[发明专利]一种食品级二氧化碳高效提纯系统及其工艺

说明书

本发明涉及食品级二氧化碳提纯领域，公开了一种食品级二氧化碳高效提纯系统及其工艺，依次包括压缩动力单元、水解脱硫单元、精脱硫单元和提纯单元，压缩动力单元包括增压用的压缩机，水解脱硫单元依次连接的包括脱硫加热器和水解脱硫塔；精脱硫单元依次包括脱硫水冷器、精脱硫塔；精脱硫塔内设有自下而上分布设有填装有ZnO脱硫剂的H₂S脱硫层和的填装有铁屑COS催化氧化层，H₂S脱硫层和COS催化氧化层之间还接通有臭氧供管；提纯单元沿依次包括除湿器、预冷器、冷凝器和提纯塔，由此本系统和工艺应对水解脱硫塔进行下调工作温度、加快流速的调整，对COS、H₂S残余进行氧化脱除，所得成品二氧化碳品质提高，脱硫效率高，成本经济，效果显著。

技术领域

本发明涉及食品级二氧化碳提纯领域，特别涉及一种食品级二氧化碳高效提纯系统及其工艺。

背景技术

二氧化碳为一种无色、无臭、不可燃、可压缩至高压的气体，目前根据二氧化碳的含量和纯度不同而使用，当下使用方向包括有饮料啤酒行业高纯度二氧化碳充气使用、烟草行业中高纯度二氧化碳作为烟丝膨胀剂使用、食品保鲜、工业原料、医疗卫生呼吸刺激剂等。近年来，我国推行可持续发展力度加大，国家的碳排放政策日益锁紧，各省都有相应的碳排放配额，企业减排压力大，并且由于经济发展，CO₂的需求也日益增大，所以国内回收CO₂的企业日益增多，CO₂产能和需求量也逐年递增。面对不同用途的二氧化碳需求，对二氧化碳进行提纯也成为了必然趋势。

例如授权公告号为CN103359732B的中国专利“一种食品级、工业级二氧化碳回收装置及回收工艺”，其公开了一种二氧化碳的回收工艺，其中含二氧化碳的原料气经增压后，通入脱硫塔粗脱硫、经干燥器干燥；干燥后的物料进入液化器，与液氨换热，一氧化碳冷凝并进入精馏塔进行精馏；精馏塔中原料气中的不凝性气体通过塔顶的压力控制阀放出；塔底的二氧化碳液体进入再沸器经过气氨的加热后，液体中不凝性气体再次蒸发至精馏塔并放出，再沸器中的二氧化碳液体经过过冷器过冷后得到工业级二氧化碳产品；若需要生产食品级二氧化碳，则粗脱硫后的物料在进入干燥器干燥之前先进入精脱硫系统精脱硫；精脱硫系统，包括物料输送方向依次连接的提温器、水解塔和纯化器。

又如授权公告号为CN205061571U的中国专利公开一种工业级高纯度液体二氧化碳制造生产线，包括CO₂压缩机、T703预脱硫、脱硫加热器、T504水解塔、脱硫水冷器、脱硫再冷器、T103精脱硫塔、冷却除湿器、分子筛干燥塔、一级氨冷器、提纯塔、二级氨冷器和贮槽，所述CO₂压缩机、T703预脱硫、脱硫加热器、T504水解塔、脱硫水冷器、脱硫再冷器、T103精脱硫塔、冷却除湿器、分子筛干燥塔、一级氨冷器、提纯塔、二级氨冷器和贮槽依次联接，所述冷却除湿器与一级氨冷器之间设置有回流管。其中与“一种食品级、工业级二氧化碳回收装置及回收工艺”存在有共同处理工序——脱硫工序，CO₂中含硫组分应大部分具有人体毒害性和催化剂毒性，故脱硫是CO₂提纯的重要部分。现有工艺中水解塔中在高温环境下利用有机硫水解催化剂对原料气中的COS水解转化为H₂S，在有纯化器或精脱硫塔脱除H₂S。

但现有水解塔中还存在有H₂S与氧气反应生成S的副反应，S的形成会加剧有机硫水解催化剂的硫酸盐化，导致有机硫水解催化剂的活性中心失效，有机硫水解催化剂的COS水解转化效率下降且使用寿命降低，由此为延长催化剂使用寿命，当下对水解塔中温度下调，且原料气在水解塔中的停留时间减小。然而做出对应调整后，实际生产过程中在水解塔至下一工序的原料气中存在有COS残留，该COS残留量波动性大且随生产周期延长波动值上限提升，对产品二氧化碳的含量指标控制造成困难，产品检验时出现有食品级指标不达标甚至工业级指标不达标的情况。另外，生产过程中还尝试有在现有水解塔后续接入一小型的水解塔进行再次水解，但效果不理想，且设备产品和运行过程中催化剂损耗等运行成本较高。

发明内容