本發(fā)明由一種方法組成，該方法使得有可能液化含有雜質(zhì)(例如H₂或N₂)的CO₂流。

從JP-A-64084087已知通過以下方式液化主要含有CO₂的流：在干燥器中干燥該有待液化的流、使其冷卻以便將其部分液化、將其送入第一相分離器、將來自該第一相分離器的液體送入第二相分離器并且萃取來自該第二相分離器的液化的流。再加熱來自該第二相分離器的氣體并且將其送到該干燥器的上游。

此方法并不使得有可能過冷所產(chǎn)生的液體，當(dāng)該液體必須在比液化壓力更低的壓力下使用時(shí)這被證明是有用的。

本發(fā)明的一個(gè)目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)主題，提供一種用于含有至少95mol％、實(shí)際甚至至少99mol％的二氧化碳的氣體流的方法，其中：

a)該進(jìn)料氣體流在至少第一壓縮階段被壓縮，

b)冷卻該壓縮的流以便使其至少部分地冷凝以便產(chǎn)生一種液體流，通過在第一熱交換器中而不是該第一熱交換器中冷卻以便使其部分地冷凝，將該部分冷凝的流進(jìn)行減壓并且送到第一相分離器，將來自該第一相分離器的液體進(jìn)行減壓并且然后送到第二相分離器并且從該第二相分離器中取出該液體流，

c)在第二熱交換器的管中冷卻該液體流的至少一部分，該第二熱交換器是殼管式熱交換器，

d)在該第二交換器中被冷卻、隨后減壓的該液體的第一部分充當(dāng)液體產(chǎn)物，

e)在該第二交換器中被冷卻的該液體的第二部分或通過使此液體進(jìn)行減壓并且部分汽化而產(chǎn)生的液體的第二部分在閥中進(jìn)行減壓并且在該第一交換器的殼中蒸發(fā)以便形成汽化的流，并且

f)將該汽化的流的至少一部分壓縮并且與該進(jìn)料氣體流混合。

根據(jù)其他任選的方面：

-將來自該第一相分離器的氣體與處于第一壓力的進(jìn)料氣體流混合，

-將來自該第二相分離器的氣體與該進(jìn)料氣體流混合，

-將來自該第二相分離器的氣體與處于比該第一壓力更低的第二壓力的進(jìn)料氣體流混合，

-將來自該第二相分離器的氣體與該進(jìn)料氣體流在該第一壓縮階段的上游混合，

-來自該第一相分離器的液體在減壓的上游不被冷卻，

-該第二交換器是最后的過冷器，

-該最終產(chǎn)物在該第二交換器的下游不被冷卻，

-沒有該液體產(chǎn)物的餾分再循環(huán)至該第一壓縮階段，

-將在該第二交換器中被冷卻的該液體的第二部分在閥中進(jìn)行減壓并且單獨(dú)地在該第二熱交換器中再加熱以便形成汽化的流。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)主題，提供一種用于液化含有至少95mol％、實(shí)際甚至至少99mol％的二氧化碳的氣體流的設(shè)備，該設(shè)備至少包括：第一壓縮階段，在該第一壓縮階段中該進(jìn)料氣體流被壓縮；用于冷凝該壓縮的流以便將其部分地冷凝以便產(chǎn)生液體流的裝置；第一熱交換器，在該第一熱交換器中該壓縮的流被冷卻以便將其部分地冷凝；用于減小該部分冷凝的流的壓力的裝置；將該減壓的流送入其中的第一相分離器；用于減小來自第一相分離器的液體的壓力的裝置；第二相分離器；用于將該減壓的液體送到該第二相分離器的裝置以及用于從該第二相分離器中取出該液體流的裝置；為殼管式熱交換器的第二熱交換器(9)；用于將該液體流的至少一部分送入該第二熱交換器的管中的裝置；用于作為液體產(chǎn)物取出以下項(xiàng)的裝置：i)在該第二交換器中被冷卻、隨后減壓的該液體的第一部分，或ii)通過使在該第二交換器中被冷卻的該液體進(jìn)行減壓并且部分汽化而產(chǎn)生的液體的第一部分；閥；用于運(yùn)送在該第二交換器中被冷卻的該液體的第二部分或通過使此液體進(jìn)行減壓并且部分地汽化而產(chǎn)生的液體的第二部分以在該閥中進(jìn)行減壓并且在該第二交換器的殼中汽化以便形成汽化的流的裝置；以及用于壓縮該汽化的流的至少一部分并且將其與該進(jìn)料 氣體流混合的裝置。

根據(jù)其他任選的方面，該設(shè)備：

-包括用于將來自該第一相分離器的氣體送到該第一壓縮階段的下游的裝置，

-包括用于將來自該第二相分離器的氣體送到該第一壓縮階段的上游的裝置，

-不在該第一相分離器與該閥之間包括冷卻裝置。

該第二熱交換器優(yōu)選地是該設(shè)備的最終過冷器。

本發(fā)明將參考附圖以更詳細(xì)的方式進(jìn)行描述。

在圖1中，用于液化含有至少95mol％、實(shí)際甚至至少99mol％的二氧化碳的流1的方法通過用冷源的間接熱交換冷卻來進(jìn)行。具有CO₂的給料，取決于其壓力，在循環(huán)壓縮機(jī)3上在階段3B與3C之間的中間階段進(jìn)行。

此壓縮機(jī)3的最后兩個(gè)階段3C、3D壓縮流1直到達(dá)到足夠的壓力，這使得有可能冷凝在熱交換器7中的原位可用的冷源5(例如冰冷的水)遇到的氣體流。

如此在高壓下冷凝的CO₂將經(jīng)歷在閥V1、V2中的連續(xù)的減壓以便通過產(chǎn)生氣體被自冷。

在閥V1中的第一減壓將優(yōu)選地在循環(huán)壓縮機(jī)3的最后的輪3D的入口壓力下發(fā)生。因此，源于相分離器S1的在該液體的減壓之后產(chǎn)生的處于減壓后平衡下的氣體4可以在該循環(huán)壓縮機(jī)的最后輪的上游再循環(huán)。

優(yōu)選地設(shè)想來自相分離器S1的液體在第二閥V2中的減壓的第二階段以便在進(jìn)入主交換器9之前減小該液化的CO₂的壓力，因此使得有可能在這同一個(gè)交換器上節(jié)省CAPEX。在此再一次，選擇減壓壓力以便使得有可能在倒數(shù)第二的壓縮輪3C的上游再循環(huán)來自第二相分離器S2的氣體6。

在閥V1、V2中的此減壓順序使得有可能在通過在最后的壓縮階段中盡可能多地再循環(huán)來限制OPEX影響的同時(shí)冷卻液化的CO₂18。

一旦部分地減小壓力并且冷卻，液體CO₂ 18的流將進(jìn)入熱交換器9以便在其中強(qiáng)過冷。在過冷后，液體18被分成兩部分。該部分11在閥V3中進(jìn)行減壓以便形成在客戶要求的壓力(典型地7絕壓)下的液體產(chǎn)物。在閥V4中減壓之后，一部分13在熱交換器9中針對液體18蒸發(fā)。在閥V4中的減壓使該液體直到達(dá)到與三相點(diǎn)的溫度(-56.5℃)盡可能靠 近的溫度。

汽化的低壓CO₂ 15隨后被再循環(huán)到循環(huán)壓縮機(jī)3的第一階段3A、3B以便確保100％的液化產(chǎn)率。將其在階段3B與3之間與流1混合。

以上提及的熱交換器9將是殼管式交換器，其中流18在這些管中冷卻并且液體13在該殼中減壓到接近三相點(diǎn)的壓力的壓力，以便避免由于這同一個(gè)流的可能結(jié)冰的任何事故風(fēng)險(xiǎn)(特別是以下情況下，其中汽化的液體15將返回其中的壓縮機(jī)3吸取太多并且引起壓力下降到CO₂的三相點(diǎn)的壓力之下)。