專利名稱：采用熱泵精餾聯(lián)產(chǎn)工業(yè)級和食品級二氧化碳的工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于工業(yè)級和食品級液體二氧化碳的聯(lián)產(chǎn)方法，具體涉及一種可以實(shí)現(xiàn)食品級二氧化碳可調(diào)節(jié)生產(chǎn)和降低能耗的采用熱泵精餾聯(lián)產(chǎn)工業(yè)級和食品級二氧化碳的工藝方法。
背景技術(shù)：
在以合成氨企業(yè)中，脫碳放空氣中的二氧化碳含量一般在70% —90%之間，其他 氣體組分大部分為氮?dú)?，在目前的二氧化碳捕集技術(shù)中一般采用低溫法將原料氣中的二氧化碳液化精餾來獲取純度為99. 9%以上的工業(yè)級液體二氧化碳。食品級二氧化碳除對純度要求為99. 99%以上還對其中烴類等20余種組分有嚴(yán)格要求。食品級二氧化碳價格較高，應(yīng)用范圍不及工業(yè)級二氧化碳，在目前食品級二氧化碳生產(chǎn)過程中一般是將工業(yè)級二氧化碳的生產(chǎn)和食品級二氧化碳的生產(chǎn)集合起來。在目前的食品級二氧化碳生產(chǎn)工藝中一般包含壓縮工段、凈化工段、液化精餾工段和過冷存儲工段。壓縮工段就是將原料氣壓縮到2. 5MPa-3. 5MPa，一般采用3級到4級壓縮，級間采用水冷冷卻壓縮氣體；凈化工段視原料氣組分的不同而略有不同，一般都包含粗脫硫、水解、精脫硫、預(yù)冷脫水等幾個過程；液化精餾工段一般將原料氣冷卻到_20°C左右，然后將液化下來的液體二氧化碳進(jìn)行精餾提純；過冷存儲工段就是將液體二氧化碳過冷到_20°C，送入儲罐。工業(yè)級二氧化碳聯(lián)產(chǎn)食品級二氧化碳工藝流程增加一個脫烴工段和壓縮工段，食品級二氧化碳原料氣體來源于工業(yè)級液體二氧化碳汽化氣體，其他工藝大致相同。制取食品級二氧化碳需要將原料氣兩次液化，能耗較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷而提供一種可以實(shí)現(xiàn)食品級二氧化碳可調(diào)節(jié)生產(chǎn)和降低能耗的采用熱泵精餾聯(lián)產(chǎn)工業(yè)級和食品級二氧化碳的工藝方法。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明包括的步驟如下一、原料氣經(jīng)過第一預(yù)冷脫水工段預(yù)冷脫水后進(jìn)入四級壓縮工段，所述的經(jīng)過四級壓縮工段后的原料氣壓力為2. 5MPa到3. 5MPa ；二、將步驟一中壓縮后的原料氣依次經(jīng)過粗脫硫工段，水解工段和精脫硫工段，使原料氣中的硫含量降低到0. Ippm以下；三、將步驟二中脫硫后的原料氣經(jīng)過第二預(yù)冷脫水工段并將冷卻水排出，使原料氣降溫度到4°C到TC ；四、將經(jīng)過第二預(yù)冷脫水工段后的原料氣經(jīng)過干燥工段，使原料氣內(nèi)的水含量降低到IOppm以下；五、將經(jīng)過干燥工段的原料氣依次經(jīng)過工業(yè)級液化工段，工業(yè)級精餾工段和工業(yè)級過冷工段后進(jìn)入工業(yè)級二氧化碳儲罐，獲得工業(yè)級液體二氧化碳；六、將工業(yè)級精餾工段中精餾塔塔釜的液體二氧化碳節(jié)流進(jìn)入工業(yè)級液化工段和食品級二級壓縮工段，所述的節(jié)流后的原料氣壓力為0. 5MPa到3. OMPa，所述的經(jīng)過食品級二級壓縮工段后的原料氣壓力為3. 2MPa到3. 5MPa ；七、將步驟六中壓縮后的原料氣依次通過預(yù)熱工段的殼程，電加熱裝置和脫烴工段，所述的原料氣進(jìn)入脫烴工段時向脫烴工段內(nèi)加入6%的氧氣；八、將步驟七中經(jīng)過脫烴工段后的原料氣依次經(jīng)過預(yù)熱工段的管程、列管式水冷工段、食品級預(yù)冷工段、食品級干燥工段、食品級液化工段，食品級精餾工段和食品級過冷工段；所述的原料氣經(jīng)過食品級液化工段后的溫度為_15°C到-20°C ;所述的原料氣經(jīng)過食品級過冷工段后的溫度為_25°C到-30°C ;所述的食品級精餾工段的頂部設(shè)置有冷凝器；九、將步驟八中進(jìn)入食品級過冷工段后的原料氣進(jìn)入食品級二氧化碳儲槽，即獲得食品級液體二氧化碳。所述的步驟四中的干燥工段為分子篩填料除水。所說的分子篩為3A分子篩。所述的步驟七中預(yù)熱工段的裝置為板翅式換熱器。所述的步驟八中的冷凝器為板翅式換熱器。所述的步驟六中的工業(yè)級精餾工段中精餾塔塔釜與工業(yè)級液化工段之間設(shè)置有節(jié)流管道， 所述的節(jié)流管道上設(shè)置有壓力調(diào)節(jié)閥。本發(fā)明與常用的生產(chǎn)食品級二氧化碳工藝流程相比本發(fā)明的冷凝溫度最低可以到-50°C，增加有食品級二級壓縮工段，并且對工業(yè)級二氧化碳進(jìn)行節(jié)流，節(jié)流后的壓力為0. 5MPa到3. OMPa，在所述的節(jié)流管道上設(shè)置有壓力調(diào)節(jié)閥可以對食品級二氧化碳的產(chǎn)量進(jìn)行調(diào)節(jié)；通過預(yù)熱工段和食品級精餾工段的頂部設(shè)置的冷凝器對熱能進(jìn)行再利用；使本發(fā)明中生產(chǎn)的工業(yè)級二氧化碳和食品級二氧化碳純度均達(dá)標(biāo)，工業(yè)級二氧化碳的能耗為170kwh/噸；常用的聯(lián)產(chǎn)食品級二氧化碳工藝流程最低冷凝溫度為_15°C，產(chǎn)量無法進(jìn)行調(diào)節(jié)，且不能對熱能進(jìn)行有效的利用，食品級級二氧化碳的能耗為200kwh/噸。本發(fā)明具有可以實(shí)現(xiàn)食品級二氧化碳可調(diào)節(jié)生產(chǎn)和降低能耗的優(yōu)點(diǎn)。


圖I為本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式如圖I所示，本發(fā)明包括的步驟如下一、原料氣經(jīng)過第一預(yù)冷脫水工段I預(yù)冷脫水后進(jìn)入四級壓縮工段2，所述的經(jīng)過四級壓縮工段后的原料氣壓力為2. 5MPa到3. 5MPa ；二、將步驟一中壓縮后的原料氣依次經(jīng)過粗脫硫工段3，水解工段4和精脫硫工段5，使原料氣中的硫含量降低到0. Ippm以下；三、將步驟二中脫硫后的原料氣經(jīng)過第二預(yù)冷脫水工段6并將冷卻水排出，使原料氣降溫度到4°C到7 V ；四、將經(jīng)過第二預(yù)冷脫水工段后的原料氣經(jīng)過干燥工段7，使原料氣內(nèi)的水含量降低到IOppm以下；五、將經(jīng)過干燥工段的原料氣依次經(jīng)過工業(yè)級液化工段8，工業(yè)級精餾工段9和工業(yè)級過冷工段10后進(jìn)入工業(yè)級二氧化碳儲罐11，獲得工業(yè)級液體二氧化碳；六、將工業(yè)級精餾工段9中精餾塔塔釜的液體二氧化碳節(jié)流進(jìn)入工業(yè)級液化工段8和食品級二級壓縮工段12，所述的節(jié)流后的原料氣壓力為0. 5MPa到3. OMPa，所述的經(jīng)過食品級二級壓縮工段后的原料氣壓力為3. 2MPa到3. 5MPa ；七、將步驟六中壓縮后的原料氣依次通過預(yù)熱工段13的殼程，電加熱裝置14和脫烴工段15，所述的原料氣進(jìn)入脫烴工段15時向脫烴工段內(nèi)加入6%的氧氣；八、將步驟七中經(jīng)過脫烴工段15后的原料氣依次經(jīng)過預(yù)熱工段13的管程、列管式水冷工段16、食品級預(yù)冷工段17、食品級干燥工段18、食品級液化工段19，食品級精餾工段20和食品級過冷工段21 ;所述的原料氣經(jīng)過食品級液化工段19后的溫度為-15°C到-20°C;所述的原料氣經(jīng)過食品級過冷工段21后的溫度為-25°C到_30°C ;所述的食品級精餾工段20的頂部設(shè)置有冷凝器； 九、將步驟八中進(jìn)入食品級過冷工段后的原料氣進(jìn)入食品級二氧化碳儲槽22，即獲得食品級液體二氧化碳。所述的步驟四中的干燥工段7為分子篩填料除水。所說的分子篩為3A分子篩。所述的步驟七中預(yù)熱工段13的裝置為板翅式換熱器。所述的步驟八中的冷凝器為板翅式換熱器。所述的步驟六中的工業(yè)級精餾工段9中精餾塔塔釜與工業(yè)級液化工段8之間設(shè)置有節(jié)流管道，所述的節(jié)流管道上設(shè)置有壓力調(diào)節(jié)閥。實(shí)施例I此實(shí)施例為正常生產(chǎn)狀況，制作10噸的工業(yè)級二氧化碳和2. 5噸的食品級二氧化碳，一共需要10000立方米的原料氣。一、將10000立方米的原料氣經(jīng)過第一預(yù)冷脫水工段預(yù)冷脫水后進(jìn)入四級壓縮工段，所述的經(jīng)過四級壓縮工段后的原料氣壓力為2. 5MPa ；二、將步驟一中壓縮后的原料氣依次經(jīng)過粗脫硫工段，水解工段和精脫硫工段，使原料氣中的硫含量降低到0. 09ppm ；三、將步驟二中脫硫后的原料氣經(jīng)過第二預(yù)冷脫水工段并將冷卻水排出，使原料氣降溫度到4°C ；四、將經(jīng)過第二預(yù)冷脫水工段后的原料氣經(jīng)過干燥工段，使原料氣內(nèi)的水含量降低到9ppm ；五、將經(jīng)過干燥工段的原料氣依次經(jīng)過工業(yè)級液化工段，工業(yè)級精餾工段和工業(yè)級過冷工段后進(jìn)入工業(yè)級二氧化碳儲罐，獲得10噸工業(yè)級液體二氧化碳；六、將工業(yè)級精餾工段中精餾塔塔釜的液體二氧化碳節(jié)流進(jìn)入工業(yè)級液化工段和食品級二級壓縮工段，通過調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié)閥將節(jié)流后的壓力調(diào)節(jié)到0. 5MPa，所述的經(jīng)過食品級二級壓縮工段后的原料氣壓力為3. 2MPa ；七、將步驟六中壓縮后的原料氣依次通過預(yù)熱工段的殼程，電加熱裝置和脫烴工段，所述的原料氣進(jìn)入脫烴工段時向脫烴工段內(nèi)加入6%的氧氣；八、將步驟七中經(jīng)過脫烴工段后的原料氣依次經(jīng)過預(yù)熱工段的管程、列管式水冷工段、食品級預(yù)冷工段、食品級干燥工段、食品級液化工段，食品級精餾工段和食品級過冷工段；所述的原料氣經(jīng)過食品級液化工段后的溫度為_15°C;所述的原料氣經(jīng)過食品級過冷工段后的溫度為_25°C ;所述的食品級精餾工段的頂部設(shè)置有冷凝器；九、將步驟八中進(jìn)入食品級過冷工段后的原料氣進(jìn)入食品級二氧化碳儲槽，即獲得2. 5噸食品級液體二氧化碳。
實(shí)施例2制作5噸的工業(yè)級二氧化碳和I. 2小時的食品級二氧化碳，一共需要5000立方米的原料氣。一、將5000立方米的原料氣經(jīng)過第一預(yù)冷脫水工段預(yù)冷脫水后進(jìn)入四級壓縮工段，所述的經(jīng)過四級壓縮工段后的原料氣壓力為3. OMPa ；二、將步驟一中壓縮后的原料氣依次經(jīng)過粗脫硫工段，水解工段和精脫硫工段，使原料氣中的硫含量降低到0. 05ppm ；三、將步驟二中脫硫后的原料氣經(jīng)過第二預(yù)冷脫水工段并將冷卻水排出，使原料氣降溫度到5. 5°C ;四、將經(jīng)過第二預(yù)冷脫水工段后的原料氣經(jīng)過干燥工段，使原料氣內(nèi)的水含量降 低到5ppm ；五、將經(jīng)過干燥工段的原料氣依次經(jīng)過工業(yè)級液化工段，工業(yè)級精餾工段和工業(yè)級過冷工段后進(jìn)入工業(yè)級二氧化碳儲罐，獲得5噸工業(yè)級液體二氧化碳；六、將工業(yè)級精餾工段中精餾塔塔釜的液體二氧化碳節(jié)流進(jìn)入工業(yè)級液化工段和食品級二級壓縮工段，通過調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié)閥將節(jié)流后的壓力調(diào)節(jié)到2. 25MPa，所述的經(jīng)過食品級二級壓縮工段后的原料氣壓力為3. 3MPa ；七、將步驟六中壓縮后的原料氣依次通過預(yù)熱工段的殼程，電加熱裝置和脫烴工段，所述的原料氣進(jìn)入脫烴工段時向脫烴工段內(nèi)加入6%的氧氣；八、將步驟七中經(jīng)過脫烴工段后的原料氣依次經(jīng)過預(yù)熱工段的管程、列管式水冷工段、食品級預(yù)冷工段、食品級干燥工段、食品級液化工段，食品級精餾工段和食品級過冷工段；所述的原料氣經(jīng)過食品級液化工段后的溫度為-17. 5°C;所述的原料氣經(jīng)過食品級過冷工段后的溫度為-27. 5°C ;所述的食品級精餾工段的頂部設(shè)置有冷凝器；九、將步驟八中進(jìn)入食品級過冷工段后的原料氣進(jìn)入食品級二氧化碳儲槽，即獲得I. 2噸食品級液體二氧化碳。實(shí)施例3制作3噸的工業(yè)級二氧化碳，一共需要2500立方米的原料氣。一、將2500立方米的原料氣經(jīng)過第一預(yù)冷脫水工段預(yù)冷脫水后進(jìn)入四級壓縮工段，所述的經(jīng)過四級壓縮工段后的原料氣壓力為3. 5MPa ；二、將步驟一中壓縮后的原料氣依次經(jīng)過粗脫硫工段，水解工段和精脫硫工段，使原料氣中的硫含量降低到0. Olppm ；三、將步驟二中脫硫后的原料氣經(jīng)過第二預(yù)冷脫水工段并將冷卻水排出，使原料氣降溫度到7V ；四、將經(jīng)過第二預(yù)冷脫水工段后的原料氣經(jīng)過干燥工段，使原料氣內(nèi)的水含量降低到 0. 5ppm ；五、將經(jīng)過干燥工段的原料氣依次經(jīng)過工業(yè)級液化工段，工業(yè)級精餾工段和工業(yè)級過冷工段后進(jìn)入工業(yè)級二氧化碳儲罐，獲得3噸工業(yè)級液體二氧化碳。實(shí)施例4此實(shí)施例為正常生產(chǎn)狀況，制作20噸的工業(yè)級二氧化碳和5噸的食品級二氧化碳，一共需要20000立方米的原料氣。
一、將20000立方米的原料氣經(jīng)過第一預(yù)冷脫水工段預(yù)冷脫水后進(jìn)入四級壓縮工段，所述的經(jīng)過四級壓縮工段后的原料氣壓力為2. 5MPa ；二、將步驟一中壓縮后的原料氣依次經(jīng)過粗脫硫工段，水解工段和精脫硫工段，使原料氣中的硫含量降低到0. 09ppm ；三、將步驟二中脫硫后的原料氣經(jīng)過第二預(yù)冷脫水工段并將冷卻水排出，使原料氣降溫度到4°C ；四、將經(jīng)過第二預(yù)冷脫水工段后的原料氣經(jīng)過干燥工段，使原料氣內(nèi)的水含量降低到9ppm ；五、將經(jīng)過干燥工段的原料氣依次經(jīng)過工業(yè)級液化工段，工業(yè)級精餾工段和工業(yè) 級過冷工段后進(jìn)入工業(yè)級二氧化碳儲罐，獲得20噸工業(yè)級液體二氧化碳；六、將工業(yè)級精餾工段中精餾塔塔釜的液體二氧化碳節(jié)流進(jìn)入工業(yè)級液化工段和食品級二級壓縮工段，通過調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié)閥將節(jié)流后的壓力調(diào)節(jié)到3. OMPa，所述的經(jīng)過食品級二級壓縮工段后的原料氣壓力為3. 5MPa ；七、將步驟六中壓縮后的原料氣依次通過預(yù)熱工段的殼程，電加熱裝置和脫烴工段，所述的原料氣進(jìn)入脫烴工段時向脫烴工段內(nèi)加入6%的氧氣；八、將步驟七中經(jīng)過脫烴工段后的原料氣依次經(jīng)過預(yù)熱工段的管程、列管式水冷工段、食品級預(yù)冷工段、食品級干燥工段、食品級液化工段，食品級精餾工段和食品級過冷工段；所述的原料氣經(jīng)過食品級液化工段后的溫度為-20°C;所述的原料氣經(jīng)過食品級過冷工段后的溫度為_30°C ;所述的食品級精餾工段的頂部設(shè)置有冷凝器；九、將步驟八中進(jìn)入食品級過冷工段后的原料氣進(jìn)入食品級二氧化碳儲槽，即獲得5噸食品級液體二氧化碳。
權(quán)利要求
1.一種采用熱泵精餾聯(lián)產(chǎn)工業(yè)級和食品級二氧化碳的工藝方法，其特征在于其步驟如下 一、原料氣經(jīng)過第一預(yù)冷脫水工段預(yù)冷脫水后進(jìn)入四級壓縮工段，所述的經(jīng)過四級壓縮工段后的原料氣壓力為2. 5MPa到3. 5MPa ； 二、將步驟一中壓縮后的原料氣依次經(jīng)過粗脫硫工段，水解工段和精脫硫工段，使原料氣中的硫含量降低到O. Ippm以下； 三、將步驟二中脫硫后的原料氣經(jīng)過第二預(yù)冷脫水工段并將冷卻水排出，使原料氣降溫度到4°C到7 V ； 四、將經(jīng)過第二預(yù)冷脫水工段后的原料氣經(jīng)過干燥工段，使原料氣內(nèi)的水含量降低到IOppm以下； 五、將經(jīng)過干燥工段的原料氣依次經(jīng)過工業(yè)級液化工段，工業(yè)級精餾工段和工業(yè)級過冷工段后進(jìn)入工業(yè)級二氧化碳儲罐，獲得工業(yè)級液體二氧化碳； 六、將工業(yè)級精餾工段中精餾塔塔釜的二氧化碳節(jié)流進(jìn)入工業(yè)級液化工段和食品級二級壓縮工段，所述的節(jié)流后的原料氣壓力為O. 5MPa到3. OMPa，所述的經(jīng)過食品級二級壓縮工段后的原料氣壓力為3. 2MPa到3. 5MPa ； 七、將步驟六中壓縮后的原料氣依次通過預(yù)熱工段的殼程，電加熱裝置和脫烴工段，所述的原料氣進(jìn)入脫烴工段時向脫烴工段內(nèi)加入6%的氧氣； 八、將步驟七中經(jīng)過脫烴工段后的原料氣依次經(jīng)過預(yù)熱工段的管程、列管式水冷工段、食品級預(yù)冷工段、食品級干燥工段、食品級液化工段，食品級精餾工段和食品級過冷工段；所述的原料氣經(jīng)過食品級液化工段后的溫度為_15°C到_20°C;所述的原料氣經(jīng)過食品級過冷工段后的溫度為-25°C到_30°C ;所述的食品級精餾工段的頂部設(shè)置有冷凝器； 九、將步驟八中進(jìn)入食品級過冷工段后的原料氣進(jìn)入食品級二氧化碳儲槽，即獲得食品級液體二氧化碳。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的采用熱泵精餾聯(lián)產(chǎn)工業(yè)級和食品級二氧化碳的工藝方法，其特征在于所述的步驟四中的干燥工段為分子篩填料除水。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采用熱泵精餾聯(lián)產(chǎn)工業(yè)級和食品級二氧化碳的工藝方法，其特征在于所說的分子篩為3A分子篩。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的采用熱泵精餾聯(lián)產(chǎn)工業(yè)級和食品級二氧化碳的工藝方法，其特征在于所述的步驟七中預(yù)熱工段的裝置為板翅式換熱器。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的采用熱泵精餾聯(lián)產(chǎn)工業(yè)級和食品級二氧化碳的工藝方法，其特征在于所述的步驟八中的冷凝器為板翅式換熱器。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的采用熱泵精餾聯(lián)產(chǎn)工業(yè)級和食品級二氧化碳的工藝方法，其特征在于所述的步驟六中的工業(yè)級精餾工段中精餾塔塔釜與工業(yè)級液化工段之間設(shè)置有節(jié)流管道，所述的節(jié)流管道上設(shè)置有壓力調(diào)節(jié)閥。
全文摘要
本發(fā)明屬于工業(yè)級和食品級液體二氧化碳的聯(lián)產(chǎn)方法，具體涉及一種可以實(shí)現(xiàn)食品級二氧化碳可調(diào)節(jié)生產(chǎn)和降低能耗的采用熱泵精餾聯(lián)產(chǎn)工業(yè)級和食品級二氧化碳的工藝方法；包括的步驟如下原料氣經(jīng)過第一預(yù)冷脫水工段、四級壓縮工段、粗脫硫工段、水解工段、精脫硫工段、第二預(yù)冷脫水工段、干燥工段、工業(yè)級液化工段、工業(yè)級精餾工段、工業(yè)級液化工段、食品級二級壓縮工段、預(yù)熱工段的殼程、電加熱裝置、脫烴工段、預(yù)熱工段的管程、列管式水冷工段、食品級預(yù)冷工段、食品級干燥工段、食品級液化工段、食品級精餾工段、食品級過冷工段、食品級二氧化碳儲槽，即獲得食品級液體二氧化碳；具有可以實(shí)現(xiàn)食品級二氧化碳可調(diào)節(jié)生產(chǎn)和降低能耗的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號C01B31/20GK102765719SQ20121027407
公開日2012年11月7日 申請日期2012年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月25日
發(fā)明者周永軍, 閆紅偉 申請人:新鄉(xiāng)市心連心氣體有限公司