食品级液体二氧化碳产品生产中减少二氧化碳排放量的方法

摘要

本发明涉及二氧化碳的生产方法，具体公开一种食品级液体二氧化碳产品生产中减少二氧化碳排放量的方法，包括下列步骤：(1)脱氮工序；(2)第一压缩工序；(3)脱硫工序；(4)脱烃工序；(5)净化工序；(6)第二压缩工序；(7)液化工序；(8)蒸馏提纯工序。采用该方法，能够大大减少二氧化碳排放量。

说明书

技术领域

本发明一般地涉及食品级液体二氧化碳的生产方法，具体涉及食 品级液体二氧化碳产品生产中减少二氧化碳排放量的方法。

背景技术

图2示出一种食品级液体二氧化碳产品的生产方法的流程，包括 下述步骤：

(1)脱氮工序10

来自界区外的不含有机械水、乙炔和烃等杂质的空分净化塔干空 气经受孔板流量计1控制的调节阀2调解从脱氮工序10的脱氮塔11 的底部进入脱氮塔11内，与塔内沸石分子筛充分接触，干空气中的 氮气被沸石分子筛吸附下来，氧气从脱氮塔11的顶部流出，与来自 界区外的含有机械水、硫、甲醇、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯等杂质的 二氧化碳含量约为99.2％的二氧化碳原料气体混合，送入第一压缩工 序30。

(2)第一压缩工序30

来自界区外的含有机械水、硫、甲醇、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯 等杂质的二氧化碳含量约为99.2％的二氧化碳原料气体与来自脱氮工 序10的氧气混合后，通过缓冲罐20缓冲，压力稳定后进入第一压缩 工序30，经一级压缩机31升压至0.25～0.35MPa和二级压缩机32 升压至0.9～1.2MPa，从二级压缩机32出来的含有氧气以及机械水、 硫、甲醇、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯等杂质的二氧化碳气体通过第一 压缩工序30自身的水冷却器冷却至常温，经过第一水分离器40分离 机械水后，送入脱硫工序50。

(3)脱硫工序50

来自第一水分离器40的含有氧气以及硫、甲醇、甲烷、乙烷、丙 烷、乙烯等杂质的二氧化碳气体从脱硫工序50的脱硫塔51的底部进 入脱硫塔51内，与塔内的活性碳充分接触，含有氧气以及硫、甲醇、 甲烷、乙烷、丙烷、乙烯等杂质的二氧化碳气体中的硫化氢被活性碳 吸附下来，脱硫后含有氧气以及甲醇、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯等杂 质的二氧化碳气体从脱硫塔51的顶部流出，进入脱烃工序60。

(4)脱烃工序60

来自脱硫工序50的含有氧气以及甲醇、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯 等杂质的二氧化碳气体首先顺序经脱烃工序60的第一脱烃预热器61 预热到80～130℃，第二脱烃预热器62预热到150～180℃和经第三 脱烃预热器63预热到200～250℃，然后经过脱烃加热器64加热到 480～520℃，最后进入脱烃反应器65。在脱烃反应器65内含有氧气 以及甲醇、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯等杂质的二氧化碳气体中的甲醇、 甲烷、乙烷、丙烷、乙烯与化学反应稍微过量的氧气在高温高压和活 性组分为铂和钯、载体为氧化铝的催化剂的作用下发生化学反应，生 成二氧化碳和水。当第一、第二和第三脱烃预热器61、62和63为列 管式换热器时，从脱烃反应器65出来的高温气体顺序返回第三、第 二和第一脱烃预热器63、62和61的管程，与壳程的来自脱硫工序 50的含有氧气以及甲醇、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯等杂质的二氧化碳 气体换热后，先经过水冷却器70降温，再经第二水分离器80分离机 械水，进入净化工序90。通过脱烃工序60，来自脱硫工序50的含有 氧气以及甲醇、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯等杂质的二氧化碳气体中的 绝大部分甲醇、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯转化成了二氧化碳和水，因 此，从第二水分离器80排出后进入净化工序90的二氧化碳气体中含 有没有进行化学反应的微量甲醇、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯以及微量 氧气和新生成的但第二水分离器80不能分离的微量水蒸汽。脱烃加 热器64可为电加热器。脱烃反应器65可具有一般催化反应器的结构。

(5)净化工序90

采用变温吸附工艺，多台净化器切换工作，当某一台或数台净化 器91处于吸附状态时，另一台或数台净化器92处于再生状态，其余 的一台或数台净化器93则处于备用状态，常温吸附杂质、高温脱附 杂质，由装填在净化器内的氧化铝和硅胶吸附剂对来自第二水分离器 80的含有微量氧气、微量水蒸汽以及微量甲醇、甲烷、乙烷、丙烷、 乙烯等杂质的二氧化碳气体中的微量水蒸气(PPM级)进行选择性吸 附，对来自第二水分离器80的含有微量氧气、微量水蒸汽以及微量 甲醇、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯等杂质的二氧化碳气体进行净化。

①吸附

来自第二水分离器80的含有微量氧气、微量水蒸汽以及微量甲 醇、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯等杂质的二氧化碳气体从通常称为吸附 塔的净化器91底部进入吸附塔，从吸附塔的顶部排出。在吸附塔中， 吸附剂对微量水蒸气进行有效吸附，使吸附塔出口端的气体中的水蒸 气指标达到相应设计指标或规定标准，然后送到第二压缩工序100， 吸附剂吸附至一定时间后，预计吸附剂接近饱和时停止吸附。

②逆向放压

吸附步骤结束后，将吸附塔内的含有未被吸附的微量甲醇、甲烷、 乙烷、丙烷、乙烯等杂质和微量氧气的二氧化碳气体逆着吸附方向限 流卸压排出净化器91外，结束后吸附塔内的压力接近常压。

③加热脱附杂质

从蒸馏提纯工序120的蒸馏提纯塔121顶部排出的含有少量未冷 凝二氧化碳气体和大量甲醇、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯和氧气的气体 混合物，经第一调节阀1213节流膨胀后温度降低，进入蒸馏提纯塔 121下部换热器1219壳程，在下部换热器1219内，进入管程的闪蒸 气与经第一调节阀1213节流膨胀后温度降低进入壳程的低温气体混 合物进行热交换，闪蒸气中有部分未冷凝二氧化碳气体被冷凝经上部 波纹板规整填料1218和下部波纹板规整填料1217落入蒸馏提纯塔 121塔釜内；闪蒸气继续上升，进入上部换热器1220的管程，外部 低温液氨进入蒸馏提纯塔121上部的上部换热器1220壳程，在上部 换热器1220内，进入管程的闪蒸气与进入壳程的低温液氨进行热交 换，闪蒸气中又有部分未冷凝二氧化碳气体被冷凝经下部换热器 1219的管程、上部波纹板规整填料1218和下部波纹板规整填料1217 落入蒸馏提纯塔121塔釜内；最后，闪蒸气成为上述的从蒸馏提纯工 序120的蒸馏提纯塔121顶部排出的含有少量未冷凝二氧化碳气体和 大量甲醇、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯和氧气的气体混合物，经第一调 节阀1213节流膨胀后温度降低，进入蒸馏提纯塔121下部换热器 1219壳程，从下部换热器1219壳程出来的气体混合物经第二调节阀 1214节流膨胀后再次降压至0.05MPa，与从产品液体二氧化碳储罐 160排出的闪蒸气汇合在一起后形成的汇合气流的一部分进入热交 换器130，与来自第二压缩工序100的的压缩机101出口的压力为 2.8～3.3MPa温度为110～120℃含有未被吸附的微量甲醇、甲烷、 乙烷、丙烷、乙烯等杂质和微量氧气的二氧化碳气体换热后进入电加 热器140被加热升温至180～235℃，进入正处于加热脱附杂质步骤 的净化器91即吸附塔内，逆着吸附的方向冲洗吸附剂，使吸附剂吸 附的杂质被加热解吸，吸附剂得到充分再生，然后作为废气排放。

④冷却吸附剂

加热脱附杂质步骤结束后，净化器91中的吸附剂吸附的水几乎 得到完全解吸，此时将汇合气流的另一部分直接送至净化器91，将 净化器91内的吸附剂冷却降温至≤25℃，然后作为废气排放。

⑤净化器充压

利用来自已从再生状态切换为吸附状态的通常称为吸附塔的净 化器92的一部分经过净化处理后的含有未被吸附的微量甲醇、甲烷、 乙烷、丙烷、乙烯等杂质和微量氧气的二氧化碳气体体对净化器91 充压至吸附压力0.9～1.2MPa，准备进入下一次吸附。

(6)第二压缩工序100

来自净化工序90的净化器91顶部的含有未被吸附的微量甲醇、 甲烷、乙烷、丙烷、乙烯等杂质和微量氧气的二氧化碳气体进入第二 压缩工序100，经压缩机101升压至2.8～3.3MPa，温度为110～120 ℃，通过热交换器130与汇合气流的一部分换热后，进入液化工序 110。

(7)液化工序110

来自第二压缩工序100的含有未被吸附的微量甲醇、甲烷、乙烷、 丙烷、乙烯等杂质和微量氧气的二氧化碳气体的一部分经孔板流量计 1215进入蒸馏提纯工序120的蒸馏提纯塔121的通常称为塔釜盘管 的再沸器1211的入口，充分提供产品液体二氧化碳蒸馏提纯所需的 热源，从通常称为塔釜盘管的再沸器1211的出口排出，与来自第二 压缩工序100的含有未被吸附的微量甲醇、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯 等杂质和微量氧气的二氧化碳气体的另一部分，在该另一部分从受孔 板流量计1215控制的调节阀1216流出后，该两部分汇合在一起，进 入液化工序110的第一蒸发冷凝器111进行液化。液化工序110的第 一蒸发冷凝器111的制冷剂为液氨，在第一蒸发冷凝器111中，含有 未被吸附的微量甲醇、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯等杂质和微量氧气的 二氧化碳气体与液氨进行充分热量交换，第一蒸发冷凝器111中的液 氨液位通过调节阀进行精确控制，使大部分的二氧化碳气体被充分液 化，成为-23～-24℃液体二氧化碳，然后送入蒸馏提纯工序120。

(8)蒸馏提纯工序120

来自液化工序110的第一蒸发冷凝器111的含有未冷凝二氧化碳 气体和未被吸附的微量甲醇、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯等杂质和微量 氧气的液化后的二氧化碳通过喷头1221雾状喷淋经下部波纹板规整 填料1217落入蒸馏提纯工序120的蒸馏提纯塔121的塔釜进行蒸馏 提纯，甲醇、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯等杂质和氧气及未冷凝二氧化 碳气体从液化后的二氧化碳中蒸馏出来，称为闪蒸气，在塔釜下部得 到温度为-21～-23℃的产品液体二氧化碳。闪蒸气从塔釜上升，首先 经过下部波纹板规整填料1217，在此与通过喷头1221喷淋的低温雾 状液体二氧化碳充分接触，闪蒸气中部分未冷凝二氧化碳气体被冷凝 落入蒸馏提纯塔121塔釜内；闪蒸气继续上升，经过上部波纹板规整 填料1218，在此与从下部换热器1219和上部换热器1220的管程下 落的低温液体二氧化碳充分接触，闪蒸气中又有部分未冷凝二氧化碳 气体被冷凝经下部波纹板规整填料1217落入蒸馏提纯塔121塔釜内； 闪蒸气继续上升，进入下部换热器1219的管程，从蒸馏提纯工序120 的蒸馏提纯塔121顶部排出的含有少量未冷凝二氧化碳气体和大量 甲醇、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯和氧气的气体混合物，经第一调节阀 1213节流膨胀后温度降低，进入蒸馏提纯塔121上部的下部换热器 1219壳程，在下部换热器1219内，进入管程的闪蒸气与经第一调节 阀1213节流膨胀后温度降低进入壳程的低温气体混合物进行热交 换，闪蒸气中又有部分未冷凝二氧化碳气体被冷凝经上部波纹板规整 填料1218和下部波纹板规整填料1217落入蒸馏提纯塔121塔釜内； 闪蒸气继续上升，进入上部换热器1220的管程，外部低温液氨进入 蒸馏提纯塔121上部的上部换热器1220壳程，在上部换热器1220 内，进入管程的闪蒸气与进入壳程的低温液氨进行热交换，闪蒸气中 又有部分未冷凝二氧化碳气体被冷凝经下部换热器1219的管程、上 部波纹板规整填料1218和下部波纹板规整填料1217落入蒸馏提纯塔 121塔釜内；最后，闪蒸气成为上述的从蒸馏提纯工序120的蒸馏提 纯塔121顶部排出的含有少量未冷凝二氧化碳气体和大量甲醇、甲 烷、乙烷、丙烷、乙烯和氧气的气体混合物。来自第二压缩工序100 的含有未被吸附的微量甲醇、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯等杂质和微量 氧气的二氧化碳气体的一部分经孔板流量计1215进入蒸馏提纯工序 120的蒸馏提纯塔121的通常称为塔釜盘管的再沸器1211的入口， 充分提供产品液体二氧化碳蒸馏提纯所需的热源，从通常称为塔釜盘 管的再沸器1211的出口排出，排出温度为-9～-11℃，与来自第二压 缩工序100的含有未被吸附的微量甲醇、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯等 杂质和微量氧气的二氧化碳气体的另一部分，在该另一部分从受孔板 流量计1215控制的调节阀1216流出后，该两部分汇合在一起，进入 液化工序110的第一蒸发冷凝器111进行液化。

(9)过冷工序150

来自蒸馏提纯工序120的蒸馏提纯塔121塔釜内的经蒸馏提纯的 产品液体二氧化碳送至过冷工序150的第二蒸发冷凝器151，过冷工 序150的第二蒸发冷凝器151的制冷剂为液氨，在第二蒸发冷凝器 151中，产品液体二氧化碳的温度进一步降低，被进一步降低温度的 产品液体二氧化碳经程控阀送到产品液体二氧化碳贮罐160存储。

图2所示的食品级液体二氧化碳产品的生产方法具有下列缺点：

图2所示的食品级液体二氧化碳产品的生产方法将汇合气流分 成两部分，在净化工序再生吸附剂时分别用于加热脱附杂质和冷却吸 附剂，由于在净化工序中加热脱附杂质和冷却吸附剂分别在处于加热 脱附杂质状态的净化器中和处于冷却吸附剂状态的净化器中进行，要 使加热脱附杂质和冷却吸附剂能够正常进行，必须分别向处于加热脱 附杂质状态的净化器中和处于冷却吸附剂状态的净化器中逆着吸附 方向通入需要量的用于加热脱附杂质的汇合气流和需要量的用于冷 却吸附剂的汇合气流。从上述描述可知，汇合气流的一部分是从蒸馏 提纯工序120的蒸馏提纯塔121顶部的下部换热器1219壳程出来的 气体混合物经第二调节阀1214节流膨胀后再次降压至0.05MPa而得 到，汇合气流的另一部分是来自从产品液体二氧化碳储罐160排出的 闪蒸气。图2所示的食品级液体二氧化碳产品的生产方法在蒸馏提纯 工序120中从蒸馏提纯塔121顶部的下部换热器1219壳程出来的气 体混合物的量是一定的，在这种情况下，必须从产品液体二氧化碳储 罐160补充大量闪蒸气。由于分别向处于加热脱附杂质状态的净化器 中和处于冷却吸附剂状态的净化器中逆着吸附方向通入需要量的用 于加热脱附杂质的汇合气流和需要量的用于冷却吸附剂的汇合气流， 然后分别作为废气排放，显然，用于加热脱附杂质的汇合气流中的大 量二氧化碳和用于冷却吸附剂的汇合气流中的大量二氧化碳都被浪 费掉了，而且对周围环境造成较严重污染。

发明内容

本发明要提供食品级液体二氧化碳产品生产中减少二氧化碳排放 量的方法。

本发明的食品级液体二氧化碳产品生产中减少二氧化碳排放量的 方法，包括下列步骤：

(1)脱氮工序

来自界区外的不含有机械水、乙炔和烃等杂质的干空气经受孔板 流量计控制的调节阀调解从脱氮工序的脱氮塔的底部进入脱氮塔内， 与塔内沸石分子筛充分接触，干空气中的氮气被沸石分子筛吸附下 来，氧气从脱氮塔的顶部流出，与来自界区外的含有机械水、硫、甲 醇、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯等杂质的二氧化碳原料气体混合，送入 第一压缩工序；

(2)第一压缩工序

来自界区外的含有机械水、硫、甲醇、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯 等杂质的二氧化碳原料气体与从脱氮塔顶部流出的氧气混合后，进入 第一压缩工序，经一级压缩机升压至0.25～0.35MPa和二级压缩机升 压至0.9～1.2MPa，从二级压缩机出来的含有氧气和杂质的二氧化 碳气体通过第一压缩工序自身的水冷却器冷却至常温，经过第一水分 离器分离机械水，然后送到脱硫工序；

(3)脱硫工序

来自第一水分离器的含有氧气以及硫、甲醇、甲烷、乙烷、丙烷、 乙烯等杂质的二氧化碳气体从脱硫工序的脱硫塔的底部进入脱硫塔 内，与塔内的活性碳充分接触，含有氧气和杂质的二氧化碳气体小的 硫化氢被活性碳吸附下来，脱硫后含有氧气以及甲醇、甲烷、乙烷、 丙烷、乙烯等杂质的二氧化碳气体从脱硫塔的顶部流出，进入脱烃工 序；

(4)脱烃工序

来自脱硫工序的含有氧气以及甲醇、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯等 杂质的二氧化碳气体进入脱烃工序，在脱烃反应器内杂质中的甲醇、 甲烷、乙烷、丙烷、乙烯与化学反应稍微过量的氧气在温度为480～ 520℃、压力为0.9～1.2MPa、活性组分为铂和钯以及载体为氧化铝 的催化剂的作用下发生化学反应，生成二氧化碳和水，含有没有进行 化学反应的微量甲醇、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯以及微量氧气和新生 成的但第二水分离器不能分离的微量水蒸汽等杂质的二氧化碳气体， 先经过水冷却器降温，再经第二水分离器分离机械水，然后送到净化 工序；

(5)净化工序

采用变温吸附工艺，多台净化器切换工作，当某一台或数台净化 器处于吸附状态时，其余的净化器则处于再生状态，常温吸附杂质、 高温脱附杂质，由装填在净化工序的净化器内的氧化铝和硅胶吸附剂 对来自第二水分离器的含有微量甲醇、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯以及 微量氧气和微量水蒸汽等杂质的二氧化碳气体中的PPM级的微量水蒸 气进行选择性吸附，对来自第二水分离器的含有没有进行化学反应的 微量甲醇、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯以及微量氧气和微量水蒸汽等杂 质的二氧化碳气体进行净化，净化后的二氧化碳气体含有未被吸附的 微量甲醇、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯等杂质和微量氧气，然后送到第 二压缩工序；

净化工序包括①吸附、②逆向放压、③加热脱附杂质、④冷却吸 附剂和⑤净化器充压步骤；

其中，在③加热脱附杂质步骤和④冷却吸附剂中，从蒸馏提纯工 序的蒸馏提纯塔上部的下部换热器壳程出来的气体混合物经调节阀 节流膨胀后再次降压至0.05MPa，与从产品液体二氧化碳储罐排出的 闪蒸气汇合在一起后形成汇合气流，汇合气流直接进入处于④冷却吸 附剂步骤的净化器中，逆着吸附的方向冲洗吸附剂，使吸附剂冷却降 温，然后从处于④冷却吸附剂步骤的净化器排出，进入热交换器，与 来自第二压缩工序的压缩机出口的压力为2.8～3.3MPa温度为 110～120℃含有未被吸附的微量甲醇、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯等杂 质和微量氧气的二氧化碳气体换热后进入电加热器被加热升温至 180～235℃，进入正处于③加热脱附杂质步骤的净化器即吸附塔内， 逆着吸附的方向冲洗吸附剂，使吸附剂吸附的杂质被加热解吸，吸附 剂得到充分再生，然后作为废气排放；

(6)第二压缩工序

来自净化工序的含有未被吸附的微量甲醇、甲烷、乙烷、丙烷、 乙烯等杂质和微量氧气的二氧化碳气体进入第二压缩工序，经第二压 缩工序的压缩机升压至2.8～3.3MPa，温度为110～120℃，进入热交 换器与从处于④冷却吸附剂步骤的净化器排出的已将吸附剂冷却了 的汇合气流换热，然后送到液化工序和蒸馏提纯工序；

(7)液化工序

来自第二压缩工序和蒸馏提纯工序的含有未被吸附的微量甲醇、 甲烷、乙烷、丙烷、乙烯等杂质和微量氧气的二氧化碳气体进入液化 工序的蒸发冷凝器进行液化，大部分含有杂质的二氧化碳气体被液 化，然后液化后的二氧化碳与未冷凝二氧化碳气体和未被吸附的微量 甲醇、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯等杂质和微量氧气一起送到蒸馏提纯 工序；

(8)蒸馏提纯工序

来自液化工序的含有未冷凝二氧化碳气体和未被吸附的微量甲 醇、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯等杂质和微量氧气的液化后的二氧化碳 进入蒸馏提纯工序的提纯塔塔釜进行蒸馏提纯，未被吸附的微量甲 醇、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯等杂质和微量氧气和未冷凝二氧化碳气 体从液化后的二氧化碳中蒸馏出来，称为闪蒸气，在塔釜下部得到产 品液体二氧化碳；

其中，闪蒸气上升，经过下部波纹板规整填料、上部波纹板规整 填料、下部换热器的管程和上部换热器的管程，最后，闪蒸气成为含 有少量未冷凝二氧化碳气体和大量甲醇、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯和 氧气的气体混合物，从蒸馏提纯工序的蒸馏提纯塔顶部排出，经第一 调节阀节流膨胀后温度降低，进入蒸馏提纯塔上部的下部换热器壳 程，从下部换热器壳程出来的气体混合物经第二调节阀节流膨胀后再 次降压至0.05MPa，与从产品液体二氧化碳储罐排出的闪蒸气汇合在 一起后形成汇合气流，汇合气流直接进入处于④冷却吸附剂步骤的净 化器中，逆着吸附的方向冲洗吸附剂，使吸附剂冷却降温，然后从处 于④冷却吸附剂步骤的净化器排出，进入热交换器，与来自第二压缩 工序的压缩机出口的压力为2.8～3.3MPa温度为110～120℃含有未 被吸附的微量甲醇、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯等杂质和微量氧气的二 氧化碳气体换热后进入电加热器被加热升温至180～235℃，进入正 处于③加热脱附杂质步骤的净化器即吸附塔内，逆着吸附的方向冲洗 吸附剂，使吸附剂吸附的杂质被加热解吸，吸附剂得到充分再生，然 后作为废气排放。

本发明的食品级液体二氧化碳产品生产中减少二氧化碳排放量 的方法，将图2所示的食品级液体二氧化碳产品的生产方法中从蒸馏 提纯工序的蒸馏提纯塔上部的下部换热器壳程出来的气体混合物经 第二调节阀节流膨胀后再次降压至0.05MPa，与从产品液体二氧化碳 储罐排出的闪蒸气汇合在一起后形成的汇合气流的一部分进入热交 换器，与来自第二压缩工序的压缩机出口的压力为2.8～3.3MPa温 度为110～120℃含有未被吸附的微量甲醇、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯 等杂质和微量氧气的二氧化碳气体换热后进入电加热器被加热升温 至180～235℃，进入汇处于加热脱附杂质步骤的净化器即吸附塔内， 逆着吸附的方向冲洗吸附剂，使吸附剂吸附的杂质被加热解吸，吸附 剂得到充分再生，然后作为废气排放，将汇合气流的另一部分直接送 至净化器，将净化器内的吸附剂冷却降温至≤25℃，然后作为废气 排放，改变为本发明的食品级液体二氧化碳产品生产中减少二氧化碳 排放量的方法中从蒸馏提纯工序的蒸馏提纯塔上部的下部换热器壳 程出来的气体混合物经调节阀节流膨胀后再次降压至0.05MPa，与从 产品液体二氧化碳储罐排出的闪蒸气汇合在一起后形成汇合气流，汇 合气流直接进入处于④冷却吸附剂步骤的净化器中，逆着吸附的方向 冲洗吸附剂，使吸附剂冷却降温，然后从处于④冷却吸附剂步骤的净 化器排出，进入热交换器，与来自第二压缩工序的压缩机出口的压力 为2.8～3.3MPa温度为110～120℃含有未被吸附的微量甲醇、甲烷、 乙烷、丙烷、乙烯等杂质和微量氧气的二氧化碳气体换热后进入电加 热器被加热升温至180～235℃，进入正处于③加热脱附杂质步骤的 净化器即吸附塔内，逆着吸附的方向冲洗吸附剂，使吸附剂吸附的杂 质被加热解吸，吸附剂得到充分再生，然后作为废气排放。这样，相 较于图2所示的食品级液体二氧化碳产品的生产方法中再生吸附剂 时分别向处于加热脱附杂质状态的净化器中和处于冷却吸附剂状态 的净化器中逆着吸附方向通入需要量的用于加热脱附杂质的汇合气 流和需要量的用于冷却吸附剂的汇合气流，然后分别作为废气排放， 本发明的食品级液体二氧化碳产品生产中再生吸附剂时使汇合气流 直接进入处于④冷却吸附剂步骤的净化器中，逆着吸附的方向冲洗吸 附剂，使吸附剂冷却降温，然后从处于④冷却吸附剂步骤的净化器排 出，进入热交换器，与来自第二压缩工序的压缩机出口的压力为 2.8～3.3MPa温度为110～120℃含有未被吸附的微量甲醇、甲烷、 乙烷、丙烷、乙烯等杂质和微量氧气的二氧化碳气体换热后进入电加 热器被加热升温至180～235℃，进入正处于③加热脱附杂质步骤的 净化器即吸附塔内，逆着吸附的方向冲洗吸附剂，使吸附剂吸附的杂 质被加热解吸，吸附剂得到充分再生，然后作为废气排放，即本发明 的食品级液体二氧化碳产品生产中再生吸附剂时只进行一次废气排 放，作为废气排放的汇合气流减少一半，参见上面所述，换言之，二 氧化碳的排放量减少二分之一，从而，大大减少了二氧化碳排放量。

进一步地，汇合气流还包括从液体槽车的产品液体二氧化碳贮槽 顶部排出的气体二氧化碳。

有益地，在(2)脱烃工序中，来自脱硫工序的含有氧气以及甲醇、 甲烷、乙烷、丙烷、乙烯等杂质的二氧化碳气体首先进入脱烃工序的 脱烃预热器，然后经过脱烃加热器，最后进入脱烃反应器。

有益地，脱烃预热器为列管式换热器，来自脱硫工序的含有氧气 以及甲醇、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯等杂质的二氧化碳气体首先进入 脱烃工序的脱烃预热器的壳程，从脱烃反应器出来的高温气体返回脱 烃预热器的管程。

附图说明

图1是本发明的食品级液体二氧化碳产品生产中减少二氧化碳 排放量的方法的流程图；

图2是背景技术的一种食品级液体二氧化碳产品的生产方法的 流程图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明的食品级液体二氧化碳产品生产中减少 二氧化碳排放量的方法的具体实施方式进行详细描述，本发明的食品 级液体二氧化碳产品生产中减少二氧化碳排放量的方法的特征和优 点将变得更加明显。

参见图1，本发明的食品级液体二氧化碳产品生产中减少二氧化 碳排放量的方法，包括下述步骤：

(1)脱氮工序10

来自界区外的不含有机械水、乙炔和烃等杂质的空分净化塔干空 气经受孔板流量计1控制的调节阀2调解从脱氮下序10的脱氮塔11 的底部进入脱氮塔11内，与塔内沸石分子筛充分接触，干空气中的 氮气被沸石分子筛吸附下来，氧气从脱氮塔11的顶部流出，与来自 界区外的含有机械水、硫、甲醇、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯等杂质的 二氧化碳含量约为99.2％的二氧化碳原料气体混合，送入第一压缩工 序30。

(2)第一压缩工序30

来自界区外的含有机械水、硫、甲醇、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯 等杂质的二氧化碳含量约为99.2％的二氧化碳原料气体与来自脱氮工 序10的氧气混合后，通过缓冲罐20缓冲，压力稳定后进入第一压缩 工序30，经一级压缩机31升压至0.25～0.35Mpa和二级压缩机32 升压至0.9～1.2MPa，从二级压缩机32出来的含有氧气以及机械水、 硫、甲醇、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯等杂质的二氧化碳气体通过第一 压缩工序30自身的水冷却器冷却至常温，经过第一水分离器40分离 机械水后，送入脱硫工序50。

(3)脱硫工序50

来自第一水分离器40的含有氧气以及硫、甲醇、甲烷、乙烷、丙 烷、乙烯等杂质的二氧化碳气体从脱硫工序50的脱硫塔51的底部进 入脱硫塔51内，与塔内的活性碳充分接触，含有氧气以及硫、甲醇、 甲烷、乙烷、丙烷、乙烯等杂质的二氧化碳气体中的硫化氢被活性碳 吸附下来，脱硫后含有氧气以及甲醇、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯等杂 质的二氧化碳气体从脱硫塔51的顶部流出，进入脱烃工序60。

(4)脱烃工序60

来自脱硫工序50的含有氧气以及甲醇、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯 等杂质的二氧化碳气体首先顺序经脱烃工序60的第一脱烃预热器61 预热到80～130℃，第二脱烃预热器62预热到150～180℃和经第三 脱烃预热器63预热到200～250℃，然后经过脱烃加热器64加热到 480～520℃，最后进入脱烃反应器65。在脱烃反应器65内含有氧气 以及甲醇、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯等杂质的二氧化碳气体中的甲醇、 甲烷、乙烷、丙烷、乙烯与化学反应稍微过量的氧气在高温高压和活 性组分为铂和钯、载体为氧化铝的催化剂的作用下发生化学反应，生 成二氧化碳和水。当第一、第二和第三脱烃预热器61、62和63为列 管式换热器时，从脱烃反应器65出来的高温气体顺序返回第三、第 二和第一脱烃预热器63、62和61的管程，与壳程的来自脱硫下序 50的含有氧气以及甲醇、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯等杂质的二氧化碳 气体换热后，先经过水冷却器70降温，再经第二水分离器80分离机 械水，进入净化工序90。通过脱烃工序60，来自脱硫工序50的含有 氧气以及甲醇、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯等杂质的二氧化碳气体中的 绝大部分甲醇、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯转化成了二氧化碳和水，因 此，从第二水分离器80排出后进入净化工序90的二氧化碳气体中含 有没有进行化学反应的微量甲醇、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯以及微量 氧气和新生成的但第二水分离器80不能分离的微量水蒸汽。脱烃加 热器64可为电加热器。脱烃反应器65可具有一般催化反应器的结构。

(5)净化工序90

采用变温吸附工艺，多台净化器切换工作，当某一台或数台净化 器91处于吸附状态时，另一台或数台净化器92处于再生状态，其余 的一台或数台净化器93则处于备用状态，常温吸附杂质、高温脱附 杂质，由装填在净化器内的氧化铝和硅胶吸附剂对来自第二水分离器 80的含有微量氧气、微量水蒸汽以及微量甲醇、甲烷、乙烷、丙烷、 乙烯等杂质的二氧化碳气体中的微量水蒸气(PPM级)进行选择性吸 附，对来自第二水分离器80的含有微量氧气、微量水蒸汽以及微量 甲醇、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯等杂质的二氧化碳气体进行净化。

①吸附

来自第二水分离器80的含有微量氧气、微量水蒸汽以及微量甲 醇、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯等杂质的二氧化碳气体从通常称为吸附 塔的净化器91底部进入吸附塔，从吸附塔的顶部排出。在吸附塔中， 吸附剂对微量水蒸气进行有效吸附，使吸附塔出口端的气体中的水蒸 气指标达到相应设计指标或规定标准，然后送到第二压缩工序100， 吸附剂吸附至一定时间后，预计吸附剂接近饱和时停止吸附。

②逆向放压

吸附步骤结束后，将吸附塔内的含有未被吸附的微量甲醇、甲烷、 乙烷、丙烷、乙烯等杂质和微量氧气的二氧化碳气体逆着吸附方向限 流卸压排出净化器91外，结束后吸附塔内的压力接近常压。

③加热脱附杂质

从蒸馏提纯工序120的蒸馏提纯塔121顶部排出的含有少量未冷 凝二氧化碳气体和大量甲醇、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯和氧气的气体 混合物，经第一调节阀1213节流膨胀后温度降低，进入蒸馏提纯塔 121下部换热器1219壳程，在下部换热器1219内，进入管程的闪蒸 气与经第一调节阀1213节流膨胀后温度降低进入壳程的低温气体混 合物进行热交换，闪蒸气中有部分未冷凝二氧化碳气体被冷凝经上部 波纹板规整填料1218和下部波纹板规整填料1217落入蒸馏提纯塔 121塔釜内；闪蒸气继续上升，进入上部换热器1220的管程，外部 低温液氨进入蒸馏提纯塔121上部的上部换热器1220壳程，在上部 换热器1220内，进入管程的闪蒸气与进入壳程的低温液氨进行热交 换，闪蒸气中又有部分未冷凝二氧化碳气体被冷凝经下部换热器 1219的管程、上部波纹板规整填料1218和下部波纹板规整填料1217 落入蒸馏提纯塔121塔釜内；最后，闪蒸气成为上述的从蒸馏提纯工 序120的蒸馏提纯塔121顶部排出的含有少量未冷凝二氧化碳气体和 大量甲醇、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯和氧气的气体混合物，经第一调 节阀1213节流膨胀后温度降低，进入蒸馏提纯塔121下部换热器 1219壳程，从下部换热器1219壳程出来的气体混合物经第二调节阀 1214节流膨胀后再次降压至0.05MPa，与从产品液体二氧化碳储罐 160排出的闪蒸气汇合在一起后形成汇合气流，汇合气流直接进入处 于下述④冷却吸附剂步骤的净化器91中，逆着吸附的方向冲洗吸附 剂，使吸附剂冷却降温，然后从处于④冷却吸附剂步骤的净化器91 排出，进入热交换器130，与来自第二压缩工序100的压缩机101出 口的压力为2.8～3.3MPa温度为110～120℃含有未被吸附的微量甲 醇、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯等杂质和微量氧气的二氧化碳气体换热 后进入电加热器140被加热升温至180～235℃，进入正处于加热脱 附杂质步骤的净化器91即吸附塔内，逆着吸附的方向冲洗吸附剂， 使吸附剂吸附的杂质被加热解吸，吸附剂得到充分再生，然后作为废 气排放。

④冷却吸附剂

加热脱附杂质步骤结束后，净化器91中的吸附剂吸附的水几乎 得到完全解吸，此时将汇合气流直接送至净化器91，将净化器91内 的吸附剂冷却降温至≤25℃，然后从处于④冷却吸附剂步骤的净化 器91排出，进入热交换器130，与来自第二压缩工序100的压缩机 101出口的压力为2.8～3.3MPa温度为110～120℃含有未被吸附的 微量甲醇、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯等杂质和微量氧气的二氧化碳气 体换热后进入电加热器140被加热升温至180～235℃，进入正处于 加热脱附杂质步骤的净化器91即吸附塔内，逆着吸附的方向冲洗吸 附剂，使吸附剂吸附的杂质被加热解吸，吸附剂得到充分再生，然后 作为废气排放。

⑤净化器充压

利用来自已从再生状态切换为吸附状态的通常称为吸附塔的净 化器92的一部分经过净化处理后的含有未被吸附的微量甲醇、甲烷、 乙烷、丙烷、乙烯等杂质和微量氧气的二氧化碳气体体对净化器91 充压至吸附压力0.9～1.2MPa，准备进入下一次吸附。

(6)第二压缩工序100

来自净化工序90的净化器91顶部的含有未被吸附的微量甲醇、 甲烷、乙烷、丙烷、乙烯等杂质和微量氧气的二氧化碳气体进入第二 压缩工序100，经压缩机101升压至2.8～3.3MPa，温度为110～120 ℃，通过热交换器130与从处于④冷却吸附剂步骤的净化器91排出 的已将吸附剂冷却了的汇合气流换热后，进入液化工序110。

(7)液化工序110

来自第二压缩工序100的含有未被吸附的微量甲醇、甲烷、乙烷、 丙烷、乙烯等杂质和微量氧气的二氧化碳气体的一部分经孔板流量计 1215进入蒸馏提纯工序120的蒸馏提纯塔121的通常称为塔釜盘管 的再沸器1211的入口，充分提供产品液体二氧化碳蒸馏提纯所需的 热源，从通常称为塔釜盘管的再沸器1211的出口排出，与来自第二 压缩工序100的含有未被吸附的微量甲醇、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯 等杂质和微量氧气的二氧化碳气体的另一部分，在该另一部分从受孔 板流量计1215控制的调节阀1216流出后，该两部分汇合在一起，进 入液化工序110的第一蒸发冷凝器111进行液化。液化工序110的第 一蒸发冷凝器111的制冷剂为液氨，在第一蒸发冷凝器111中，含有 未被吸附的微量甲醇、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯等杂质和微量氧气的 二氧化碳气体充分与液氨进行热量交换，第一蒸发冷凝器111中的液 氨液位通过调节阀进行精确控制，使大部分的二氧化碳气体被充分液 化，成为-23～-24℃液体二氧化碳，然后送入蒸馏提纯工序120。

(8)蒸馏提纯工序120

来自液化工序110的第一蒸发冷凝器111的含有未冷凝二氧化碳 气体和未被吸附的微量甲醇、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯等杂质和微量 氧气的液化后的二氧化碳通过喷头1221雾状喷淋经下部波纹板规整 填料1217落入蒸馏提纯工序120的蒸馏提纯塔121的塔釜进行蒸馏 提纯，甲醇、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯等杂质和氧气及未冷凝二氧化 碳气体从液化后的二氧化碳中蒸馏出来，称为闪蒸气，在塔釜下部得 到温度为-21～-23℃的产品液体二氧化碳。闪蒸气从塔釜上升，首先 经过下部波纹板规整填料1217，在此与通过喷头1221喷淋的低温雾 状液体二氧化碳充分接触，闪蒸气中部分未冷凝二氧化碳气体被冷凝 落入蒸馏提纯塔121塔釜内；闪蒸气继续上升，经过上部波纹板规整 填料1218，在此与从下部换热器1219和上部换热器1220的管程下 落的低温液体二氧化碳充分接触，闪蒸气中又有部分未冷凝二氧化碳 气体被冷凝经下部波纹板规整填料1217落入蒸馏提纯塔121塔釜内； 闪蒸气继续上升，进入下部换热器1219的管程，从蒸馏提纯工序120 的蒸馏提纯塔121顶部排出的含有少量未冷凝二氧化碳气体和大量 甲醇、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯和氧气的气体混合物，经第一调节阀 1213节流膨胀后温度降低，进入蒸馏提纯塔121上部的下部换热器 1219壳程，在下部换热器1219内，进入管程的闪蒸气与经第一调节 阀1213节流膨胀后温度降低进入壳程的低温气体混合物进行热交 换，闪蒸气中又有部分未冷凝二氧化碳气体被冷凝经上部波纹板规整 填料1218和下部波纹板规整填料1217落入蒸馏提纯塔121塔釜内； 闪蒸气继续上升，进入上部换热器1220的管程，外部低温液氨进入 蒸馏提纯塔121上部的上部换热器1220壳程，在上部换热器1220 内，进入管程的闪蒸气与进入壳程的低温液氨进行热交换，闪蒸气中 又有部分未冷凝二氧化碳气体被冷凝经下部换热器1219的管程、上 部波纹板规整填料1218和下部波纹板规整填料1217落入蒸馏提纯塔 121塔釜内；最后，闪蒸气成为上述的从蒸馏提纯工序120的蒸馏提 纯塔121顶部排出的含有少量未冷凝二氧化碳气体和大量甲醇、甲 烷、乙烷、丙烷、乙烯和氧气的气体混合物。来自第二压缩工序100 的含有未被吸附的微量甲醇、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯等杂质和微量 氧气的二氧化碳气体的一部分经孔板流量计1215进入蒸馏提纯工序 120的蒸馏提纯塔121的通常称为塔釜盘管的再沸器1211的入口， 充分提供产品液体二氧化碳蒸馏提纯所需的热源，从通常称为塔釜盘 管的再沸器1211的出口排出，排出温度为-9～-11℃，与来自第二压 缩工序100的含有未被吸附的微量甲醇、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯等 杂质和微量氧气的二氧化碳气体的另一部分，在该另一部分从受孔板 流量计1215控制的调节阀1216流出后，该两部分汇合在一起，进入 液化工序110的第一蒸发冷凝器111进行液化。

(9)过冷工序150

来自蒸馏提纯工序120的蒸馏提纯塔121塔釜内的经蒸馏提纯的 产品液体二氧化碳送至过冷工序150的第二蒸发冷凝器151，过冷工 序150的第二蒸发冷凝器151的制冷剂为液氨，在第二蒸发冷凝器 151中，产品液体二氧化碳的温度进一步降低，被进一步降低温度的 产品液体二氧化碳经程控阀送到产品液体二氧化碳贮罐160存储。

此外，在将产品液体二氧化碳贮罐160内的低温液体二氧化碳充 装到液体槽车的产品液体二氧化碳贮槽170内的过程中，进入产品液 体二氧化碳贮槽170内的低温液体二氧化碳的一部分发生汽化，成为 气体二氧化碳，积聚在产品液体二氧化碳贮槽170内的顶部，为使充 装正常进行，背景技术是通过安装在产品液体二氧化碳贮槽170顶部 的放空管上的放空阀将积聚在产品液体二氧化碳贮槽170内的顶部 的气体二氧化碳放空，这部分气体二氧化碳不但被浪费了，而且对周 围环境造成污染。为了有效利用这部分气体二氧化碳，本发明通过连 接产品液体二氧化碳贮罐160顶部和产品液体二氧化碳贮槽170顶部 的管路，使从产品液体二氧化碳贮槽170顶部排出的气体二氧化碳成 为上述汇合气流的一部分。

根据本发明的实施方式已对本发明进行了说明性而非限制性的 描述，但应理解，在不脱离由权利要求所限定的相关保护范围的情况 下，本领域的技术人员可以做出变更和/或修改。