专利名称：一种改进的食品级液体二氧化碳产品的生产方法
技术领域：
本发明一般地涉及ニ氧化碳的生产方法，具体涉及ー种食品级液体ニ氧化碳产品的生产方法。
背景技术：
图2示出ー种食品级液体ニ氧化碳产品的生产方法，包括下述步骤(I)第一压缩エ序30将来自界区外的含有机械水、甲烷、こ烯、苯等杂质的ニ氧化碳含量约为99. 2%的ニ氧化碳原料气体经水洗后，与经受孔板流量计I控制的调节阀2调解进入的化学反应稍微过量的氧气混合，一起进入预冷器10预冷，经过第一水分离器20除去机械水后进入第一压缩エ序30，经ー级压缩机31升压至0.1 0. 35MPa和ニ级压缩机32升压至0. 8 1.2MPa，从ニ级压缩机32出来的含有甲烷、こ烯、苯等杂质的ニ氧化碳气体和氧气的温度为125 135 °C，然后送到脱烃エ序50。(2)脱烃エ序50来自第一压缩エ序30的含有甲烷、こ烯、苯等杂质的ニ氧化碳气体和稍微过量的氧气首先进入脱烃预热器51预热到215 225°C，然后经过脱烃加热器52加热到480 520°C，最后进入脱烃反应器53。在脱烃反应器53内含有甲烷、こ烯、苯等杂质的ニ氧化碳气体中的甲烷、こ烯与氧气在高 温高压和活性组分为钼和钯、载体为氧化铝的催化剂的作用下发生化学反应，生成ニ氧化碳和水。当脱烃预热器51为列管式换热器时，从脱烃反应器53出来的高温气体返回脱烃预热器51的壳程，与管程的来自第一压缩エ序30的含有甲烷、こ烯、苯等杂质的ニ氧化碳气体和氧气换热后，先经热交換器130与下述的汇合气流进行换热，再经过水冷却器60降温和第二水分离器70分离机械水，进入净化工序80。通过脱烃エ序50，来自第一压缩エ序30的含有甲烷、こ烯、苯等杂质的ニ氧化碳气体中的绝大部分甲烷、こ烯转化成了ニ氧化碳和水，因此，进入净化工序80的ニ氧化碳气体中含有没有进行化学反应的微量甲烷和こ烯，以及微量氧气和新生成的但第二水分离器70不能分离的微量水蒸汽等杂质。脱烃加热器52可为电加热器。脱烃反应器53可具有一般催化反应器的结构。(3)净化工序80采用变温吸附エ艺，多台浄化器切換工作，当某一台或数台浄化器81处于吸附状态时，另一台或数台浄化器82处于再生状态，其余的一台或数台浄化器83则处于备用状态，常温吸附杂质、高温脱附杂质，由装填在浄化器内的氧化铝和硅胶吸附剂对来自第二水分离器70的含有微量甲烷、こ烯、氧气、苯和水蒸气等杂质的ニ氧化碳气体中的微量水蒸气(PPM级)和微量苯(PPB级)选择性吸附，对来自第二水分离器70的含有微量甲烷、こ烯、氧气、苯和水蒸气等杂质的ニ氧化碳气体进行浄化。①吸附来自第二水分离器70的含有微量甲烷、こ烯、氧气、苯和水蒸气等杂质的ニ氧化碳气体从通常称为吸附塔的浄化器81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和微量苯等进行有效吸附，使吸附塔出口端的气体中的水和苯等指标达到相应设计指标或规定标准，然后送到第二压缩エ序150，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，将吸附塔内的含有微量甲烷、こ烯、氧气等杂质的ニ氧化碳气体逆着吸附方向限流卸压排出浄化器81タト，结束后吸附塔内的压カ接近常压。③加热脱附杂质从蒸馏提纯エ序100的蒸馏提纯塔101顶部排出的含有少量未冷凝ニ氧化碳气体和大量甲烷、こ烯、氧气的气体混合物，经调节阀1013节流膨胀后温度降低，进入蒸馏提纯塔101上部的换热器1012壳程,与在换热器1012管程内上升的闪蒸气换热，闪蒸气中的部分未冷凝ニ氧化碳气体被冷凝落入蒸馏提纯塔101塔釜内，其余的则成为上述的气体混合物从蒸馏提纯塔101顶部排出，该气体混合物经调节阀1013节流膨胀后温度降低，进入蒸馏提纯塔101上部的换热器1012壳程，从换热器1012壳程出来的气体混合物经调节阀1014再次节流膨胀后降压至0. 05MPa，与从产品液体ニ氧化碳贮罐112顶部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換器130，与来自脱烃エ序50的脱烃预热器51的含有微量甲烷、こ烯、氧气、苯和水蒸气等杂质的ニ氧化碳气体换热后进入电加热器140被加热升温至180 235°C，进入正处于加热脱附杂质步骤的净化器81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，浄化器81中的吸附剂吸附的水和苯等杂质几乎得到完全解吸，此时将从蒸馏提纯エ序100的提纯塔101上部的换热器1012壳程出来的经调节阀1014再次降压至0. 05MPa气体混合物及从产品液体ニ氧化碳贮罐112顶部排出的闪蒸气汇合一起后形成的汇合气流的另一部分直接送至浄化器81，将净化器81内的吸附剂冷却降温至彡25°C，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浄化器82的一部分经过净化处理后的含有微量甲烷、こ烯和氧气等杂质的ニ氧化碳气体对浄化器81充压至吸附压カ0. 8 1. 2MPa，准备进入下一次吸附。(4)第二压缩エ序150来自浄化工序80的经过净化处理后的含有微量甲烷、こ烯和氧气等杂质的ニ氧化碳气体进入第二压缩エ序150，经压缩机151升压至2. 3 2. 8MPa，温度为110 120°C，送到液化工序90和蒸馏提纯エ序100。(5)液化工序90来自第二压缩エ序150的压カ为2. 3 2.8MPa温度为110 120°C含有微量甲烷、こ烯和氧气等杂质的ニ氧化碳气体的一部分经孔板流量计1015进入蒸馏提纯エ序100的蒸馏提纯塔101的通常称为塔釜盘管的再沸器1011的入口，充分提供产品液体ニ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1011的出口排出，与来自第二压缩エ序150的压カ为2. 3 2. 8MPa温度为110 120°C含有微量甲烷、こ烯和氧气等杂质的ニ氧化碳气体的另一部分，在该另一部分从受孔板流量计1015控制的调节阀1016流出后，该两部分汇合在一起，进入液化工序90的第一蒸发冷凝器91进行液化。液化工序90的第一蒸发冷凝器91的制冷剂为液氨，在第一蒸发冷凝器91中，含有微量甲烷、こ烯和氧气等杂质的ニ氧化碳气体充分与液氨进行热量交換，第一蒸发冷凝器91中的液氨液位通过调节阀进行精确控制，使大部分的ニ氧化碳气体被充分液化，成为含有未冷凝ニ氧化碳气体和微量甲烷、こ烯和氧气等杂质的温度为-23 _24°C液体ニ氧化碳，然后送入蒸馏提纯エ序100。(6)蒸馏提纯エ序100来自液化工序90的第一蒸发冷凝器91的含有未冷凝ニ氧化碳气体和微量甲烷、こ烯和氧气等杂质的温度为-23 24°C的ニ氧化碳通过喷头1021雾状喷淋进入蒸馏提纯エ序100的蒸馏提纯塔101的塔釜进行蒸馏提纯，甲烷、こ烯和氧气等杂质和未冷凝ニ氧化碳气体从液化后的ニ氧化碳中蒸馏出来，称为闪蒸气，在塔釜下部得到温度为-21 _23°C的产品液体ニ氧化碳。闪蒸气从塔釜上升，与从喷头1021喷出的雾状液体ニ氧化碳接触，闪蒸气中的部分未冷凝ニ氧化碳气体被冷凝，落入塔釜内；闪蒸气继续上升，进入蒸馏蒸馏提纯塔101上部的换热器1012管程，与经调节阀1013节流膨胀温度降低后进入换热器1012壳程的气体混合物换热，闪蒸气中的部分未冷凝ニ氧化碳气体被冷凝，落入塔釜内。闪蒸气离开换热器1012管程，成为含有少量未冷凝ニ氧化碳气体和大量甲烷、こ烯的气体混合物，从蒸馏提纯エ序100的蒸馏提纯塔101顶部排出。来自第二压缩エ序150的温度为110 120°C含有微量甲烷、こ烯和氧气等杂质的ニ氧化碳气体的一部分经孔板流量计1015进入蒸馏提纯エ序100的蒸馏提纯塔101的通常称为塔釜盘管的再沸器1011的入ロ，充分提供产品液体ニ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1011的出口排出，排出温度为-9 -ll°c，与来自第二压缩エ序150的温度为110 120°C含有微量甲烷、こ烯和氧气等杂质的ニ氧化碳气体的另一部分，在该另一部分从受孔板流量计1015控制的调节阀1016流出后，该两部分汇合在一起，进入液化工序90的第一蒸发冷凝器91进行液化。`(7)过冷エ序110来自蒸馏提纯エ序100的蒸馏提纯塔101塔釜内的经蒸馏提纯的产品液体ニ氧化碳送至过冷エ序110的第二蒸发冷凝器111，过冷エ序110的第二蒸发冷凝器111的制冷剂为液氨，在第二蒸发冷凝器111中，产品液体ニ氧化碳的温度进ー步降低，被进ー步降低温度的产品液体ニ氧化碳经程控阀送到产品液体ニ氧化碳贮罐112存储。产品液态ニ氧化碳贮罐112顶部装有气相排放阀，高压闪蒸气通过气相排放阀后，与从蒸馏提纯エ序100的提纯塔101上部的换热器1012壳程出来的经调节阀1014再次节流膨胀后降压至0. 05MPa气体混合物汇合一起后形成汇合气流，汇合气流的一部分如上所述用于在净化工序的③加热脱附杂质步骤中加热吸附剂，另一部分用于在净化工序的④冷却吸附剂步骤中冷却吸附齐U。(8)冷冻エ序120冷冻エ序主要是为液化工序90和过冷エ序110提供制冷剂液氨，利用液氨易挥发吸热的特性带走气态ニ氧化碳的热量使其液化。液氨从液氨储罐121被送入第一蒸发冷凝器91，与进入液化工序90的第一蒸发冷凝器91的两部分汇合在一起的含有微量甲烷、こ烯和氧气等杂质的ニ氧化碳气体进行热量交換，带走气态ニ氧化碳的热量使其液化；液氨从液氨储罐121被送入第二蒸发冷凝器111，与进入过冷エ序110的第二蒸发冷凝器111的产品液体ニ氧化碳进行热量交換，带走产品液体ニ氧化碳的热量，使其温度进ー步降低。来自液氨储罐121的液氨在液化工序90和过冷エ序110吸收热量变成低温气氨，低温气氨进入缓冲罐122收集后被吸入螺杆式氨气压缩机123压缩成高温高压气氨，高温高压气氨被送入气氨水冷器124降温后液化，变成高压液氨，高压液氨回流入液氨储罐121循环使用。其中，气氨水冷器124为蒸发式冷凝器，气氨水冷器124的冷却风机125由电机126带动，电机126带动冷却风机125旋转，加快水分的蒸发，带走冷却水的热量，使得高温高压气氨液化。图2所示的食品级液体ニ氧化碳产品的生产方法具有下列缺点在图2所示的食品级液体ニ氧化碳产品的生产方法中，产品液态ニ氧化碳贮罐112顶部装有气相排放阀，高压闪蒸气通过气相排放阀后，与从蒸馏提纯エ序100的提纯塔101上部的换热器1012壳程出来的经调节阀1014再次降压至0. 05MPa气体混合物汇合一起后形成汇合气流，汇合气流的一部分如上所述在净化工序的③加热脱附杂质步骤中加热吸附剂后，放空至大气，另一部分在净化工序的④冷却吸附剂步骤中冷却吸附剂后，放空至大气，这样，产品液态ニ氧化碳贮罐112顶部的高压闪蒸气的动能被完全浪费，不符合节能降耗的要求。
发明内容
本发明要提供ー种改进的食品级液体ニ氧化碳产品的生产方法。本发明的食品级液体ニ氧化碳产品的生产方法，包括下列步骤(I)第一压缩エ 序将含有机械水、甲烷、こ烯、苯等杂质的ニ氧化碳原料气体和化学反应稍微过量的氧气经过第一水分离器除去机械水后进入第一压缩エ序，经ー级压缩机升压至0.1 0. 35Mpa和ニ级压缩机升压至0. 8 1. 2MPa，然后送到脱烃エ序；(2)脱烃エ序来自第一压缩エ序的含有甲烷、こ烯、苯等杂质的ニ氧化碳气体和化学反应稍微过量的氧气进入脱烃エ序，绝大部分甲烷、こ烯转变成ニ氧化碳和水，脱烃后经第二水分离器分离机械水后的ニ氧化碳气体中含有没有进行化学反应的微量甲烷和こ烯、微量氧气，微量水蒸汽以及微量苯等杂质，然后送到净化工序；(3)净化工序采用变温吸附エ艺，多台浄化器切換工作，当某一台或数台浄化器处于吸附状态时，其余的浄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吸附剂对来自第二水分离器的含有微量甲烷和こ烯、微量氧气，微量水蒸汽以及微量苯等杂质的ニ氧化碳气体中的PPM级的微量水蒸气和PPB级的微量苯进行选择性吸附，对来自第二水分离器的含有微量甲烷和こ烯、微量氧气，微量水蒸汽以及微量苯等杂质的ニ氧化碳气体进行浄化，浄化后的ニ氧化碳气体中含有微量甲烷、こ烯和氧气等杂质，然后送到第二压缩エ序，净化工序中用于吸附剂再生的气体来自汇合气流；
(4)第二压缩エ序来自浄化工序的含有微量甲烷、こ烯和氧气等杂质的ニ氧化碳气体进入第二压缩エ序，经第二压缩エ序的压缩机升压至2. 3 2. 8MPa，然后一部分直接送到液化工序，另ー部分送到蒸馏提纯エ序的再沸器入ロ，从再沸器出ロ排出，再送到液化工序；(5)液化工序一部分直接来自第二压缩エ序的含有微量甲烷、こ烯和氧气等杂质的ニ氧化碳气体和另一部分从蒸馏提纯エ序的再沸器出口排出的含有微量甲烷、こ烯和氧气等杂质的ニ氧化碳气体进入液化工序的蒸发冷凝器进行液化，大部分含有微量甲烷、こ烯和氧气等杂质的ニ氧化碳气体被液化，然后与未冷凝ニ氧化碳气体和微量的甲烷、こ烯和氧气等杂质一起送到蒸馏提纯エ序，进入液化工序的蒸发冷凝器的液体制冷剂来自冷冻エ序的液体制冷剂储罐，从液化工序的蒸发冷凝器排出的低温气体制冷剂被送至冷冻エ序的低温气体制冷剂缓冲罐；(6)蒸馏提纯エ序来自液化工序的 含有未冷凝ニ氧化碳气体和微量甲烷、こ烯和氧气等杂质的液化后的ニ氧化碳进入蒸馏提纯エ序的蒸馏提纯塔塔釜进行蒸馏提纯，甲烷、こ烯和氧气等杂质和未冷凝ニ氧化碳气体从液化后的ニ氧化碳中蒸馏出来，称为闪蒸气，在塔釜下部得到产品液体ニ氧化碳，产品液体ニ氧化碳被送至产品液体ニ氧化碳储罐；闪蒸气从塔釜上升，与来自液化工序的含有未冷凝ニ氧化碳气体和微量甲烷、こ烯和氧气的液化后的ニ氧化碳接触，闪蒸气中的部分未冷凝ニ氧化碳气体被冷凝，落入塔爸内；闪蒸气继续上升，进入蒸馏提纯塔上部的换热器管程，与经第一调节阀节流膨胀温度降低后进入换热器壳程的气体混合物换热，闪蒸气中的部分未冷凝ニ氧化碳气体被冷凝，落入塔釜内；闪蒸气离开换热器管程，成为含有少量未冷凝ニ氧化碳气体和大量甲烷、こ烯和氧气等杂质的气体混合物，从蒸馏提纯塔顶部排出，经第一调节阀节流膨胀温度降低后进入换热器壳程，从换热器壳程排出，经第二调节阀节流膨胀温度降低后，含有少量未冷凝ニ氧化碳气体和大量甲烷、こ烯和氧气等杂质的气体混合物与从气体透平机排出的气态ニ氧化碳汇合一起后形成汇合气流，汇合气流进入净化工序中用于吸附剂的再生；(7)冷冻エ序来自液化工序的蒸发冷凝器的低温气体制冷剂进入冷冻エ序的低温气体制冷剂缓冲罐，然后被吸入螺杆式压缩机压缩成高温高压气体制冷剂，高温高压气体制冷剂被送入气体制冷剂水冷器降温后液化，变成高压液体制冷剂，高压液体制冷剂流入液体制冷剂储罐；气体制冷剂水冷器为蒸发式冷凝器，气体制冷剂水冷器的冷却风机由气体透平机驱动，产品液态ニ氧化碳贮罐顶部的高压闪蒸气气态ニ氧化碳被输送至气体透平机入口，作为驱动气体透平机的动カ气体，从气体透平机排出的气态ニ氧化碳与从蒸馏提纯エ序的提纯塔上部的换热器壳程出来的经调节阀降压的气体混合物汇合一起后形成汇合气流，汇合气流进入净化工序中用于吸附剂的再生。本发明的食品级液体ニ氧化碳产品的生产方法，将图2所示的食品级液体ニ氧化碳产品的生产方法中的产品液态ニ氧化碳贮罐顶部的高压闪蒸气气态ニ氧化碳直接与从蒸馏提纯エ序的提纯塔上部的换热器壳程出来的经调节阀降压的气体混合物汇合一起后形成汇合气流，汇合气流进入净化工序中用于吸附剂的再生，改变为如图1所示的食品级液体ニ氧化碳产品的生产方法中的先将产品液态ニ氧化碳贮罐顶部的高压闪蒸气气态ニ氧化碳输送至气体透平机入ロ，作为驱动气体透平机的动カ气体，然后使从气体透平机排出的气态ニ氧化碳与从蒸馏提纯エ序的提纯塔上部的换热器壳程出来的经调节阀降压的气体混合物汇合一起后形成汇合气流，汇合气流进入净化工序中用于吸附剂的再生，从而将图2所示的食品级液体ニ氧化碳产品的生产方法中的冷冻エ序中的气体制冷剂水冷器的冷却风机由电机带动，改变为如图1所示的食品级液体ニ氧化碳产品的生产方法中的冷冻エ序中的气体制冷剂水冷器的冷却风机由产品液态ニ氧化碳贮罐顶部的高压闪蒸气气态ニ氧化碳驱动的气体透平机带动，不但使产品液态ニ氧化碳贮罐顶部的高压闪蒸气气态ニ氧化碳的能量得到了更加充分的利用，而且节省大量电能，降低了生产能耗和生产成本。进ー步地，来自第一压缩エ序的含有杂质的ニ氧化碳气体和化学反应稍微过量的氧气首先进入脱烃エ序的脱烃预热器，然后经过脱烃加热器，最后进入脱烃反应器。更进一歩地，脱烃预热器为列管式换热器，来自第一压缩エ序的含有杂质的ニ氧化碳气体和化学反应稍微过量的氧气首先进入脱烃エ序的脱烃预热器的管程，从脱烃反应器出来的高温气体返回脱烃预热器的壳程。
图1是本发明的改进的食品级液体ニ氧化碳产品的生产方法的流程图；图2是背景技术的ー种食品级液体ニ氧化碳产品的生产方法的流程图。
具体实施例方式下面參照附图对本发明的改进的食品级液体ニ氧化碳产品的生产方法的具体实施方式
进行详细描述，本发明的改进的食品级液体ニ氧化碳产品的生产方法的特征和优点将变得更加明显。參见图1，本发明的改进的食品级液体ニ氧化碳产品的生产方法，包括下述步骤(I)第一压缩エ序30将来自界区外的含有机械水、甲烷、こ烯、苯等杂质的ニ氧化碳含量约为99. 2%的ニ氧化碳原料气体经水洗后，与经受孔板流量计I控制的调节阀2调解进入的化学反应稍微过量的氧气混合，一起进入预冷器10预冷，经过第一水分离器20除去机械水后进入第一压缩エ序30，经ー级压缩机31升压至0.1 0. 35Mpa和ニ级压缩机32升压至0. 8 1.2MPa，从ニ级压缩机32出来的含有甲烷、こ烯、苯等杂质的ニ氧化碳气体和氧气的温度为125 135 °C，然后送到脱烃エ序50。(2)脱烃エ序50来自第一压缩エ序30的含有甲烷、こ烯、苯等杂质的ニ氧化碳气体和稍微过量的氧气首先进入脱烃预热器51预热到215 225°C，然后经过脱烃加热器52加热到480 520°C，最后进入脱烃反应器53。在脱烃反应器53内含有甲烷、こ烯、苯等杂质的ニ氧化碳气体中的甲烷、こ烯与氧气在高温高压和活性组分为钼和钯、载体为氧化铝的催化剂的作用下发生化学反应，生成ニ氧化碳和水。当脱烃预热器51为列管式换热器时，从脱烃反应器53出来的高温气体返回脱烃预热器51的壳程，与管程的来自第一压缩エ序30的含有甲烷、こ烯、苯等杂质的ニ氧化碳气体和氧气换热后，先经热交換器130与下述的汇合气流进行换热，再经过水冷却器60降温和第二水分离器70分离机械水，进入净化工序80。通过脱烃エ序50，来自第一压缩エ序30的含有甲烷、こ烯、苯等杂质的ニ氧化碳气体中的绝大部分甲烷、こ烯转化成了ニ氧化碳和水，因此，进入净化工序80的ニ氧化碳气体中含有没有进行化学反应的微量甲烷和こ烯，以及微量氧气和新生成的但第二水分离器70不能分离的微量水蒸汽等杂质。脱烃加热器52可为电加热器。脱烃反应器53可具有一般催化反应器的结构。(3)净化工序80采用变温吸附エ艺，多台浄化器切換工作，当某一台或数台浄化器81处于吸附状态时，另一台或数台浄化器82处于再生状态，其余的一台或数台浄化器83则处于备用状态，常温吸附杂质、高温脱附杂质，由装填在浄化器内的氧化铝和硅胶吸附剂对来自第二水分离器70的含有微量甲烷、こ烯、氧气、苯和水蒸气等杂质的ニ氧化碳气体中的微量水蒸气(PPM级)和微量苯(PPB级)选择性吸附，对来自第二水分离器70的含有微量甲烷、こ烯、氧气、苯和水蒸气等杂质的ニ氧化碳气体进行浄化。①吸附来自第二水分离器70的含有微量甲烷、こ烯、氧气、苯和水蒸气等杂质的ニ氧化碳气体从通常称为吸附塔的浄化器81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和微量苯等进行有效吸附，使吸附塔出口端的气体中的水和苯等指标达到相应设计指标或规定标准，然·后送到第二压缩エ序150，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，将吸附塔内的含有微量甲烷、こ烯和氧气等杂质的ニ氧化碳气体逆着吸附方向限流卸压排出浄化器81タト，结束后吸附塔内的压カ接近常压。③加热脱附杂质从蒸馏提纯エ序100的蒸馏提纯塔101顶部排出的含有少量未冷凝ニ氧化碳气体和大量甲烷、こ烯、氧气的气体混合物，经调节阀1013节流膨胀后温度降低，进入蒸馏提纯塔101上部的换热器1012壳程,与在换热器1012管程内上升的闪蒸气换热，闪蒸气中的部分未冷凝ニ氧化碳气体被冷凝落入蒸馏提纯塔101塔釜内，其余的则成为上述的气体混合物从蒸馏提纯塔101顶部排出，该气体混合物经调节阀1013节流膨胀后温度降低，进入蒸馏提纯塔101上部的换热器1012壳程，从换热器1012壳程出来的气体混合物经调节阀1014再次节流膨胀后降压至0. 05MPa，与从(8)冷冻エ序的气体透平机136排出的气体ニ氧化碳汇合在一起后形成的汇合气流的一部分进入热交換器130，与来自脱烃エ序50的脱烃预热器51的含有微量甲烷、こ烯、氧气、苯和水蒸气等杂质的ニ氧化碳气体换热后进入电加热器140被加热升温至180 235°C，进入正处于加热脱附杂质步骤的净化器81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，浄化器81中的吸附剂吸附的水和苯等杂质几乎得到完全解吸，此时将从蒸馏提纯エ序100的提纯塔101上部的换热器1012壳程出来的经调节阀1014再次降压至0. 05MPa气体混合物及从(8)冷冻エ序的气体透平机136排出的气体ニ氧化碳汇合一起后形成的汇合气流的另一部分直接送至浄化器81，将净化器81内的吸附剂冷却降温至< 25°C，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浄化器82的一部分经过净化处理后的含有微量甲烷、こ烯和氧气等杂质的ニ氧化碳气体对浄化器81充压至吸附压カ0. 8 1. 2MPa，准备进入下一次吸附。(4)第二压缩エ序150来自浄化工序80的经过净化处理后的含有微量甲烷、こ烯和氧气等杂质的ニ氧化碳气体进入第二压缩エ序150，经压缩机151升压至2. 3 2. 8MPa，温度为110 120°C，送到液化工序90和蒸馏提纯エ序100。(5)液化工序90来自第二压缩エ序150的压カ为2. 3 2.8MPa温度为110 120°C含有微量甲烷、こ烯和氧气等杂质的ニ氧化碳气体的一部分经孔板流量计1015进入蒸馏提纯エ序100的蒸馏提纯塔101的通常称为塔釜盘管的再沸器1011的入口，充分提供产品液体ニ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1011的出口排出，与来自第二压缩エ序150的压カ为2. 3 2. 8MPa温度为110 120°C含有微量甲烷、こ烯和氧气等杂质的ニ氧化碳气体的另一部分，在该另一部分从受孔板流量计1015控制的调节阀1016流出后，该两部分汇合在一起，进入液化工序90的第一蒸发冷凝器91进行液化。液化工序90的第一蒸发冷凝器91的制冷剂为液氨，在第一蒸发冷凝器91中，含有微量甲烷、こ烯和氧气等杂质的ニ氧化碳气体充分与液氨进行热量交換，第一蒸发冷凝器91中的液氨液位通过调节阀进行精确控制，使大部分的ニ氧化碳气体被充分液化，成为含有未冷凝ニ氧化碳气体和微量甲烷、こ烯和氧气等杂 质的温度为-23 _24°C液体ニ氧化碳，然后送入蒸馏提纯エ序100。(6)蒸馏提纯エ序100来自液化工序90的第一蒸发冷凝器91的含有未冷凝ニ氧化碳气体和微量甲烷、こ烯和氧气等杂质的温度为-23 -24°C的ニ氧化碳通过喷头1021雾状喷淋进入蒸馏提纯エ序100的蒸馏提纯塔101的塔釜进行蒸馏提纯，甲烷、こ烯和氧气等杂质和未冷凝ニ氧化碳气体从液化后的ニ氧化碳中蒸馏出来，称为闪蒸气，在塔釜下部得到温度为-21 _23°C的产品液体ニ氧化碳。闪蒸气从塔釜上升，与从喷头1021喷出的雾状液体ニ氧化碳接触，闪蒸气中的部分未冷凝ニ氧化碳气体被冷凝，落入塔釜内；闪蒸气继续上升，进入蒸馏蒸馏提纯塔101上部的换热器1012管程，与经调节阀1013节流膨胀温度降低后进入换热器1012壳程的气体混合物换热，闪蒸气中的部分未冷凝ニ氧化碳气体被冷凝，落入塔釜内。闪蒸气离开换热器1012管程，成为含有少量未冷凝ニ氧化碳气体和大量甲烷、こ烯的气体混合物，从蒸馏提纯エ序100的蒸馏提纯塔101顶部排出。来自第二压缩エ序150的温度为110 120°C含有微量甲烷、こ烯和氧气等杂质的ニ氧化碳气体的一部分经孔板流量计1015进入蒸馏提纯エ序100的蒸馏提纯塔101的通常称为塔釜盘管的再沸器1011的入ロ，充分提供产品液体ニ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1011的出ロ排出，排出温度为-9 -1I°C，与来自第二压缩エ序150的温度为110 120°C含有微量甲烷、こ烯和氧气等杂质的ニ氧化碳气体的另一部分，在该另一部分从受孔板流量计1015控制的调节阀1016流出后，该两部分汇合在一起，进入液化工序90的第一蒸发冷凝器91进行液化。(7)过冷エ序110来自蒸馏提纯エ序100的蒸馏提纯塔101塔釜内的经蒸馏提纯的产品液体ニ氧化碳送至过冷エ序110的第二蒸发冷凝器111，过冷エ序110的第二蒸发冷凝器111的制冷剂为液氨，在第二蒸发冷凝器111中，产品液体ニ氧化碳的温度进ー步降低，被进ー步降低温度的产品液体ニ氧化碳经程控阀送到产品液体ニ氧化碳贮罐112存储。产品液态ニ氧化碳贮罐112顶部装有气相排放阀，高压闪蒸气通过气相排放阀后，被输送至冷冻エ序的气体透平机136，产品液态ニ氧化碳贮罐112顶部的高压闪蒸气的动能被气体透平机136部分利用后，从气体透平机136排出，再与从蒸馏提纯エ序100的提纯塔101上部的换热器1012壳程出来的经调节阀1014再次节流膨胀后降压至0. 05MPa气体混合物汇合一起后形成汇合气流，汇合气流的一部分如上所述用于在净化工序的③加热脱附杂质步骤中加热吸附剂后，放空至大气，另一部分用于在净化工序的④冷却吸附剂步骤中冷却吸附剂后，放空至大气。当然，也可不设置(7)过冷エ序110，将来自蒸馏提纯エ序100的蒸馏提纯塔101塔釜内的经蒸馏提纯的产品液体ニ氧化碳送至产品液体ニ氧化碳贮罐112存储。(8)冷冻エ序130冷冻エ序主要是为液化工序90和过冷エ序110提供制冷剂液氨，利用液氨易挥发吸热的特性带走气态ニ氧化碳的热量使其液化。液氨从液氨储罐131被送入第一蒸发冷凝器91，与进入液化工序90的第一蒸发冷凝器91的两部分汇合在一起的含有微量甲烷、こ烯和氧气等杂质的ニ氧化碳气体进行热量交換，带走气态ニ氧化碳的热量使其液化；液氨从液氨储罐131被送入第二蒸 发冷凝器111，与进入过冷エ序110的第二蒸发冷凝器111的产品液体ニ氧化碳进行热量交換，带走产品液体ニ氧化碳的热量，使其温度进ー步降低。来自液氨储罐131的液氨在液化工序90和过冷エ序110吸收热量变成低温气氨，低温气氨进入缓冲罐132收集后被吸入螺杆式氨气压缩机133压缩成高温高压气氨，高温高压气氨被送入气氨水冷器134降温后液化，变成高压液氨，高压液氨回流入液氨储罐131循环使用。其中，气氨水冷器134为蒸发式冷凝器，气氨水冷器134的冷却风机135由气体透平机136驱动，产品液态ニ氧化碳贮罐112顶部的高压闪蒸气通过气相排放阀后被输送至气体透平机136，通过气体透平机136的叶轮驱动气体透平机136的主轴转动，继而通过联接气体透平机136的主轴和冷却风机135的主轴的联轴器带动冷却风机135的主轴转动，使冷却风机工作，加快水分的蒸发，带走热量，使得高温高压气氨液化；从气体透平机136排出的气态ニ氧化碳与从蒸馏提纯エ序100的提纯塔101上部的换热器1012壳程出来的经调节阀1014再次节流膨胀后降压至0. 05MPa气体混合物汇合一起后形成汇合气流，汇合气流的一部分如上所述在净化工序的③加热脱附杂质步骤中加热吸附剂后，放空至大气，另一部分在净化工序的④冷却吸附剂步骤中冷却吸附剂后，放空至大气。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。
权利要求
1.ー种食品级液体ニ氧化碳产品的生产方法，包括下列步骤 (1)第一压缩エ序 将含有机械水、甲烷、こ烯、苯等杂质的ニ氧化碳原料气体和化学反应稍微过量的氧气经过第一水分离器除去机械水后进入第一压缩エ序，经ー级压缩机升压至0.1 0. 35Mpa和ニ级压缩机升压至0. 8 1. 2MPa，然后送到脱烃エ序； (2)脱烃エ序 来自第一压缩エ序的含有甲烷、こ烯、苯等杂质的ニ氧化碳气体和化学反应稍微过量的氧气进入脱烃エ序，绝大部分甲烷、こ烯转变成ニ氧化碳和水，脱烃后经第二水分离器分离机械水后的ニ氧化碳气体中含有没有进行化学反应的微量甲烷和こ烯、微量氧气，微量水蒸汽以及微量苯等杂质，然后送到净化工序； (3)净化工序 采用变温吸附エ艺，多台浄化器切換工作，当某一台或数台浄化器处于吸附状态时，其余的浄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浄化器内的吸附剂对来自第二水分离器的含有微量甲烷和こ烯、微量氧气，微量水蒸汽以及微量苯等杂质的ニ氧化碳气体中的PPM级的微量水蒸气和PPB级的微量苯进行选择性吸附，对来自第二水分离器的含有微量甲烷和こ烯、微量氧气，微量水蒸汽以及微量苯等杂质的ニ氧化碳气体进行净化，浄化后的ニ氧化碳气体中含有微量甲烷、こ烯和氧气等杂质，然后送到第二压缩エ序，净化工序中用于吸附剂再生的气体来自汇合气流； (4)第二压缩エ序 来自净化工序的含有微量甲烷、こ烯和氧气等杂质的ニ氧化碳气体进入第二压缩エ序，经第二压缩エ序的压缩机升压至2. 3 2. 8MPa，然后一部分直接送到液化工序，另一部分送到蒸馏提纯エ序的再沸器入ロ，从再沸器出ロ排出，再送到液化工序； (5)液化工序 一部分直接来自第二压缩エ序的含有微量甲烷、こ烯和氧气等杂质的ニ氧化碳气体和另一部分从蒸馏提纯エ序的再沸器出口排出的含有微量甲烷、こ烯和氧气等杂质的ニ氧化碳气体进入液化工序的蒸发冷凝器进行液化，大部分含有微量甲烷、こ烯和氧气等杂质的ニ氧化碳气体被液化，然后与未冷凝ニ氧化碳气体和微量的甲烷、こ烯和氧气等杂质一起送到蒸馏提纯エ序，进入液化工序的蒸发冷凝器的液体制冷剂来自冷冻エ序的液体制冷剂储罐，从液化工序的蒸发冷凝器排出的低温气体制冷剂被送至冷冻エ序的低温气体制冷剂缓冲罐； (6)蒸馏提纯エ序 来自液化工序的含有未冷凝ニ氧化碳气体和微量甲烷、こ烯和氧气等杂质的液化后的ニ氧化碳进入蒸馏提纯エ序的蒸馏提纯塔塔釜进行蒸馏提纯，甲烷、こ烯和氧气等杂质和未冷凝ニ氧化碳气体从液化后的ニ氧化碳中蒸馏出来，称为闪蒸气，在塔釜下部得到产品液体ニ氧化碳，产品液体ニ氧化碳被送至产品液体ニ氧化碳储罐；闪蒸气从塔釜上升，与来自液化工序的含有未冷凝ニ氧化碳气体和微量甲烷、こ烯和氧气的液化后的ニ氧化碳接触，闪蒸气中的部分未冷凝ニ氧化碳气体被冷凝，落入塔釜内；闪蒸气继续上升，进入蒸馏提纯塔上部的换热器管程，与经第一调节阀节流膨胀温度降低后进入换热器壳程的气体混合物换热，闪蒸气中的部分未冷凝ニ氧化碳气体被冷凝，落入塔釜内；闪蒸气离开换热器管程，成为含有少量未冷凝ニ氧化碳气体和大量甲烷、こ烯和氧气等杂质的气体混合物，从蒸馏提纯塔顶部排出，经第一调节阀节流膨胀温度降低后进入换热器壳程，从换热器壳程排出，经第二调节阀节流膨胀温度降低后，含有少量未冷凝ニ氧化碳气体和大量甲烷、こ烯和氧气等杂质的气体混合物与从气体透平机排出的气态ニ氧化碳汇合一起后形成汇合气流，汇合气流进入净化工序中用于吸附剂的再生； (7)冷冻エ序 来自液化工序的蒸发冷凝器的低温气体制冷剂进入冷冻エ序的低温气体制冷剂缓冲罐，然后被吸入螺杆式压缩机压缩成高温高压气体制冷剂，高温高压气体制冷剂被送入气体制冷剂水冷器降温后液化，变成高压液体制冷剂，高压液体制冷剂流入液体制冷剂储罐；气体制冷剂水冷器为蒸发式冷凝器，气体制冷剂水冷器的冷却风机由气体透平机驱动，产品液态ニ氧化碳贮罐顶部的高压闪蒸气气态ニ氧化碳被输送至气体透平机入ロ，作为驱动气体透平机的动カ气体，从气体透平机排出的气态ニ氧化碳与从蒸馏提纯エ序的提纯塔上部的换热器壳程出来的经调节阀降压的气体混合物汇合一起后形成汇合气流，汇合气流进入净化工序中用于吸附剂的再生。
2.按照权利要求1所述的食品级液体ニ氧化碳产品的生产方法，其特征在于，来自第一压缩エ序的含有甲烷、こ烯、苯等杂质的ニ氧化碳气体和化学反应稍微过量的氧气首先进入脱烃エ序的脱烃预热器，然后经过脱烃加热器，最后进入脱烃反应器。
3.按照权利要求2所述的食品级液体ニ氧化碳产品的生产方法，其特征在于，脱烃预热器为列管式换热器，来自第一压缩エ序的含有甲烷、こ烯、苯等杂质的ニ氧化碳气体和化学反应稍微过量的氧气首先进入脱烃エ序的脱烃预热器的管程，从脱烃反应器出来的高温气体返回脱烃预热器的壳程。
全文摘要
本发明公开一种改进的食品级液体二氧化碳产品的生产方法，包括下列步骤(1)第一压缩工序；(2)脱烃工序；(3)净化工序；(4)第二压缩工序；(5)液化工序；(6)蒸馏提纯工序和(7)冷冻工序。采用本发明的食品级液体二氧化碳产品的生产方法，不但使产品液态二氧化碳贮罐顶部的高压闪蒸气气态二氧化碳的能量得到了更加充分的利用，而且节省大量电能，降低了生产能耗和生产成本。
文档编号F25J1/02GK103058187SQ20121058343
公开日2013年4月24日 申请日期2012年12月31日 优先权日2012年12月31日
发明者祝恩福, 钟建交 申请人:惠州凯美特气体有限公司