制氢尾气生产食品级二氧化碳技术探讨.pdf

第41卷第6期
化工技术与开发
Vol41 No 6
202年6月 Technology& Development of Chemical Industry
Jun.2012
制氢尾气生产食品级二氧化碳技术探讨
张甫',雷元柏,赖通荣2,李鑫3
(1.武汉金中石化工程有限公司,湖北武汉430223:;2.中国石油化工股份有限公司荆门分公司,湖北荆门448039
3.判割门鑫星能源开发有限公司,湖北荆门48039)
摘要:分析了中国石油化工股份有限公司荆门分公司制氢装置的制氢尾气情况,探讨了利用制氢尾气生产食
品级二氧化碳的技术方案。根据该装置制氢尾气组成,确定采用精脱硫、催化氧化与精馏组合工艺,产品质量完全
可以达到IBST和CB10621-2006标准,减少了二氧化碳排放,具有较好的经济效益和环保效益。
关键词:制氢尾气;减排利用;食品二氧化碳;技术;探讨
中图分类号:X701
文献标识码:B
文章编号:1671-9902012)060048-02
中国石油化工股份有限公司荆门分公司(下称
从表1的制氢尾气组成看,荆门分公司制氢装
“荆门分公司”)制氢装置是以焦化干气、天然气为置的制氢尾气中二氧化碳的纯度较高,杂质少,杂质
原料,生产规模为35000Nm3?a'氢气,生产的解吸主要是可燃性的氢气、烃类、一氧化碳和硫化物等。
气中含有97%v以上的二氧化碳。随着判门分公司根据国际饮料协会(ISBT)和CB10621-2006标准,
原油加工量的增加,加氢精制装置的扩能改造,为了可用此制氢尾气生产食品级二氧化碳,关键在于脱
满足全厂氢气平衡,产氢量将会大大增加,届时伴随烃、脱硫等对人体有毒有害的杂质。
副产二氧化碳也将骤增,将给环境造成很大的压力。2制氢尾气生产食
目前,我国正在推行“低碳经济”与“二氧化碳
绿色化经济”的发展方式。荆门分公司在制氢尾气
讨论
回收利用方面也做了大量的尝试,拟采用先进技术
目前,食品级二氧化碳生产工艺在国内外主要
对其中的二氧化碳进行回收提纯,充分利用碳资源,途径有:高压法、低压深冷法、变压吸附法、精脱硫
提高产品的附加值。笔者就制気尾气生产食品级二催化氧化与精馏组合法等。针对荆门分公司制氢尾
氧化碳的技术进行了探讨,提出了制氢尾气生产食气特点,就这4种工艺方法作重点讨论。
品级二氧化碳技术的可行性和必要性。
2.1高压法
1制氢尾气特点
此方法是传统的工艺方法,利用二氧化碳在常
温下高压液化的特性,将二氧化碳压缩至一定时再
荆门分公司制氢装置制氢尾气的组成见表1。进行净化,然后通过压缩机提压至7.0-8.0MPa,经循
表1制氢装量制氢尾气组成
环冷却水冷却后得到液体二氧化碳。该方法的优点
Table 1 Cmoopsition of
是流程短,工艺简单。而缺点是高压下二氧化碳不
组分
含量
二氧化碳y%
易气液分离,杂质因压力高而溶解在产品中,产品中
氢气v%
烃类、氢气、一氧化碳等可燃杂质无法除去,产品纯
甲烷/κ10°
度低,质量差。
乙烷/10°
16
丙烷/x106
2.2低压深冷法
氧化碳/10
是在高压法的基础上加以改进,配合脱硫、干
其他烃类/x10
硫含量/x10°
燥、高压节流至浅低压,低温氨冷,将沸点与二氧化
氮氧化物/x10°
2.0
碳相近的低沸点杂质分离,产品纯度虽有很大提高。
水
饱和水
但难满足食品用途中较高纯度的要求。
作者简介:张甫(1983-),男,助理工程师,毕业于辽宁石油化工大学,现从事石油化工工艺设计工作。E-mal:zf@whjpec.net
收稿日期;2012-03-12
第6期
张甫等:制氢尾气生产食品级二氧化碳技术探讨
2.3变压吸附法
净化工序,其特点是:在特种催化剂存在的条件下,
利用吸附材料对不同气体在吸附量、吸附速度、利用催化氧化的原理,将原料气中的所有可燃性杂
吸附力等方面的差异以及吸附剂的吸附容量随压力质与氧发生氧化反应而加以脱除,燃烧后产物是水
变化而变化的特性,在加压时完成混合气体的吸附和二氧化碳,过程中无有毒有害物质产生。
分离,在降压下完成吸附剂的再生,从而实现气体分
2H、、燃烧2H2O
离和吸附剂循环使用的目的叫。在生产液体产品时
C H, *3n+1y20, * nco, +(n+1)H,O
配备冷凝和提纯工序而实现。该法的特点是气源
由于燃烧反应彻底,为碳氢化合物和含氧有机
纯度适应范较宽,适合二氧化碳浓度20%以上的物的彻底去除提供了技术保证,再结合使用合理先
各种气源(浓度太低,经济效益低),较适合于从低浓进的低温提纯技术,产品质量完全可以达到国际饮
CO2气体中提浓CO2。但纯度和杂质含量波动大,料协会(ISBT)和GB10621-2006标准
很难长期保证产品质量稳定,特别是对可口可乐公
司二氧化碳标准中那些痕量和超痕量杂质指标无法3结语
保证稳定。该法产品仅可用于工业和食品行业一般
制氢尾气中二氧化碳纯度高,杂质主要是氢气、
的低档用途。
轻烃、硫化物等,采用精脱硫、催化氧化与精馏组合
2.4精脱硫、催化氧化与精馏组合法
工艺是制氢尾气生产食品级液体二氧化碳最行之有
2.4.1采用精脱硫技术
效的方法,而且生产过程中几乎无“三废”排放,是
在传统脱硫过程中加入专用脱碗剂和水解剂,一项环保型的清洁生产,符合国家产业政策和环保
解决了因制氢尾气中的H1S、COS含量与二氧化磯方针,属于国家重点鼓励发展的新型项目,具有良好
自身浓度存在吸附与平衡的制约,影响脱硫剂的硫的环境效益、经济效益和社会效益。
容和水解剂的活性,造成精脱硫难的问题。加入水参考文献:
解剂将COS通过水解转化成H1sS,反应方程式如下:[I」陈进,兰治准.工业废气二氧化碳的回收利用[].化エ
科技市场,2006,29(11):28-34.
COS+H20=H S+CO2
[2]李建英、二氧化碳的回收和利用[J].石油化工环境保护,
采用精脱硫及结合传统的活性炭吸附剂,有针对
2004,27(2):40-42
性地脱除HlS及沸点比二氧化碳高、通过精馏无法分[3]徐美楠,沈建冲.国产化国际质量标准食品级二氧化碳
离的杂质,保证制氢尾气中总硫≤0.1×10°(VV)。
技术介绍[?]二氧化碳减排和绿色化利用与发展研讨
2.4.2采用催化氧化技术
会[A],2008.61-68.
在精脱硫的基础上增加催化氧化脱氢、脱烃的
Production of Food Grade Carbon Dioxide with Exhaust Gas of Hydrogen Generation
Technology
ZHANG Fu, LEI Yuan-bo, LAI Tong-rong, LI Xin'
(1. Wuhan Jinzhong Petro Chemical Engineering Co., td, Wuhan 430223, China; 2. SINOPEC Jingmen Company, Jingmen 448039
China; 3. Jingmen Xinxing En