專利名稱：利用煙氣制備食品級液體二氧化碳的方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種食品級液體二氧化碳的制備方法及裝置，尤其是利用燃 煤電廠、水泥廠、石灰窯廠及燃煤鍋爐排出的煙道氣經捕集回收后制備食品級液體二氧化碳的方法及裝置，適用于燃煤電廠、水泥廠、石灰窯廠及燃煤 鍋爐排出的廢氣二氧化碳富集的場合。
背景技術：
溫室效應是影響人類生存環境的最主要的因素之一，工業廢氣二氧化碳 和動植物排放的甲烷是溫室氣體的最主要的來源。許多國家的政府根據《京都議定書》的要求紛紛采取措施減少二氧化碳的排放。其中燃煤電廠、水泥 廠、石灰窯廠的二氧化碳的排放是政府關注的焦點之一。從另一方面來講， 二氧化碳又是一種重要的資源，食品級二氧化碳可作為碳酸飲料的添加劑、 煙絲的膨化劑、食品的保鮮劑以及醫藥、化妝品及反應工程、環保工程、超 細粉領域的萃取溶劑，應用前景十分廣闊。但是，從煙道氣捕集回收的二氧 化碳氣中含有水、硫、硝或烴等雜質，不符合食品級二氧化碳的質量標準。 尤其是硫、硝、烴等有毒有害雜質，將對人民的身體健康帶來十分不利的影響。
發明內容
本發明利用煙道氣經捕集回收后的二氧化碳為原料氣，提供一種設備簡 單可靠，能量利用充分，生產效率高，產品成本低，質量穩定的食品級液體 二氧化碳的制備方法及裝置。
為實現以上發明目的，本發明采用以下技術方案
一種利用煙氣制備食品級液體二氧化碳的方法，包括如下步驟
1、經捕集回收后的二氧化碳原料氣輸入緩沖器緩沖；然后用系統內的氣 氨余冷進行冷卻干燥，脫除原料氣中的飽和水；經脫水后的二氧化碳原料氣
進入二氧化碳專用壓縮機壓縮至2. 0MPa 3. OMPa;
2、 將歩驟l中所得的二氧化碳氣在系統壓力和常溫條件下，依次用活性 炭脫硝(N0x)，用脫硫劑脫硫(S02)，使原料氣中的N0x〈2. 5PPM，總硫<0. 1PPM;
3、 將步驟2中所得的二氧化碳氣用分子篩過濾進一步脫除氣體中的微量 水分和微量雜質；吸附水份后的分子篩經加熱干燥和冷卻后繼續循環使用；
4、 將步驟3中所得的二氧化碳氣用液氨低溫液化，低溫液化后的液體二 氧化碳進入提純塔進一步提純至99. 9°/。以上，提純后的液體二氧化碳過冷至 -20 °C -25 °C后進入液體二氧化碳低溫貯槽儲存。
作為一種更好的實施方式，步驟2中還包括用脫烴催化劑脫除烴類雜質， 使原料氣中的烴〈50PPM;
作為另一種更好的實施方式，歩驟3中的吸附水份后的分子篩在加熱空氣 的作用下得到干燥，在提純塔出來的放空氣的作用下進行冷卻，從而使分子 篩的功能得到再生。
為實現以上方法，本發明采用以下裝置
一種利用煙氣制備食品級液體二氧化碳的裝置，包含通過管道依次連通 的緩沖器、冷卻除濕器、壓縮機、脫硝塔、脫硫塔、干燥塔、冷凝器、提純 塔、過冷器、貯槽，其特征在于所述的壓縮機為二氧化碳專用壓縮機，所述 的脫硝塔中安裝有活性炭，所述的脫硫塔中安裝有脫硫劑，所述的干燥塔中 安裝有分子篩，所述的提純塔為具有利用系統余熱功能的復合型提純塔；干 燥塔的出口與冷凝器的頂部進口連通，冷凝器的底部出口與提純塔的上部進 口連通，提純塔的液體二氧化碳出口與過冷器的進口連通；提純塔的頂部放 空氣出口與干燥塔的頂部管口連通，冷凝器、提純塔、過冷器的氣氨出口與 冷卻除濕器的氣氨進口連通，冷凝器、提純塔、過冷器的液氨管道并聯連通。
作為一種更好的具體實施方式
，本裝置還包括脫烴塔，脫烴塔與脫硝塔、 脫硫塔之間用管道依次連通，所述的脫烴塔中還安裝有脫烴催化劑。
作為另一種更好的具體實施方式
，本裝置還包括一臺加熱風機，所述的 加熱風機的出口與干燥塔的頂部管口連通。
本發明的有益效果在于
進入壓縮機的原料氣氣量平穩；對人體有毒有害的雜質和水分經多次脫
除、提純后液體二氧化碳的產品純度高，設備簡單可靠，穩定性好，系統余 熱和余冷的利用充分，生產所需的能耗小成本低。
圖l是本發明的工藝流程示意圖2是本發明的設備關系示意圖。
具體實施例方式
一種利用煙氣制備食品級液體二氧化碳的方法及裝置，包含通過管道依 次連通的緩沖器、冷卻除濕器、壓縮機、脫硝塔、脫硫塔、干燥塔、冷凝器、 提純塔、過冷器、忙槽等。干燥塔的出口與冷凝器的頂部進口連通，冷凝器 的底部出口與提純塔的上部進口連通，提純塔的液體二氧化碳出口與過冷器 的進口連通，提純塔的頂部放空氣出口與干燥塔的頂部管口連通。冷凝器、 提純塔、過冷器的氣氨出口與冷卻除濕器的氣氨進口連通。冷凝器、提純塔、 過冷器的液氨管道并聯連接。
經捕集回收后的二氧化碳原料氣通過管道尤其是不銹鋼管道進入到食品 級液體二氧化碳制備系統，先進入緩沖罐或氣囊中進行儲存，并經壓力緩沖 后進入冷卻除濕器內與冷凝器、過冷器、提純塔等系統內的氣氨余冷進行冷 交換，冷凝分離二氧化碳原料氣中的飽和水，脫除原料氣中的水份，而后進 入二氧化碳無油潤滑壓縮機壓縮至2. 0MPa 3. 0MPa壓力。
出二氧化碳無油潤滑專用壓縮機后的二氧化碳氣在系統壓力比如 1.8MPa 2.25MPa和常溫條件下，依次進入脫硝塔和脫硫塔用活性炭脫硝 (N0x)，用脫硫劑脫硫(S02)，使原料氣中的N0,2.5PPM，總硫<0. 1PPM。
對于低溫低氧燃燒的二氧化碳原料煙道氣，本裝置還設有脫烴塔，脫烴 塔與脫硝塔、脫硫塔之間用管道依次連通，脫烴塔中安裝有脫烴催化劑進行 脫烴處理。
脫硝、脫硫以及脫烴合格后的二氧化碳氣進入干燥塔，在常溫下利用干 燥塔內的分子篩脫除二氧化碳氣的微量水和微量雜質。本系統還包括一臺加 熱風機，加熱風機的出口與干燥塔頂部管口連通，提純塔的放空氣出口與干 燥塔的頂部管口連通。吸附水份后的分子篩經加熱風機的加熱干燥后脫除水分，經提純塔排出的放空氣冷卻后使分子篩的功能得以再生并可以循環使用， 延長分子篩的使用壽命，提高分子篩除水除雜質的功能。
經脫硝、脫硫、脫烴和脫水后的二氧化碳氣由冷凝器頂部進入冷凝器， 與設備管間的液氨汽化進行冷交換，實現二氧化碳氣低溫液化。冷凝器采用 液氨為致冷劑，在冷凝器管間通過液氨的汽化制冷實現冷凝器管內二氧化碳 的液化。液化后的液體二氧化碳由冷凝器底部排出，進入提純塔的上部。提 純塔為利用系統余熱功能對液體二氧化碳進一步予以汽化、冷凝的復合型提
純塔。經進一步提純后，出提純塔的液體二氧化碳的純度達到99.9%以上。由 于復合型提純塔可以有效利用系統中較高溫度的二氧化碳氣體的熱量，減少 了能量消耗，降低了生產成本。提純后的液體二氧化碳進入過冷器過冷至-20 °C -25 °C后，經計量后進入液體二氧化碳低溫貯槽儲存。
提純塔中經冷凝分離后的N2等不凝性氣體經提純塔的頂部出口排出，由 干燥塔的頂部管口進入干燥塔冷卻分子篩后放空。
用本方法和裝置制備食品級液體二氧化碳具有進入壓縮機的原料氣氣量 平穩，對人體有毒有害的雜質脫除徹底，產品純度高，設備簡單可靠，穩定 性好，能量利用率高，能耗小，生產成本低等優點。
用本方法和裝置制備的食品級液體二氧化碳經化學工業氣體質量監督檢 驗中心檢測，其質量指標如下
純度99. 997%，水份18PPM， 一氧化氮<0. 5PPM， 二氧化氮<0. 5PPM， 二 氧化硫<0. 1PPM，總硫<0. 1PPM，碳氫化合物總量2. 5PPM，苯<0. OIPPM，甲 醇〈1PPM，乙醇〈1PPM，乙醛<0. 1PPM， 一氧化碳<0. 5PPM，氨<0. 5PPM， 其它各項指標均達到或優于《GB10621-2006食品添加劑液體二氧化碳》國家 標準的要求。
權利要求
1、利用煙氣制備食品級液體二氧化碳的方法，包括如下步驟(1)經捕集回收后的二氧化碳原料氣輸入緩沖器緩沖；然后用系統內的氣氨余冷進行冷卻干燥，脫除原料氣中的飽和水；經脫水后的二氧化碳原料氣進入二氧化碳專用壓縮機壓縮至2.0MPa～3.0MPa；(2)將步驟(1)中所得的二氧化碳氣在系統壓力和常溫條件下，依次用活性炭脫硝(NOX)，用脫硫劑脫硫(SO2)，使原料氣中的NOX＜2.5PPM，總硫＜0.1PPM；(3)將步驟(2)中所得的二氧化碳氣用分子篩過濾進一步脫除氣體中的微量水分和微量雜質；吸附水份后的分子篩經加熱干燥和冷卻后繼續循環使用；(4)將步驟(3)中所得的二氧化碳氣用液氨低溫液化，低溫液化后的液體二氧化碳進入提純塔進一步提純至99.9％以上，提純后的液體二氧化碳過冷至-20℃～-25℃后進入液體二氧化碳低溫貯槽儲存。
2、 根據權利要求l所述的方法，其特征在于在步驟(2)中還包括用脫烴 催化劑脫除烴類雜質，使原料氣中的烴〈50PPM:。
3、 根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于在步驟(3)中的吸附水 分后的分子篩在加熱空氣的作用下得到干燥，在提純塔出來的放空氣的作用 下得到冷卻。
4、 為實現權利要求l所述的方法而專門設計的利用煙氣制備食品級液體 二氧化碳的裝置，包含通過管道依次連通的緩沖器、冷卻除濕器、壓縮機、 脫硝塔、脫硫塔、干燥塔、冷凝器、提純塔、過冷器、貯槽，其特征在于所 述的壓縮機為二氧化碳專用壓縮機，所述的脫硝塔中安裝有活性炭，所述的 脫硫塔中安裝有脫硫劑，所述的干燥塔中安裝有分子篩，所述的提純塔為復 合型提純塔；干燥塔的出口與冷凝器的頂部進口連通，冷凝器的底部出口與 提純塔的上部進口連通，提純塔的液體二氧化碳出口與過冷器的進口連通；提純塔的頂部放空氣出口與干燥塔的頂部管口連通，冷凝器、提純塔、過冷 器的氣氨出口與冷卻除濕器的氣氨進口連通，冷凝器、提純塔、過冷器的液 氨管道并聯連通。
5、 根據權利要求4所述的裝置，其特征在于還包括脫烴塔，脫烴塔與脫 硝塔、脫硫塔之間用管道依次連通，所述的脫烴塔中還安裝有脫烴催化劑。
6、 根據權利要求4或5所述的裝置，其特征在于還包括一臺加熱風機，所 述的加熱風機的出口與干燥塔的頂部管口連通。
全文摘要
本發明公開了一種利用煙氣制備食品級液體二氧化碳的方法，包括經捕集回收后的二氧化碳原料氣經冷卻干燥、壓縮、脫硝、脫硫及脫烴，并進一步干燥、提純、過冷后制得食品級液體二氧化碳；所用裝置為包含通過管道依次連通冷卻除濕器、壓縮機、脫硝塔、脫硫塔、脫烴塔、干燥塔、冷凝器、提純塔、過冷器、貯槽等；用本方法和裝置制備的食品級液體二氧化碳具有產品純度高，能耗小，成本低等優點；可廣泛用于利用燃煤電廠、水泥廠、石灰窯廠及燃煤鍋爐排出的煙道氣經捕集回收后制備食品級液體二氧化碳的場合。
文檔編號C01B31/20GK101343061SQ200810120268
公開日2009年1月14日 申請日期2008年8月15日 優先權日2008年8月15日
發明者東 何, 徐美南, 同 楊, 沈建沖 申請人:杭州快凱高效節能新技術有限公司