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(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)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(jīng)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(shù)：
溫室效應(yīng)是影響人類生存環(huán)境的最主要的因素之一，工業(yè)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(jù)《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(guān)注的焦點(diǎn)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(yī)藥、化妝品及反應(yīng)工程、環(huán)保工程、超 細(xì)粉領(lǐng)域的萃取溶劑，應(yīng)用前景十分廣闊。但是，從煙道氣捕集回收的二氧 化碳?xì)庵泻兴?、硫、硝或烴等雜質(zhì)，不符合食品級二氧化碳的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。 尤其是硫、硝、烴等有毒有害雜質(zhì)，將對人民的身體健康帶來十分不利的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明利用煙道氣經(jīng)捕集回收后的二氧化碳為原料氣，提供一種設(shè)備簡 單可靠，能量利用充分，生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品成本低，質(zhì)量穩(wěn)定的食品級液體 二氧化碳的制備方法及裝置。
為實(shí)現(xiàn)以上發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)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(jīng)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(tǒng)內(nèi)的氣 氨余冷進(jìn)行冷卻干燥，脫除原料氣中的飽和水；經(jīng)脫水后的二氧化碳原料氣
進(jìn)入二氧化碳專用壓縮機(jī)壓縮至2. 0MPa 3. OMPa;
2、 將歩驟l中所得的二氧化碳?xì)庠谙到y(tǒng)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?xì)庥梅肿雍Y過濾進(jìn)一步脫除氣體中的微量 水分和微量雜質(zhì)；吸附水份后的分子篩經(jīng)加熱干燥和冷卻后繼續(xù)循環(huán)使用；
4、 將步驟3中所得的二氧化碳?xì)庥靡喊钡蜏匾夯?，低溫液化后的液體二 氧化碳進(jìn)入提純塔進(jìn)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(jìn)入液體二氧化碳低溫貯槽儲存。
作為一種更好的實(shí)施方式，步驟2中還包括用脫烴催化劑脫除烴類雜質(zhì)， 使原料氣中的烴〈50PPM;
作為另一種更好的實(shí)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(jìn)行冷卻，從而使分子 篩的功能得到再生。
為實(shí)現(xiàn)以上方法，本發(fā)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(jī)、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(jī)為二氧化碳專用壓縮機(jī)，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(tǒng)余熱功能的復(fù)合型提純塔；干 燥塔的出口與冷凝器的頂部進(jìn)口連通，冷凝器的底部出口與提純塔的上部進(jìn) 口連通，提純塔的液體二氧化碳出口與過冷器的進(jìn)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(jìn)口連通，冷凝器、提純塔、過冷器的液氨管道并聯(lián)連通。
作為一種更好的具體實(shí)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(shí)施方式
，本裝置還包括一臺加熱風(fēng)機(jī)，所述的 加熱風(fēng)機(jī)的出口與干燥塔的頂部管口連通。
本發(fā)明的有益效果在于
進(jìn)入壓縮機(jī)的原料氣氣量平穩(wěn)；對人體有毒有害的雜質(zhì)和水分經(jīng)多次脫
除、提純后液體二氧化碳的產(chǎn)品純度高，設(shè)備簡單可靠，穩(wěn)定性好，系統(tǒng)余 熱和余冷的利用充分，生產(chǎn)所需的能耗小成本低。


圖l是本發(fā)明的工藝流程示意圖2是本發(fā)明的設(shè)備關(guān)系示意圖。
具體實(shí)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(jī)、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(jìn)口連通，冷凝器 的底部出口與提純塔的上部進(jìn)口連通，提純塔的液體二氧化碳出口與過冷器 的進(jìn)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(jìn)口連通。冷凝器、提純塔、 過冷器的液氨管道并聯(lián)連接。
經(jīng)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(jìn)入到食品 級液體二氧化碳制備系統(tǒng)，先進(jìn)入緩沖罐或氣囊中進(jìn)行儲存，并經(jīng)壓力緩沖 后進(jìn)入冷卻除濕器內(nèi)與冷凝器、過冷器、提純塔等系統(tǒng)內(nèi)的氣氨余冷進(jìn)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(jìn) 入二氧化碳無油潤滑壓縮機(jī)壓縮至2. 0MPa 3. 0MPa壓力。
出二氧化碳無油潤滑專用壓縮機(jī)后的二氧化碳?xì)庠谙到y(tǒng)壓力比如 1.8MPa 2.25MPa和常溫條件下，依次進(jìn)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(shè)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(jìn)行 脫烴處理。
脫硝、脫硫以及脫烴合格后的二氧化碳?xì)膺M(jìn)入干燥塔，在常溫下利用干 燥塔內(nèi)的分子篩脫除二氧化碳?xì)獾奈⒘克臀⒘侩s質(zhì)。本系統(tǒng)還包括一臺加 熱風(fēng)機(jī)，加熱風(fēng)機(jī)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(jīng)加熱風(fēng)機(jī)的加熱干燥后脫除水分，經(jīng)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(huán)使用， 延長分子篩的使用壽命，提高分子篩除水除雜質(zhì)的功能。
經(jīng)脫硝、脫硫、脫烴和脫水后的二氧化碳?xì)庥衫淠黜敳窟M(jìn)入冷凝器， 與設(shè)備管間的液氨汽化進(jìn)行冷交換，實(shí)現(xiàn)二氧化碳?xì)獾蜏匾夯?。冷凝器采?液氨為致冷劑，在冷凝器管間通過液氨的汽化制冷實(shí)現(xiàn)冷凝器管內(nèi)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(jìn)入提純塔的上部。提 純塔為利用系統(tǒng)余熱功能對液體二氧化碳進(jìn)一步予以汽化、冷凝的復(fù)合型提
純塔。經(jīng)進(jìn)一步提純后，出提純塔的液體二氧化碳的純度達(dá)到99.9%以上。由 于復(fù)合型提純塔可以有效利用系統(tǒng)中較高溫度的二氧化碳?xì)怏w的熱量，減少 了能量消耗，降低了生產(chǎn)成本。提純后的液體二氧化碳進(jìn)入過冷器過冷至-20 °C -25 °C后，經(jīng)計(jì)量后進(jìn)入液體二氧化碳低溫貯槽儲存。
提純塔中經(jīng)冷凝分離后的N2等不凝性氣體經(jīng)提純塔的頂部出口排出，由 干燥塔的頂部管口進(jìn)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(jìn)入壓縮機(jī)的原料氣氣量 平穩(wěn)，對人體有毒有害的雜質(zhì)脫除徹底，產(chǎn)品純度高，設(shè)備簡單可靠，穩(wěn)定 性好，能量利用率高，能耗小，生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)。
用本方法和裝置制備的食品級液體二氧化碳經(jīng)化學(xué)工業(yè)氣體質(zhì)量監(jiān)督檢 驗(yàn)中心檢測，其質(zhì)量指標(biāo)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?xì)浠衔锟偭?. 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(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到或優(yōu)于《GB10621-2006食品添加劑液體二氧化碳》國家 標(biāo)準(zhǔn)的要求。
權(quán)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(jīng)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(tǒng)內(nèi)的氣氨余冷進(jìn)行冷卻干燥，脫除原料氣中的飽和水；經(jīng)脫水后的二氧化碳原料氣進(jìn)入二氧化碳專用壓縮機(jī)壓縮至2.0MPa～3.0MPa；(2)將步驟(1)中所得的二氧化碳?xì)庠谙到y(tǒng)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?xì)庥梅肿雍Y過濾進(jìn)一步脫除氣體中的微量水分和微量雜質(zhì)；吸附水份后的分子篩經(jīng)加熱干燥和冷卻后繼續(xù)循環(huán)使用；(4)將步驟(3)中所得的二氧化碳?xì)庥靡喊钡蜏匾夯?，低溫液化后的液體二氧化碳進(jìn)入提純塔進(jìn)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(jìn)入液體二氧化碳低溫貯槽儲存。
2、 根據(jù)權(quán)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(zhì)，使原料氣中的烴〈50PPM:。
3、 根據(jù)權(quán)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(shí)現(xiàn)權(quán)利要求l所述的方法而專門設(shè)計(jì)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(jī)、 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(jī)為二氧化碳專用壓縮機(jī)，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(fù) 合型提純塔；干燥塔的出口與冷凝器的頂部進(jìn)口連通，冷凝器的底部出口與 提純塔的上部進(jìn)口連通，提純塔的液體二氧化碳出口與過冷器的進(jìn)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(jìn)口連通，冷凝器、提純塔、過冷器的液 氨管道并聯(lián)連通。
5、 根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)利要求4或5所述的裝置，其特征在于還包括一臺加熱風(fēng)機(jī)，所 述的加熱風(fēng)機(jī)的出口與干燥塔的頂部管口連通。
全文摘要
本發(fā)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(jīng)捕集回收后的二氧化碳原料氣經(jīng)冷卻干燥、壓縮、脫硝、脫硫及脫烴，并進(jìn)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(jī)、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(chǎn)品純度高，能耗小，成本低等優(yōu)點(diǎn)；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(jīng)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(yōu)先權(quán)日2008年8月15日
發(fā)明者東 何, 徐美南, 同 楊, 沈建沖 申請人:杭州快凱高效節(jié)能新技術(shù)有限公司