二氧化碳捕集液化回收装置的制作方法

1.本实用新型涉及液化天然气(lng)领域，特别是涉及由lng工厂的酸性气体脱除单元 (acid gas removal unit，agru)排放的酸性气体(以下简称酸气)制备液体二氧化碳的装置。


背景技术：

2.通常，管输天然气中含有约1％～3％的二氧化碳气体。由于液化天然气(lng)为约
‑
162℃的低温液体，co2即使是非常小的分压(通常lng工厂预处理要求处理至50ppm以内)，也会在工厂低温段发生冻堵事故，因此lng工厂会在天然气预处理部分设置酸性气体脱除单元 (agru)来脱除天然气中的二氧化碳等酸性气体。该agru单元一般使用醇胺类溶液(目前国内多使用以甲基二乙醇胺即mdea为主的配方溶液)来与二氧化碳等酸性气体反应以脱除酸气。该反应在agru的吸收塔中进行，之后富液在汽提塔加热再生，汽提塔塔顶气体经冷却后弛放大气。
3.这种将agru单元汽提塔塔顶气体直接排放大气的处理方式，会造成资源浪费和温室效应气体(ghg)的排放。以我国陕北某100万方/天的lng装置为例，该lng工厂的agru单元的汽提塔的塔顶气体最终通过分离器全部放空。由物料平衡，该厂汽提塔的酸性放空气状态为：温度55℃，压力160kpa；流量为98.86kmol/hr，其中，co
2 89.77％，水9.96％，c
1 0.2713％， c
2 9.1ppm，c
3 0.34ppm，n
2 3.95ppm。倘若汽提塔塔顶的酸性放空气能够被捕集回收，则合计有88.75kmol/hr的co2可供回收，计3904kg/hr，约合产能3.1万吨/年。而co2本身是一种重要的化工原料，食品、轻工、冶金、化工等行业都需要大量的co2气体；且该厂所属的集团为大型国有石油开采企业，将液体二氧化碳用于油气田压裂可以提升油气开采收率，有利于油气田增产增效，即该集团本身就存在较大量的液体二氧化碳需求，因而目前这种将agru 单元的酸气直接放空的工艺存在明显的缺陷。


技术实现要素：

4.本实用新型要解决的技术问题是提供一种由lng工厂agru单元排放的酸气捕集液化回收二氧化碳的装置，该装置可以显著提升lng工厂的经济效益和社会效益。
5.为解决上述技术问题，本实用新型的二氧化碳捕集液化回收装置，包括：预处理单元、压缩单元、干燥单元和液化回收单元；其中，
6.预处理单元包括有脱硫塔和预冷分离器；所述脱硫塔的入口通过管路连接lng工厂酸性气体脱除单元汽提塔塔顶的酸气出口，所述脱硫塔的出口通过管路连接所述预冷分离器的入口；
7.所述压缩单元设置在所述预处理单元之后，包括有二氧化碳压缩机、空冷器和气液分离器；所述二氧化碳压缩机的压缩级数大于等于1，一级压缩的入口通过管路连接所述预处理单元的预冷分离器的出口，每级压缩之后分别依次配备空冷器和气液分离器，空冷器的入口通过管路连接本级压缩的出口，空冷器的出口通过管路连接本级气液分离器的入
口，气液分离器的出口通过管路连接下一级压缩的入口，最后一级气液分离器的出口通过管路通往所述干燥单元；
8.所述干燥单元设置在所述压缩单元之后，包括有一个以上干燥塔；所述干燥塔的二氧化碳入口通过管路连接所述压缩单元最后一级气液分离器的出口；所述干燥塔的二氧化碳出口通过管路通往所述液化回收单元；
9.所述液化回收单元设置在所述干燥单元之后，包括有换热设备和液体二氧化碳储罐；所述换热设备的二氧化碳入口通过管路连接所述干燥塔的出口；所述换热设备的二氧化碳出口通往所述液体二氧化碳储罐的入口；所述液体二氧化碳储罐的底部出口设置有液体二氧化碳产品管道。
10.所述脱硫塔的入口一般设置在脱硫塔的底部，出口一般设置在脱硫塔的顶部；所述预冷分离器的入口一般设置在预冷分离器顶部，出口一般设置在预冷分离器上部。
11.较佳的，可以在脱硫塔和预冷分离器之间的管路上设置预冷换热器，用于冷却脱硫后的酸气。
12.较佳的，可以在所述脱硫塔的入口管路上安装流量计，用于测量来自lng工厂agru单元汽提塔塔顶的酸气的流量。
13.所述二氧化碳压缩机可以是单级压缩机，也可以是多级压缩(multi
‑
stage compression，二级压缩也属于多级压缩)机，优选采用三级压缩机。
14.所述压缩单元的气液分离器的入口一般设置在气液分离器的上部，出口一般设置在气液分离器的顶部。
15.所述干燥塔的二氧化碳入口一般设置在干燥塔的上部，二氧化碳出口一般设置在干燥塔的底部。所述干燥塔的再生气入口一般设置在干燥塔的底部，再生气出口一般设置在干燥塔的上部。
16.较佳的，所述干燥单元中还可以包括有再生气冷却器和再生气气液分离器。所述干燥塔的再生气入口连接来自lng工厂的再生气来气管道，所述干燥塔的再生气出口通过管路连接所述再生气冷却器的入口，所述再生气冷却器的出口通过管路连接所述再生气气液分离器的入口(一般设置在再生气气液分离器的偏上部)，所述再生气气液分离器的出口(一般设置在再生气气液分离器的顶部)通过管路连接通往lng工厂再生气单元的的再生气返回管道。
17.所述干燥塔的数量优选为2个，2个干燥塔优选采用交替工作模式，一塔在线工作时，另一塔再生。干燥塔内部可以装填分子筛干燥剂。
18.较佳的，所述液化回收单元中还包括有冷剂压缩机入口分离器、冷剂压缩机和空冷器；所述换热设备的冷剂出口通过管路连接所述冷剂压缩机入口分离器的入口；所述冷剂压缩机的压缩级数大于等于1，一级压缩的入口通过管路连接所述冷剂压缩机入口分离器的出口，每级压缩之后配备有空冷器，空冷器的入口通过管路连接本级压缩的出口，空冷器的出口通过管路连接下一级压缩的入口，最后一级空冷器的出口通过管路连接所述换热设备的冷剂入口。
19.所述冷剂压缩机入口分离器的入口一般设置在冷剂压缩机入口分离器的上部，出口一般设置在冷剂压缩机入口分离器的顶部。所述液体二氧化碳储罐的入口一般设置在液体二氧化碳储罐的底部，入口前的管路上一般安装有二氧化碳节流阀，用于将液体二氧化
碳的流量调节至液体二氧化碳的存储压力。
20.所述冷剂压缩机优选采用多级压缩以提高效率，例如采用二级压缩机。
21.所述换热设备可以选用二氧化碳冷却器或冷箱等。
22.二氧化碳冷却器内可以采用管壳式换热器。二氧化碳冷却器的冷剂入口与液化回收单元最后一级空冷器出口之间的管路上一般安装有冷剂节流阀，用于调节冷剂流量。
23.冷箱通常为膨胀珍珠岩保冷冷箱，冷箱内安装多流道换热器，优选板翅式换热器。冷箱的二氧化碳入口、冷剂入口和冷剂出口一般设置在冷箱的顶部。冷箱的二氧化碳入口一般设置在冷箱的底部。另外，冷箱的底部还设置有高压冷剂出口和低压冷剂返回冷箱入口，高压冷剂出口和低压冷剂返回冷箱入口通过管路连接，并在该管路上安装有冷剂节流阀。
24.根据需要制备的液体二氧化碳产品的纯度要求(如食品级二氧化碳产品)，可以进一步在冷箱与二氧化碳节流阀之间的管路上设置低温精馏塔，以精馏提纯液体二氧化碳。此时可以在冷箱的中部和底部分别设置二氧化碳出口。冷箱中部的二氧化碳出口通过管路连接低温精馏塔的中部入口，并可以在该管路上安装节流阀调节二氧化碳的流量。冷箱底部的二氧化碳出口通过管路连接低温精馏塔的顶部入口。低温精馏塔的顶部出口设置不凝气管道，底部出口经二氧化碳节流阀通往液体二氧化碳储罐。低温精馏塔的下部设置再沸器，用以控制液体二氧化碳产品的纯度。再沸器的热源可以与lng工厂一体化考虑，通过热源输送管道接收来自lng工厂的热源，再通过热源返回lng工厂管道将使用后的热源返回lng工厂；也可以自带热源，例如使用电加热器提供热源。
25.利用上述装置可以从lng工厂agru单元排放的酸气中捕集液化回收二氧化碳并根据需求制备不同纯度液体二氧化碳产品。
26.具体的二氧化碳捕集液化回收方法，步骤包括：
27.1)预处理：对来自lng工厂酸性气体脱除单元汽提塔塔顶的酸气进行脱硫和脱水预处理；
28.2)压缩：对经过预处理的酸气进行一级以上压缩，每级压缩后分别进行冷却和气液分离脱水；
29.3)干燥：在干燥塔中对经过压缩的酸气进行干燥；
30.4)液化回收：将经过步骤3)干燥后的酸气送入换热设备与冷剂交换热量，液化为液体二氧化碳，送入液体二氧化碳储罐存储。
31.较佳的，上述步骤1)，在脱硫之后，脱水之前，将脱硫后的酸气冷却至常温。
32.上述步骤2)，优选为对经过预处理的酸气进行三级压缩，将酸气压力增至中压25～ 30bar，温度冷却至常温25℃～40℃。
33.上述步骤3)，干燥塔的再生优选使用lng工厂的处理后干燥天然气或蒸发气作为再生气气源，加热后的再生气经冷却和脱水后返回lng工厂。
34.上述步骤4)，所述冷剂的循环流程优选为：冷剂出换热设备，经气液分离，以及一级以上压缩和冷却后，返流回换热器。冷剂的压缩优选为多级压缩，进一步优选为二级压缩。
35.较佳的，上述步骤4)，在液体二氧化碳进入液体二氧化碳储罐存储前，还可以包括有精馏步骤，以进一步提纯液体二氧化碳。酸气在换热设备内被冷却至一中间温度后，可以
将一部分酸气从换热设备中部抽出，进行低温精馏提纯；另一部分酸气继续被冷却至更低的温度，从换热设备底部离开，用作低温精馏的冷源。
36.本实用新型根据lng工厂agru汽提塔塔顶排放的酸气的实际组分(以二氧化碳为主)及二氧化碳的理化特性，设计二氧化碳捕集液化回收装置，将汽提塔塔顶酸气捕集后，进行脱硫、干燥等纯化处理，然后再通过压缩、冷却、精馏(仅用于食品级高纯度co2回收)等操作进行二氧化碳的捕集、提纯、液化、充装，有效捕集回收了lng工厂排放的二氧化碳。与现有的lng工厂的酸气脱除单元的汽提塔塔顶气的处理技术相比，本实用新型的二氧化碳捕集液化回收装置，具有以下优点和有益效果：
37.1.本实用新型可以在不影响原有的天然气液化装置正常生产的情况下有效回收液化汽提塔排放气中的co2，副产液体二氧化碳，如此一方面可以提升工厂的经济效益，另一方面可以减少温室效应气体的排放，绿色环保，具有明显的社会效益。
38.2.本实用新型的co2提纯液化工艺的能量、物料平衡可与原lng工厂进行一体化耦合，从而可以显著提升制取高纯度co2的经济性及整体的能量利用效率(可比常规的高纯液体co2制取工艺节能10％以上)，且有助于提升原lng工厂的能量效率。
39.3.本实用新型的装置采用全模块化制造安装，并就近布置在原lng装置内agru单元附近，不仅可以节省用地，而且投资少(co2捕集液化回收装置本身的投资可在1年内回收)，现场安装及操作简单，可以显著提高现有lng装置的运行经济性及co2制取的经济性，具有明显的经济效益。
40.4.本实用新型可以根据液体co2产品不同的下游应用选择最优的工艺布置，即，既可以布置高纯度食品级co2液化提纯工艺，也可以布置简化的普通纯度co2(例如用于油气田驱油采气的co2)液化提纯工艺。本实用新型通过创新的精馏方法制取高纯度液化co2，工艺简单高效，比常规的高纯液体co2制取工艺的投资节省20％以上。
附图说明
41.图1是本实用新型实施例1由lng工厂agru汽提塔塔顶酸气制备用于油气田液体co2压裂的co2的装置及工艺流程示意图；
42.图2是本实用新型实施例2由lng工厂agru汽提塔塔顶酸气制备高纯度(食品级)液体 co2的装置及工艺流程示意图(精馏段使用来自lng工厂的热源)；
43.图3是本实用新型实施例2由lng工厂agru汽提塔塔顶酸气制备高纯度(食品级)液体 co2的装置及工艺流程示意图(精馏段采用自加热模式)。
44.图中附图标记说明如下：
45.01：co2原料管道
46.02：流量计
47.03：脱硫塔入口管道
48.04：脱硫塔
49.05：脱硫塔出口管道
50.06：预冷换热器
51.07：预冷换热器出口管道
52.08：预冷分离器
53.09：预冷分离器出口管道
54.10：co2压缩机一级压缩
55.11：co2压缩机一级压缩出口管道
56.12：第一空冷器
57.13：第一空冷器出口管道
58.14：一级分离器
59.15：一级分离器出口管道
60.16：co2压缩机二级压缩
61.17：co2压缩机二级压缩出口管道
62.18：第二空冷器
63.19：第二空冷器出口管道
64.20：二级分离器
65.21：二级分离器出口管道
66.22：co2压缩机三级压缩
67.23：co2压缩机三级压缩出口管道
68.24：第三空冷器
69.25：第三空冷器出口管道
70.26：三级分离器
71.27：三级分离器出口管道
72.28：第一干燥塔
73.29：第二干燥塔
74.30：干燥出口管道
75.31：co2冷却器
76.32：低温co2管道
77.33：co2节流阀
78.34：co2节流后管道
79.35：液体co2储罐
80.36：bog管道
81.37：液体co2产品管道
82.38：冷剂返流管道
83.39：冷剂压缩机入口分离器
84.40：分离器出口管道
85.41：冷剂压缩机一级压缩
86.42：冷剂压缩机一级压缩出口管道
87.43：第四空冷器
88.44：第四空冷器出口管道
89.45：冷剂压缩机二级压缩
90.46：冷剂压缩机二级压缩出口管道
91.47：第五空冷器
92.48：第五空冷器出口管道
93.49：冷剂节流阀
94.50：冷剂节流后管道
95.51：再生气来气管道
96.52：再生气返回管道
97.53：第一程控阀
98.54：第二程控阀
99.55：第三程控阀
100.56：第四程控阀
101.57：第五程控阀
102.58：第六程控阀
103.59：第七程控阀
104.60：第八程控阀
105.61：第九程控阀
106.62：第十程控阀
107.63：第十一程控阀
108.64：第十二程控阀
109.65：再生气冷却器
110.66：再生气气液分离器
111.67：冷箱
112.68：冷剂返流管道
113.69：冷剂节流阀
114.70：高压冷剂出冷箱管道
115.71：co2预冷管道
116.72：流量调节阀
117.73：冷箱co2出口管道
118.74：低温精馏塔
119.75：高压液态co2管道
120.76：co2节流阀
121.77：低压液态co2管道
122.78：不凝气管道
123.79：来自lng工厂的热源管道
124.80：温度控制阀
125.81：再沸器
126.82：返回lng工厂的热源管道
127.83：电加热器
128.84：第十三程控阀
具体实施方式
129.为对本实用新型的技术内容、特点与功效有更具体的了解，现结合附图及具体实施例，对本实用新型的技术方案做进一步详细的说明。
130.实施例1由lng工厂agru汽提塔塔顶酸气制备用于油气田液体co2压裂的co2131.本实施例的从lng工厂agru单元脱除的酸气中捕集液化回收二氧化碳的装置，其结构如图1所示，主要包括：预处理单元、压缩单元、干燥单元、液化回收单元。其中：
132.预处理单元主要包括有流量计02、脱硫塔04、预冷换热器06、预冷分离器08。流量计 02安装在co2原料管道01与脱硫塔入口管道03之间，用于测量来自lng工厂agru单元汽提塔塔顶的酸气的流量。脱硫塔04中装有能够和硫化氢反应的脱硫剂，用于脱除酸气中可能含有的微量h2s气体。预冷换热器06安装在脱硫塔出口管道05上，用于将脱硫后的酸气冷却至常温。预冷换热器出口管道07连接预冷分离器08的顶部入口。预冷分离器08用于脱除经过脱硫和预冷却后的酸气上凝结的游离水。
133.压缩单元设置在预处理单元之后，包括有co2压缩机、空冷器和气液分离器。co2压缩机用于压缩co2气体，使co2气体增压；空冷器用于降低co2气体的温度；气液分离器用于脱除经过压缩和冷却后的co2气体中凝结的游离水。co2压缩机的压缩级数可视具体情况选择单极压缩或多级压缩(例如，二级压缩，三级压缩，甚至更多级压缩)，每级压缩后，分别配备空冷器和气液分离器(即空冷器和气液分离器数量与压缩级数相对应)。在本实施例中使用的 co2压缩机为三级压缩。co2压缩机一级压缩10入口连接预冷分离器出口管道09，co2压缩机一级压缩出口管道11连接第一空冷器12，第一空冷器出口管道13连接一级分离器14入口，一级分离器出口管道15连接co2压缩机二级压缩16入口。二级和三级压缩参照一级压缩，分别在co2压缩机二级压缩16后依次设置第二空冷器18和二级分离器20，在co2压缩机三级压缩22后依次设置第三空冷器24和三级分离器26，如图1所示。
134.干燥单元设置在压缩单元之后，主要包括有干燥塔、再生气冷却器65、再生气气液分离器66和多个程控阀。本实施例配置了双干燥塔，即第一干燥塔28和第二干燥塔29。两个干燥塔的二氧化碳入口设置在干燥塔的顶部，并分别连接压缩单元的三级分离器出口管道27；二氧化碳出口设置在干燥塔的底部，并分别连接干燥出口管道30；再生气入口设置在干燥塔的底部，并分别连接再生气来气管道51；再生气出口设置在干燥塔的顶部，并分别连接再生气冷却器65的入口。干燥塔的入口和出口管路上均安装有程控阀。干燥塔内部装填有分子筛干燥剂，用于对经过压缩单元处理后的co2气体进行深度干燥。两个干燥塔的工作方式为一塔工作、一塔再生的切换模式，并与lng工厂的分子筛干燥器“错时段”工作，共用再生气加热器。再生气冷却器65和再生气气液分离器66设置在再生气返回管道52前，再生气冷却器 65的出口连接再生气气液分离器66的入口，再生气气液分离器66的出口连接再生气返回管道52。再生气冷却器65用于冷却再生气。再生气气液分离器66用于脱除经再生气冷却器65 冷却后的再生气中的游离水。
135.液化回收单元设置在干燥单元之后，主要包括co2冷却器31、冷剂压缩机入口分离器39、冷剂压缩机、空冷器、冷剂节流阀49和液体co2储罐35。本实施例中，co2冷却器31选用的是管壳式换热器。co2冷却器31的co2入口连接干燥出口管道30，出口连接液体co2储罐35 的入口，用于冷却并液化来自第一干燥塔28和第二干燥塔29塔顶的co2气体。co2冷却器31 底部的冷剂返流管道38连接冷剂压缩机入口分离器39的入口。冷剂压缩机入口分离器39用
于分离由co2冷却器31返流的对环境无害的制冷工质，脱除返流的冷剂中可能存在的少量液体杂质(正常工况下冷剂应该为全气相，但为了确保进入冷剂压缩机的冷剂为全气相，不含液体杂质，因而在冷剂压缩机入口设置了气液分离器)。冷剂压缩机用于压缩冷剂，本实施例采用两级压缩，包括冷剂压缩机一级压缩41和冷剂压缩机二级压缩45，每级压缩后都配置有空冷器以降低冷剂温度，分别为第四空冷器43和第五空冷器47，如图1所示，冷剂压缩机一级压缩41入口连接分离器出口管道40，出口连接第四空冷器43的入口；冷剂压缩机二级压缩45的入口连接第四空冷器出口管道44，出口连接第五空冷器47入口。第五空冷器出口管道48经冷剂节流阀49连接co2冷却器31的冷剂入口。冷剂节流阀49用于调节冷剂流量。液体co2储罐35用于存储液化后的co2产品。液体co2储罐35的入口连接co2冷却器31的co2出口。液体co2储罐35与co2冷却器31之间的连接管路上安装有co2节流阀33，用于将经过液化及过冷后的co2节流至液体co2存储压力。液体co2储罐35的底部出口连接液体co2产品管道37，顶部出口连接bog管道36。
136.以下对利用上述装置从lng工厂agru汽提塔塔顶脱除的酸气中捕集、液化、回收用于油气田液体co2压裂的co2的具体工艺流程进行详细的说明。
137.如图1所示，来自lng工厂agru汽提塔塔顶的酸气经过co2原料管道01及流量计02后，进入脱硫塔04，脱除酸气中可能含有的微量h2s气体。脱硫后的酸气进入预冷换热器06冷却至常温(agru汽提塔塔顶排出的酸气通常温度较高，因此需要预冷却)，然后进入预冷分离器08脱除冷却后凝结的游离水。
138.由预冷分离器08上端出来的经过初步净化的以co2为主要组分的酸气经二氧化碳压缩机三级压缩及降温并脱除凝结的游离水后(此时气体压力增至中压约25～30bar，温度冷却至常温25℃～40℃)，通过三级分离器出口管道27进入第一干燥塔28或第二干燥塔29进行深度干燥。两个干燥塔采用一塔工作、一塔再生的切换模式，并与lng工厂的再生气单元整体考虑能量及物料匹配，与lng工厂的分子筛干燥器“错时段”工作，共用再生气加热器，即以lng工厂的处理后干燥天然气或蒸发气(boil off gas，bog)为再生气气源，再生周期为： lng工厂分子筛加热时，冷吹第一干燥塔28或第二干燥塔29；lng工厂分子筛冷吹时，加热第一干燥塔28或第二干燥塔29。以第一干燥塔28在线工作、第二干燥塔29再生为例，经过二氧化碳压缩机压缩、冷却、气液分离后的高压co2经第七程控阀59由第一干燥塔28顶部进入第一干燥塔28，深度干燥后，从第一干燥塔28底部出干燥塔，经第十程控阀62和干燥出口管道30离开干燥单元；同时，对第二干燥塔29中的分子筛干燥剂进行再生，来自lng 工厂再生气单元的再生气经过第十一程控阀63从第二干燥塔29底部进入第二干燥塔29，然后经第六程控阀58进入再生气冷却器65。(第一程控阀53～第四程控阀56为旁路阀，为了干燥塔均压而设置；第十三程控阀84为旁通阀，再生气不走任何一个干燥塔的时候从第十三程控阀84旁通过去进入再生气的下游管路。)
139.再生气经再生气冷却器65冷却后，进入再生气气液分离器66分离游离水，然后经再生气返回管道52出装置作为co2捕集液化回收装置的燃料气(如该装置配备自发电)或是返回 lng工厂燃料气总管。
140.经过脱硫、脱水及深度干燥的酸气中的co2纯度一般超过99％，完全达到了油气田co2压裂的纯度要求。因而该气体经干燥出口管道30进入co2冷却器31冷却至
‑
25℃～
‑
30℃，经液化及过冷后，通过co2节流阀33节流至液体co2存储压力后，进入液体co2储罐35存储。外
输时液体co2经过液体co2产品管道37装瓶或是装车，少量的闪蒸气则通过bog管道36返回酸气入口。
141.用于co2冷却器31的冷剂的循环流程为：由co2冷却器31返流的对环境无害的制冷工质 (例如r507)，在温度约为常温左右，经冷剂返流管道38进入冷剂压缩机入口分离器39，经气液分离脱除冷剂中可能存在的少量液体杂质后，经冷剂压缩机入口分离器39顶部的分离器出口管道40进入冷剂压缩机一级压缩41，经一级压缩后，进入第四空冷器43冷却至常温，然后进入冷剂压缩机二级压缩45进行二级压缩，再进入第五空冷器47冷却至常温，接着经冷剂节流阀49节流至较低压力、温度约
‑
30℃～
‑
38℃后，进入co2冷却器31为需要液化的co2提供冷量。提供冷量后的冷剂再经由冷剂返流管道38返流，进行下一轮冷剂循环。
142.实施例2由lng工厂agru汽提塔塔顶酸气制备高纯度(食品级)液体co2143.液体co2除用于油气田压裂外，还广泛的应用于其他工业，如食品工业。但食品用co2对 co2的纯度有较高的要求，为此，本实施例在实施例1的基础上，对lng工厂捕集并提纯液化 co2的工艺技术做了进一步的改进，增加了低温精馏提纯工艺，以制备高纯度液体co2。
144.如图2所示，本实施例的co2捕集液化回收装置，其预处理单元、压缩单元、干燥单元均与实施例1相同，与实施例1不同的是，本实施例在液化回收单元使用了冷箱67替代co2冷却器31，并在冷箱67之后增加了低温精馏塔74。
145.冷箱67用于冷却并液化来自第一干燥塔28和第二干燥塔29塔顶的co2气体。本实施例中，冷箱67选用的是膨胀珍珠岩保冷冷箱，冷箱67内安装有板翅式换热器(在其他实施例中，也可以使用其他形式的多流道换热器)。冷箱67顶部的co2入口连接干燥出口管道30，底部的冷箱co2出口管道73连接低温精馏塔74的顶部入口。冷箱67中部设置co2预冷管道 71连接低温精馏塔74的中部入口，co2预冷管道71上安装有流量调节阀72。冷箱67顶部的冷剂出口连接冷剂返流管道68。冷剂返流管道68连接冷剂压缩机入口分离器39的入口。冷箱67顶部的冷剂入口连接第五空冷器出口管道48。冷箱67底部设置高压冷剂出冷箱管道70 连接冷箱67中的冷剂进、出冷箱流道。高压冷剂出冷箱管道70上安装有冷剂节流阀69。
146.低温精馏塔74用于通过低温精馏的方法提纯经冷箱67冷却液化后的co2。低温精馏塔 74的顶部出口设置不凝气管道78，底部出口设置高压液态co2管道75连接co2节流阀76的入口，co2节流阀76的出口通过低压液态co2管道77连接液体co2储罐35的入口。低温精馏塔74的底部设置再沸器81，用于控制低温精馏塔74塔底co2的纯度。再沸器81上设置有来自lng工厂的热源管道79和返回lng工厂的热源管道82，其中，来自lng工厂的热源管道 79上安装有温度控制阀80，用于控制再沸器81的热负荷。
147.液化回收单元的其他设备(冷剂压缩机入口分离器39、冷剂压缩机一级压缩41、第四空冷器43、冷剂压缩机二级压缩45、第五空冷器47以及液体co2储罐35等)及连接关系均与实施例1相同。
148.利用本实施例的装置从lng工厂agru汽提塔塔顶脱除的酸气中捕集、液化、回收高纯度高纯度(食品级)液体co2的具体工艺流程如下：
149.如图2所示，对来自lng工厂agru汽提塔塔顶的酸气依次进行脱硫、脱水预处理，三级压缩、降温、脱水，以及深度干燥，即酸气由co2原料管道01进入至出干燥塔进入干燥出口管道30的工艺流程均与上述实施例1的工艺流程一致。
150.经过脱硫、脱水及深度干燥的粗co2出干燥塔后，经干燥出口管道30进入冷箱67中
的板翅式换热器的co2通道，被冷却至一中间温度后，一部分co2从冷箱67中部的co2预冷管道71 抽出，经流量调节阀72调节流量后，作为进料进入低温精馏塔74；而另外一部分co2则继续在同一通道的下半部中被冷却至更低的温度，在冷箱67底部经冷箱co2出口管道73进入低温精馏塔74塔顶，作为低温精馏塔74的塔顶冷源。
151.冷却后的co2经过低温精馏塔74提纯后，高纯度的液体co2产品通过低温精馏塔74塔底的高压液态co2管道75，并经co2节流阀76节流至液体co2的存储压力后，进入液体co2储罐 35存储。外输时液体co2经过液体co2产品管道37装瓶或是装车，少量的闪蒸气则通过bog 管道36返回酸气入口。少量不凝气由低温精馏塔74顶部的不凝气管道78排出。
152.低温精馏塔74底部的再沸器81的热源与lng工厂一体化，即运用lng工厂处理干燥合格的原料天然气作为再沸器81的热源，其热负荷由塔底温度控制阀80来控制，以保证塔底液体co2产品的纯度。
153.用于冷箱67的冷剂的循环流程为：由冷箱67返流的对环境无害的制冷工质，在温度约为常温左右，经冷剂返流管道68进入冷剂压缩机入口分离器39，气液分离脱除冷剂中的液体杂质后经分离器出口管道40进入冷剂压缩机一级压缩41(此时冷剂的温度约为20℃，压力约为2.0bar或更低)，经一级压缩后，进入第四空冷器43冷却至常温，之后进入冷剂压缩机二级压缩45进行二级压缩，再进入第五空冷器47冷却至常温，然后进入冷箱67，接着高压冷剂出冷箱67，经冷剂节流阀69节流至较低压力、温度约
‑
30℃～
‑
38℃后，再次进入冷箱67，为需要液化的co2提供冷量。提供冷量后的冷剂再经由冷剂返流管道68返流，进行下一轮冷剂循环。
154.本实施例增加低温精馏提纯工艺后，可以将lng工厂agru汽提塔脱除的酸气co2提纯至 99.99％的高纯度，同时，低温精馏塔再沸器可以预冷lng工厂的一小部分天然气，因此还可以提高lng工厂整体的能量效率。
155.部分lng工厂出于现实的问题或是管理需要而希望co2捕集液化回收装置自带热源，不使用来自lng工厂的热源，此时可以将再沸器81的热源改为电加热，即使用电加热器83为再沸器81提供热源，如图3所示。