题。

2、为了实现上述目的，本发明一方面提供一种捕集二氧化碳的液化系统，所述捕集二氧化碳的液化系统包括：所述捕集二氧化碳的液化系统包括：

3、压缩单元，用于分级压缩二氧化碳，并利用冷却水吸收每一级压缩二氧化碳释放的热量，二氧化碳经分级压缩并吸热后成为第一二氧化碳，冷却水吸热成为回收热水；

4、干燥单元，具有干燥剂，与所述压缩单元连接，所述干燥单元用于利用干燥剂干燥第一二氧化碳以生成干燥二氧化碳，还用于加热所述第一二氧化碳生成吹扫二氧化碳以吹扫所述干燥剂，吹扫二氧化碳吹扫所述干燥剂成为包含二氧化碳和水汽的混合汽；

5、制冷单元，与所述干燥单元连接，利用制冷剂与所述干燥二氧化碳进行热交换，干燥二氧化碳失热后液化成为液态二氧化碳，制冷剂吸收干燥二氧化碳的热量后成为第一制冷剂；

6、吸收式热泵单元，存储有吸收剂，所述吸收式热泵单元与所述压缩单元和所述制冷单元连接，所述吸收式热泵单元利用回收热水的热能加热所述吸收剂以生成热泵制冷剂，所述吸收式热泵单元还利用所述热泵制冷剂将所述第一制冷剂冷却成制冷剂。

7、具体地，所述压缩单元包括：相互连接的多组压缩组件，二氧化碳依次流经每一组压缩组件；

8、每一组压缩组件包括压缩机和对应的第一换热器；

9、所述压缩机用于压缩二氧化碳；

10、所述第一换热器利用冷却水吸收对应的压缩机压缩二氧化碳释放的热量；

11、其中，二氧化碳流经的最后一组压缩组件的第一换热器与所述干燥单元连接。

12、具体地，所述干燥单元包括：干燥塔和吹扫组件；

13、所述干燥塔存储有干燥剂，所述干燥塔的进气口与所述压缩单元的第一二氧化碳出口连接，所述干燥塔的出气口与制冷单元连接，所述干燥塔通过所述干燥剂干燥所述第一二氧化碳以生成干燥二氧化碳；

14、所述吹扫组件包括吹扫加热器，所述吹扫加热器与所述压缩单元连接，所述吹扫加热器用于加热第一二氧化碳成为吹扫二氧化碳，并利用吹扫二氧化碳吹扫干燥剂。

15、具体地，所述吹扫组件包括：吹扫进气管、吹扫冷却器、气液分离器（26）和吹扫出气管；

16、所述干燥塔，存储有干燥剂，具有第一进气口、第一出气口、吹扫进气口和吹扫出气口，所述干燥塔利用所述干燥剂干燥自第一进气口进入的第一二氧化碳并生成干燥二氧化碳，干燥二氧化自第一出气口排出；

17、所述吹扫进气管一端与所述压缩单元的第一二氧化碳出口连接，另一端与所述干燥塔吹扫进气口连接，所述吹扫加热器设置在所述吹扫进气管上，其中，一路第一二氧化碳流经所述吹扫进气管上的吹扫加热器被加热成为吹扫二氧化碳并进入所述干燥塔吹扫所述干燥剂中的水汽，吹扫二氧化碳吹扫所述干燥剂后成为包含二氧化碳和水汽的混合汽；

18、所述吹扫出气管一端与所述干燥塔的吹扫出气口连接，另一端与所述干燥塔的第一进气口连接；

19、所述吹扫冷却器设置在所述吹扫出气管上，与所述吸收式热泵单元连接，所述吹扫冷却器用于利用冷却水冷却自所述吹扫出气口流出的混合汽成为第一混合汽，冷却水吸收所述混合汽的余热成为回收热水进入所述吸收式热泵单元；

20、所述气液分离器设置在所述吹扫出气管上，用于分离所述第一混合汽中的二氧化碳和水汽，分离出的二氧化碳经所述吹扫出气管和所述干燥塔的第一进气口进入所述干燥塔进行干燥，分离出的水汽自所述气液分离器排出。

21、具体地，所述制冷单元包括：第一制冷换热器、制冷压缩机和第一节流阀；

22、所述第一制冷换热器、所述制冷压缩机和所述第一节流阀通过管道依次连接形成制冷循环回路，制冷剂和第一制冷剂被设置为在所述制冷循环回路内流动；

23、所述第一制冷换热器与所述干燥单元连接，所述第一制冷换热器利用制冷剂与所述干燥二氧化碳进行热交换，制冷剂吸收干燥二氧化碳的热量成为第一制冷剂；

24、所述制冷压缩机用于压缩所述第一制冷剂；

25、所述吸收式热泵单元与所述制冷循环回路连接，所述吸收式热泵单元位于所述制冷压缩机和所述第一节流阀之间，所述吸收式热泵单元利用热泵制冷剂与压缩后的第一制冷剂进行热交换，压缩后的第一制冷剂失热成为制冷剂；

26、所述第一节流阀设置在所述制冷循环回路上，用于调节制冷剂在所述制冷循环回路中的流量。

27、具体地，所述制冷单元还包括：第二冷却器，所述第二冷却器设置在所述制冷循环回路上位于所述制冷压缩机和所述吸收式热泵单元之间，用于利用冷却水初步冷却压缩后的第一制冷剂。

28、具体地，所述吸收式热泵单元包括：发生器、冷凝器、膨胀阀、蒸发器、吸收器、制冷旁路管和第二节流阀；

29、所述发生器、所述冷凝器、所述膨胀阀、所述蒸发器和所述吸收器通过管道依次连接，所述制冷旁路管设置在所述发生器和所吸收器之间；

30、所述发生器内存储有吸收剂，所述发生器与所述压缩单元和所述干燥单元连接，所述发生器利用回收热水的热能加热所述吸收剂以生成热泵制冷剂和第一吸收剂，所述第一吸收剂通过所述制冷旁路管进入所述吸收器中；

31、所述冷凝器用于利用冷却水冷却所述热泵制冷剂；

32、所述膨胀阀用于降低冷却后的热泵制冷剂的温度和压力；

33、所述蒸发器与所述制冷循环回路连接，所述蒸发器利用自所述膨胀阀流出的降温降压后的热泵制冷剂与压缩后的第一制冷剂进行热交换，压缩后的第一制冷剂失热后成为制冷剂经制冷循环回路流向所述第一制冷换热器，降温降压后的热泵制冷剂吸收压缩后的第一制冷剂的热量成为第二热泵制冷剂；

34、所述吸收器利用进入的第一吸收剂与第二热泵制冷剂发生吸收反应生成混合制冷介质，所述混合制冷介质作为吸收剂进入所述发生器中；

35、所述第二节流阀设置在所述制冷旁路管上，用于调节所述第一吸收剂进入所述吸收器的压力。

36、具体地，所述捕集二氧化碳的液化系统还包括：第四换热器，设置在所述干燥单元和所述制冷单元之间的连接管道上，与所述吸收式热泵单元连接，所述第四换热器利用来自所述吸收式热泵单元的热泵制冷剂初步冷却进入所述制冷单元的干燥二氧化碳。

37、本发明另一方面提供一种捕集二氧化碳的液化方法，基于上述任一项所述的捕集二氧化碳的液化系统实现，所述捕集二氧化碳的液化方法包括：

38、分级压缩二氧化碳，并利用冷却水吸收每一级压缩二氧化碳释放的热量，分级压缩和冷却二氧化碳后成为第一二氧化碳，冷却水吸收热量后成为回收热水；

39、利用干燥剂干燥第一二氧化碳以生成干燥二氧化碳，加热第一二氧化碳成为吹扫二氧化碳以吹扫所述干燥剂，吹扫二氧化碳吹扫所述干燥剂成为包含二氧化碳和水汽的混合汽；

40、利用制冷剂与所述干燥二氧化碳进行热交换，干燥二氧化碳失热液化成为液态二氧化碳，制冷剂吸收干燥二氧化碳的热量成为第一制冷剂；

41、利用回收热水的热能加热吸收剂以生成热泵制冷剂，所述吸收式热泵单元还利用热泵制冷剂将第一制冷剂冷却成制冷剂。

42、具体地，所述捕集二氧化碳的液化方法还包括：所述捕集二氧化碳的液化方法还包括：利用所述干燥剂干燥所述混合汽。

43、本发明提供的捕集二氧化碳的液化系统及方法，将捕集所得的二氧化碳送入压缩单元，二氧化碳经压缩单元逐级压缩，并利用冷却水吸收每一级压缩二氧化碳时释放的热量，冷却水吸收热量后成为回收热水，从而避免热量损失，二氧化碳经逐级压缩以及吸收压缩二氧化碳产生的热量后成为第一二氧化碳，第一二氧化碳分两路进入干燥单元，一路第一二氧化碳进入干燥单元以通过干燥单元内的干燥剂对第一二氧化碳进行干燥处理，干燥后第一二氧化碳成为干燥二氧化碳，另一路第一二氧化碳则经过加热后成为吹扫二氧化碳，吹扫二氧化碳进入干燥单元吹扫干燥剂并生成混合气；干燥二氧化碳进入制冷单元，制冷单元利用制冷剂与干燥二氧化碳进行热交换以吸收干燥二氧化碳的热量，使得干燥二氧化碳液化成为便于存储的液态二氧化碳，制冷剂吸收干燥二氧化碳的热量后成为第一制冷剂，吸收式热泵单元利用热泵制冷剂对第一制冷剂进行冷却以使第一制冷剂再次降温成为制冷剂。

44、本发明提供的捕集二氧化碳的液化系统及方法，通过冷却水吸收压缩二氧化碳产生的热量，冷却水吸收热量成为回收热水，并将回收热水的热量作为吸收式热泵单元的驱动热能，使得吸收式热泵单元生成热泵制冷剂以冷却制冷单元的第一制冷剂，从而为制冷单元液化干燥二氧化碳提供冷源，解决了现有技术中因液化二氧化碳过程中压缩二氧化碳产生的余热浪费的问题，提高了能源利用率，降低了能耗。

45、本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。