一種食品級高純度液體二氧化碳的制備方法及其制備裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及液體二氧化碳的制備方法與裝置，特別是一種食品級高純度液體二氧化碳的制備方法及其制備裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]二氧化碳被廣泛用于石油化工、化肥、焊接、消防和石油開采，液態(tài)二氧化碳常被用作制冷劑，還被用于航空設(shè)備、電子元器件的低溫試驗。食品級二氧化碳在食品冷凍、飲料碳酸化、煙絲膨脹等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。隨著食品工業(yè)的飛速發(fā)展，其用量相當(dāng)可觀，對用于食品工業(yè)中的液體二氧化碳的純度要求也相當(dāng)高。目前二氧化碳的提純方法主要有:溶劑吸收法、變壓吸附法、膜分離法、壓縮冷凝法等，這些方法在具體使用中各有優(yōu)缺點。例如，溶劑吸收法主要是根據(jù)氣源條件選用一種或幾種吸收液，吸收氣源中的二氧化碳，然后從吸收液中解析二氧化碳，適用于處理氣體中二氧化碳濃度較低的氣源，分離效果較好，但該工藝投資費用大，能耗高，分離回收成本高。膜分離法是基于混合氣體中二氧化碳與其他組分透過膜材料的速度不同而實現(xiàn)二氧化碳與其他組分的分離，膜分離法具有投資低、操作方便、能耗低等優(yōu)點，膜分離法在裝置成本上約為溶劑吸收法的一半，然而其缺點在于很難得到高純度的二氧化碳。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種食品級高純度液體二氧化碳的制備方法，不但液體二氧化碳成品純度高、質(zhì)量可靠，而且操作簡單方便，投資小。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設(shè)計的一種食品級高純度液體二氧化碳的制備方法，包括以下步驟:(I)、二氧化碳原料氣進(jìn)入除油器內(nèi)行預(yù)凈化，然后通過冷卻器降至35°C以下，降溫后的二氧化碳原料氣進(jìn)入緩沖罐內(nèi)進(jìn)行壓力緩沖；
[0005](2)、經(jīng)過穩(wěn)壓后的二氧化碳原料氣進(jìn)入脫硫器內(nèi)進(jìn)行脫硫處理；經(jīng)脫硫處理后的二氧化碳原料氣由脫硫器進(jìn)入凈化器進(jìn)行凈化處理，從而吸附二氧化碳原料其中的水與其他烴類等雜質(zhì)組分；
[0006](3)、經(jīng)過凈化后的二氧化碳原料氣經(jīng)過蒸發(fā)冷凝器進(jìn)行降溫，使二氧化碳原料氣變成液體二氧化碳；
[0007](4)液體二氧化碳進(jìn)入提純塔內(nèi)進(jìn)行提純，由提純塔底部出口獲得高純度的成品液體二氧化碳。
[0008]進(jìn)一步，所述步驟(2)中的凈化器數(shù)量為三個，其中一個凈化器在吸附時，另外兩個凈化器處于再生階段，保證脫除雜質(zhì)的精度。
[0009]進(jìn)一步，所述步驟(3)中還包括第一換熱器，所述凈化后的二氧化碳原料氣先經(jīng)過第一換熱器預(yù)降溫，再經(jīng)所述蒸發(fā)冷凝器進(jìn)一步降溫，采用分步降溫的方法，有利于對于溫度的控制。
[0010]進(jìn)一步，所述步驟(4)中的提純塔頂部排出的不凝性氣體回流到所述步驟(3)中的第一換熱器內(nèi)作為第一換熱器的冷源，冷量的回收重復(fù)利用，起到節(jié)能降耗的作用。
[0011]進(jìn)一步，所述蒸發(fā)冷凝器采用液氨作為制冷劑。
[0012]本發(fā)明的另一目的在于提供上述食品級高純度液體二氧化碳的制備裝置，包括除油器、冷卻器、緩沖罐、脫硫器、凈化器、蒸發(fā)冷凝器、以及提純塔，所述提純塔包括塔體，所述塔體上設(shè)有進(jìn)口，所述塔體底部設(shè)有出口，所述塔體頂部設(shè)有排氣口，所述排氣口與出口之間由上往下依次分布有冷凝器、第一填料層、第二填料層、第二換熱器，所述進(jìn)口位于所述第一填料層與第二填料層之間，所述塔體上還設(shè)有與所述第二換熱器相連通的換熱介質(zhì)進(jìn)口與換熱介質(zhì)出口；
[0013]所述除油器的出口與冷卻器的進(jìn)口相連通，所述冷卻器的出口與緩沖罐的進(jìn)口相連通，所述緩沖罐的出口與脫硫器的進(jìn)口相連通，所述脫硫器的出口與凈化器的進(jìn)口相連通，所述凈化器的出口與所述蒸發(fā)冷凝器的進(jìn)口相連通，所述蒸發(fā)冷凝器的出口與所述提純塔的進(jìn)口相連通。
[0014]進(jìn)一步，所述凈化器的出口與蒸發(fā)冷凝器的進(jìn)口之間還連有第一換熱器，所述第一換熱器的進(jìn)口與所述凈化器的出口相連通，所述第一換熱器的出口與所述蒸發(fā)冷凝器的進(jìn)口相連通。
[0015]進(jìn)一步，所述提純塔頂部的排氣口與所述第一換熱器的冷源進(jìn)口相連通，并且在排氣口與第一換熱器的冷源進(jìn)口之間設(shè)有調(diào)節(jié)閥。
[0016]進(jìn)一步，所述第一填料層與第二填料層均為不銹鋼金屬壓延波紋填料。
[0017]進(jìn)一步，所述第一填料層的高度低于所述第二填料層的高度。
[0018]在生產(chǎn)時，二氧化碳原料氣先通過除油器進(jìn)行預(yù)凈化，然后通過冷卻器降至35°C以下，然后到緩沖罐內(nèi)，經(jīng)過穩(wěn)壓后的二氧化碳原料氣采用上進(jìn)下出的方式進(jìn)入脫硫器內(nèi)，脫除原料其中的微量的無機(jī)硫與有機(jī)硫以及其他微量有害物質(zhì)，然后在到凈化器內(nèi)進(jìn)行凈化，凈化器采用變壓變溫吸附，可以有效的吸附水與其他烴類等雜質(zhì)組分，同時采用三個凈化器，其中一個凈化器在吸附工作時，另外兩個凈化器處于再生的不同階段，這樣交替進(jìn)行以達(dá)到連續(xù)不斷的輸出凈化氣體，保證脫除雜質(zhì)的精度；凈化后的氣體經(jīng)第一換熱器、蒸發(fā)冷凝器的降溫變成液體二氧化碳，再流到提純塔內(nèi)進(jìn)行提純，液態(tài)二氧化碳流進(jìn)第二填料層內(nèi)，并與被第二換熱器加熱上升的氣體二氧化碳進(jìn)行傳質(zhì)傳熱，氣態(tài)二氧化碳通過冷凝器變成液態(tài)二氧化碳回落并與進(jìn)入進(jìn)入第一填料層的氣態(tài)二氧化碳進(jìn)行傳質(zhì)傳熱，液態(tài)二氧化碳利用其自身的重力在塔內(nèi)自回流，不凝性氣體與少量為液化的氣態(tài)二氧化碳從排氣口排出，高純度的液體二氧化碳從出口流出并進(jìn)入液體二氧化碳儲罐。
[0019]本發(fā)明得到的一種食品級高純度液體二氧化碳的制備方法及其制備裝置，其技術(shù)效果是:通過脫硫、凈化、提純等有效工序，可以使制備得到的液體二氧化碳的純度達(dá)到99.99%以上，而且質(zhì)量穩(wěn)定可靠。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明工藝流程與裝置布置示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0022]如圖1所示，本發(fā)明提供的一種食品級高純度液體二氧化碳的制備裝置，包括除油器1、冷卻器2、緩沖罐3、脫硫器4、凈化器5、第一換熱器6、蒸發(fā)冷凝器7、以及提純塔，所述提純塔包括塔體8，所述塔體8上設(shè)有進(jìn)口 81，所述塔體底部設(shè)有出口 82，所述塔體頂部設(shè)有排氣口 83，所述排氣口 83與出口 82之間由上往