利用合成氨MDEA法脱碳工序的解析气生产食品级二氧化碳的工艺

摘要

本发明公开了一种利用合成氨MDEA法脱碳工序的解析气生产食品级二氧化碳的工艺，包括以下步骤：A.压缩工序；B.净化工序；C.干燥工序；D.提纯工序。本发明实现了对二氧化碳的回收利用。本发明的工艺简单可靠，生产所需的能耗小，成本低，制得的食品级二氧化碳的质量好，完全符合相关质量标准。

说明书

技术领域

本发明涉及化工技术领域，具体涉及一种利用合成氨MDEA法脱碳工序的解析气生产食品级二氧化碳的工艺。

背景技术

二氧化碳是重要的工业生产原料，广泛应用于冶金、钢铁、石油、化工、电子、食品、医疗、食品等领域，特别是在食品的气调保鲜、饮料工业的应用、食品冷藏和冷冻的应用、超临界萃取等领域。可供工业回收的富二氧化碳气源有两大类，即二氧化碳气田、石油溶解气、天然气等天然二氧化碳气源和烟道气、化工厂尾气、生物发酵气等工业副产气源二氧化碳。

人类社会生产力的高速发展，需要消耗大量的天然含碳资源，同时使大气中二氧化碳迅速增加，全球每年排放的二氧化碳量高达200多亿吨。二氧化碳的大量排放，不仅对人类生存环境带来恶劣影响，不断加剧“温室效应”；也造成了二氧化碳这一宝贵资源的严重浪费。而将其制成食品级二氧化碳，不仅可增加效益，也有利于企业调整产品结构，促进企业向产品多元化发展。我国是世界二氧化碳主要排放国之一。因此，搞好二氧化碳的综合利用，对发展循环经济，转变经济增长方式，建设资源节约型和环境保护型社会，缓解资源短缺矛盾和环境压力，促进人与自然和谐发展具有重要意义。

然而，受制备技术及市场制约，我国食品级二氧化碳开发利用技术还比较落后，产品质量也较差。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种利用合成氨MDEA法脱碳工序的解析气生产食品级二氧化碳的工艺。该工艺制得的食品级二氧化碳的质量好，完全符合相关标准。

为实现以上目的，本发明的技术方案如下：

利用合成氨MDEA法脱碳工序的解析气生产食品级二氧化碳的工艺,包括以下步骤：

A.压缩工序：合成氨MDEA法脱碳工序的解析气经水洗塔洗涤后进入压缩机进行三级压缩至气体的压力为2.2MPa，温度<150℃，再冷却至28～31℃并分离掉水分后进入预冷器冷却；

B.净化工序：经预冷器冷却后的气体进入吸附塔，由活性炭进行吸附；

C.干燥工序：经过吸附处理的气体随后进入干燥器，然后进入预冷器冷却至4～6℃；

D.提纯工序：经过干燥工序处理的气体的60％进入提纯塔塔底换热段，维持塔底温度在-11～-9℃，经过干燥工序处理的剩余40％气体与出提纯塔换热段的气体汇合进入氨冷器冷却液化，然后进入提纯塔内，与换热段来的气体进行传热、传质，在提纯塔顶部通过回流冷凝器将气体重新液化，提纯塔底部的液体进入贮罐存储。

干燥器经过一段时间运行后进行干燥再生，来自提纯塔顶部放空气体经初预冷器冷却后进入电加热器，被加热至220℃后逆流通过1#干燥器或2#干燥器，从1#或2#干燥器顶部出来的气体返回CO₂总管或放空。干燥器顶部出口气体温度达150℃后再生结束，改为冷吹，冷吹气仍返回CO₂总管或放空。吸附塔再生与干燥器原理相同，再生温度为120度。

来自氨罐的氨节流后依次经1#、2#氨冷液化器换热，氨吸热汽化，气氨进入1#、2#气氨预冷器换热，再经氨液分离器分离掉液氨，进入1#、2#、3#、4#氨压缩机压缩至1.4MPa、145℃进入氨油分离器分离除去油后进蒸发冷，被IW33冷却至36℃液化，液氨进入氨罐中循环使用。

进一步,步骤A所述水洗塔洗涤过程中所用水为脱盐水。

进一步,所述脱盐水的pH为8.9～9.5，电导率≤10us/cm，SiO₂的含量≤30mg/L。

进一步,步骤A中，合成氨MDEA法脱碳工序的解析气经水洗塔洗涤后进入压缩机进行三级压缩至气体的压力为2.2MPa，温度<150℃，再冷却至28～31℃并分离掉水分后进入预冷器冷却至16～19℃。

进一步,步骤B所述活性炭的粒径为3.0～3.5mm，强度≥90％。

进一步,步骤B中，经预冷器冷却后的气体进入吸附塔，由活性炭进行吸附至气体中的甲醇的含量<70ppm。

进一步,步骤C中，经过吸附处理的气体随后进入干燥器，在分子筛的作用下将甲醇的含量吸附至<8ppm，水分的含量吸附至<15ppm，然后进入预冷器冷却至4～6℃。

进一步,所述分子筛为氧化钾的含水化合物、氧化钠的含水化合物、氧化硅的含水化合物、氧化铝的含水化合物按照摩尔比为3:2:1:2配比而成。

进一步,所述分子筛的粒径为3～5mm，抗压强度≥60N/颗，堆积密度≥0.64g/mL。

进一步,步骤D中，所述出提纯塔换热段的气体中烃的总含量≤25ppm，CO₂的含量≥99.95％；O₂的含量≤30ppm；CO的含量≤10ppm。

本发明的有效果是：

本发明利用MDEA法脱碳工序的解析气生产食品级二氧化碳，实现了对二氧化碳的回收利用。本发明的工艺简单可靠，生产所需的能耗小，成本低，制得的食品级二氧化碳的质量好，完全符合相关标准。

具体实施方式

实施例1

利用合成氨MDEA法脱碳工序的解析气生产食品级二氧化碳的工艺,包括以下步骤：

A.压缩工序：合成氨MDEA法脱碳工序的解析气经水洗塔洗涤后进入压缩机进行三级压缩至气体的压力为2.2MPa，温度<150℃，再经蒸发冷却器冷却至28℃并分离掉水分后进入预冷器冷却至16℃；所述水洗塔洗涤过程中所用水为重庆市万利来化工股份有限公司提供的脱盐水，该脱盐水的pH为9.5，电导率≤10us/cm，SiO₂的含量≤30mg/L；

B.净化工序：经预冷器冷却后的气体进入吸附塔，由粒径为3.0mm、强度≥90％的活性炭吸附至气体中的甲醇的含量<70ppm；

C.干燥工序：经过吸附处理的气体随后进入干燥器，在粒径为3mm、抗压强度≥60N/颗、堆积密度≥0.64g/mL的分子筛的作用下将甲醇的含量吸附至<8ppm，水分的含量吸附至<15ppm，然后进入预冷器冷却至6℃；所述分子筛为氧化钾的含水化合物、氧化钠的含水化合物、氧化硅的含水化合物、氧化铝的含水化合物按照摩尔比为3:2:1:2配比而成；

D.提纯工序：经过干燥工序处理的气体的60％进入提纯塔塔底换热段，维持塔底温度在-11℃，经过干燥工序处理的剩余40％气体与出提纯塔换热段的气体汇合进入氨冷器冷却液化，然后进入提纯塔内，与换热段来的气体进行传热、传质，在提纯塔顶部通过回流冷凝器将气体重新液化，提纯塔底部的液体进入贮罐存储；所述出提纯塔换热段的气体中烃的总含量≤25ppm，CO₂的含量≥99.95％；O₂的含量≤30ppm；CO的含量≤10ppm。

原料气是重庆市万利来化工股份有限公司合成氨MDEA法脱碳工序的解析气。原料气的化学成分主要有：CO₂、甲烷、甲醇、CO、H₂、0₂、N₂等，物理成分主要有水分。无生物杂质。

实施例2

利用合成氨MDEA法脱碳工序的解析气生产食品级二氧化碳的工艺,包括以下步骤：

A.压缩工序：合成氨MDEA法脱碳工序的解析气经水洗塔洗涤后进入压缩机进行三级压缩至气体的压力为2.2MPa，温度<150℃，再经蒸发冷却器冷却至31℃并分离掉水分后进入预冷器冷却冷却至19℃；所述水洗塔洗涤过程中所用水为重庆市万利来化工股份有限公司提供的脱盐水，该脱盐水的pH为8.9，电导率≤10us/cm，SiO₂的含量≤30mg/L；

B.净化工序：经预冷器冷却后的气体进入吸附塔，由粒径为3.5mm、强度≥90％的活性炭吸附至气体中的甲醇的含量<70ppm；

C.干燥工序：经过吸附处理的气体随后进入干燥器，在粒径为5mm、抗压强度≥60N/颗、堆积密度≥0.64g/mL的分子筛的作用下将甲醇的含量吸附至<8ppm，水分的含量吸附至<15ppm，然后进入预冷器冷却至4℃；所述分子筛为氧化钾的含水化合物、氧化钠的含水化合物、氧化硅的含水化合物、氧化铝的含水化合物按照摩尔比为3:2:1:2配比而成；

D.提纯工序：经过干燥工序处理的气体的60％进入提纯塔塔底换热段，维持塔底温度在-9℃，经过干燥工序处理的剩余40％气体与出提纯塔换热段的气体汇合进入氨冷器冷却液化，然后进入提纯塔内，与换热段来的气体进行传热、传质，在提纯塔顶部通过回流冷凝器将气体重新液化，提纯塔底部的液体进入贮罐存储；所述出提纯塔换热段的气体中烃的总含量≤25ppm，CO₂的含量≥99.95％；O₂的含量≤30ppm；CO的含量≤10ppm。

原料气与实施例1相同。

实施例3

利用合成氨MDEA法脱碳工序的解析气生产食品级二氧化碳的工艺,包括以下步骤：

A.压缩工序：合成氨MDEA法脱碳工序的解析气经水洗塔洗涤后进入压缩机进行三级压缩至气体的压力为2.2MPa，温度<150℃，再经蒸发冷却器冷却至30℃并分离掉水分后进入预冷器冷却冷却至18℃；所述水洗塔洗涤过程中所用水为重庆市万利来化工股份有限公司提供的脱盐水，该脱盐水的pH为9.2，电导率≤10us/cm，SiO₂的含量≤30mg/L；

B.净化工序：经预冷器冷却后的气体进入吸附塔，由粒径为3.2mm、强度≥90％的活性炭吸附至气体中的甲醇的含量<70ppm；

C.干燥工序：经过吸附处理的气体随后进入干燥器，在粒径为3.5mm、抗压强度≥60N/颗、堆积密度≥0.64g/mL的分子筛的作用下将甲醇的含量吸附至<8ppm，水分的含量吸附至<15ppm，然后进入预冷器冷却至5℃；所述分子筛为氧化钾的含水化合物、氧化钠的含水化合物、氧化硅的含水化合物、氧化铝的含水化合物按照摩尔比为3:2:1:2配比而成；

D.提纯工序：经过干燥工序处理的气体的60％进入提纯塔塔底换热段，维持塔底温度在-10℃，经过干燥工序处理的剩余40％气体与出提纯塔换热段的气体汇合进入氨冷器冷却液化，然后进入提纯塔内，与换热段来的气体进行传热、传质，在提纯塔顶部通过回流冷凝器将气体重新液化，提纯塔底部的液体进入贮罐存储；所述出提纯塔换热段的气体中烃的总含量≤25ppm，CO₂的含量≥99.95％；O₂的含量≤30ppm；CO的含量≤10ppm。

原料气与实施例1相同。

对比例1

利用合成氨MDEA法脱碳工序的解析气生产食品级二氧化碳的工艺,包括以下步骤：

A.压缩工序：合成氨MDEA法脱碳工序的解析气经水洗塔洗涤后进入压缩机进行三级压缩至气体的压力为2.2MPa，温度<150℃，再经蒸发冷却器冷却至29℃并分离掉水分后进入预冷器冷却冷却至17℃；所述水洗塔洗涤过程中所用水为重庆市万利来化工股份有限公司提供的脱盐水，该脱盐水的pH为9.0，电导率≤10us/cm，SiO₂的含量≤30mg/L；

B.净化工序：经预冷器冷却后的气体进入吸附塔，由粒径为3.5mm、强度≥90％的活性炭吸附至气体中的甲醇的含量<70ppm；

C.干燥工序：经过吸附处理的气体随后进入干燥器，在粒径为4mm、抗压强度≥60N/颗、堆积密度≥0.64g/mL的分子筛的作用下将甲醇的含量吸附至<8ppm，水分的含量吸附至<15ppm，然后进入预冷器冷却至6℃；所述分子筛为氧化钾的含水化合物、氧化钠的含水化合物、氧化硅的含水化合物、氧化铝的含水化合物按照摩尔比为3:2:1:2配比而成；

D.提纯工序：经过干燥工序处理的气体的50％进入提纯塔塔底换热段，维持塔底温度在-9℃，经过干燥工序处理的剩余50％气体与出提纯塔换热段的气体汇合进入氨冷器冷却液化，然后进入提纯塔内，与换热段来的气体进行传热、传质，在提纯塔顶部通过回流冷凝器将气体重新液化，提纯塔底部的液体进入贮罐存储；所述出提纯塔换热段的气体中烃的总含量≤25ppm，CO₂的含量≥99.95％；O₂的含量≤30ppm；CO的含量≤10ppm。

原料气与实施例1相同。

对比例2

利用合成氨MDEA法脱碳工序的解析气生产食品级二氧化碳的工艺,包括以下步骤：

A.压缩工序：合成氨MDEA法脱碳工序的解析气经水洗塔洗涤后进入压缩机进行三级压缩至气体的压力为2.2MPa，温度<150℃，再经蒸发冷却器冷却至28℃并分离掉水分后进入预冷器冷却冷却至16℃；所述水洗塔洗涤过程中所用水为重庆市万利来化工股份有限公司提供的脱盐水，该脱盐水的pH为9.3，电导率≤10us/cm，SiO2的含量≤30mg/L；

B.净化工序：经预冷器冷却后的气体进入吸附塔，由粒径为3.0mm、强度≥90％的活性炭吸附至气体中的甲醇的含量<70ppm；

C.干燥工序：经过吸附处理的气体随后进入干燥器，在粒径为3.5mm、抗压强度≥60N/颗、堆积密度≥0.64g/mL的分子筛的作用下将甲醇的含量吸附至<8ppm，水分的含量吸附至<15ppm，然后进入预冷器冷却至6℃；所述分子筛为氧化钾的含水化合物、氧化钠的含水化合物、氧化硅的含水化合物、氧化铝的含水化合物按照摩尔比为2:3:2:4配比而成；

D.提纯工序：经过干燥工序处理的气体进入提纯塔塔底换热段，维持塔底温度在-11℃，进入氨冷器冷却液化，然后进入提纯塔内，与换热段来的气体进行传热、传质，在提纯塔顶部通过回流冷凝器将气体重新液化，提纯塔底部的液体进入贮罐存储；所述出提纯塔换热段的气体中烃的总含量≤25ppm，CO₂的含量≥99.95％；O₂的含量≤30ppm；CO的含量≤10ppm。

原料气与实施例1相同。

对比例3

以公开号为CN101040674的发明专利申请所述方法进行食品级二氧化碳的生产，具体工艺为：

(1)将二氧化碳原料气经水洗和预冷，经过水分离器除去机械水后进入原料气压缩机，经三级压缩加压到3.0MPa，出来的气体经冷却器进行冷却；

(2)冷却后的原料气进入净化器，由装填有活性炭的吸附剂进行吸附；

(3)从净化工序来的原料气进入干燥器，脱除水份；

(4)干燥后的气体与提纯塔顶部出来的闪蒸气经换热器换热后，冷却后的气体进入蒸发冷凝器进行液化；

(5)液化后的二氧化碳进入提纯塔进行蒸馏提纯，在塔釜下部得到液体二氧化碳；

(6)最后进入液体二氧化碳贮罐存储。

原料气与实施例1相同。

食品级二氧化碳检测

按照《GB 10621～2006食品添加剂液体二氧化碳》中指标及相应检测方法对实施例1～3及对比例1～3制得的食品级二氧化碳进行检测，结果如下表所示：

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。