食品级二氧化碳生产工艺.pdf

2008,18(6)
闫小茹食品级二氧化碳生产エ艺
食品级二氧化碳生产工艺
闫小茹华陆工程科技有限责任公司西安710054
摘要介绍食品级二氧化碳生产方法、工艺特点、设备选型及工艺路线选取。
关键词二氧化碳工艺高压法中压法
1概述
化碳有高压法和低压法。
2.1.1高压法
二氧化碳被广泛用于石油化工、化肥、焊
二氧化碳经预处理,去二氧化碳压缩机压缩
接、消防和石油开采。液态二氧化碳常被用作制到8MPa,再经干燥脱除微量水分及杂质,用液
冷剂,还被用于航空设备、电子元器件的低温实氨冷却液化为液态二氧化碳。
验。食品级二氧化碳在食品冷冻、饮料碳酸化方2.1.2中压法
面应用广泛。随着食品工业的飞速发展,其用量
纯净二氧化碳气体经压缩到2.5MPa,用液
相当可观。高纯度二氧化碳主要用于电子工业、氨在-25℃~-30℃下冷却、精制,再冷却至
医学研究、二氧化碳激光器,检测仪器的校正气-20℃液化得到液态二氧化碳。
及配制其它特种混合气。固态二氧化碳用于青霉
一般多采用中压法,可大大减少二氧化碳压
素生产和鱼类、奶油、冰淇淋等食品的贮存及低缩机的电耗,从而降低成本,提高经济效益。采
温运输等方面。
用中压法,设备投资也较低。另外,在2.1MPa、
国内发展回收二氧化碳并提供生产食品级的-20℃下,CO2位于液态区,可采用液氨制冷。
二氧化碳起步较晚,技术较落后,生产的食品级
二氧化碳原料气经过压缩、冷却、干燥脱
二氧化碳的质量也较低。随着人类对健康食品的水、吸附脱微量饱和水、吸附脱除乙烯、氨冷凝
质量和产量要求日益增高,以及为了减少温室气液化二氧化碳及精馏分离脱低沸点组分,塔釜即
体二氧化碳的排放量,促使国内食品级二氧化碳可制得纯度≥99.99%的高纯度食品级液态二氧
工业有了较大的发展,但无论产量和质量均满足化碳。
不了市场的需要。
2.2工艺特点
2工艺技术
(1)釆用吸附法脱乙烯,可减少精馏塔的
理论板数,降低填料高度和回流比,减少精馏塔
2.1生产方法
能耗。
二氧化碳在不同的温度和压力下存在液、
(2)装置设置两台二氧化碳压缩机,精馏
固、气三相,分析二氧化碳三相平衡图能得到固塔填料釆用高效的板波填料,提高了裝置的操作
态、液态和气态存在的工况条件:①在2.1MPa、弹性,操作弹性为50%~120%。
20℃下,CO2位于液态区;②在8MPa、低于
(3)由精馏塔瓮排出的产品液态二氧化碳
30℃下,CO2位于液态区;③在0.IMPa、
采用液氨冷冻剂过冷,利于二氧化碳产品的储存
78.8℃下,CO2位于固态区④在1.0MPa、0℃与运输。
下,CO2位于气态区。
(4)为了使液态二氧化碳产品不含有任何
根据相图的热力学条件,工业生产液态二氧异味,设置了活性炭吸附器。
闫小茹:工程师。1998年毕业于西北大学化学工程专业。一直从事化工工艺设计。联系电话:(029)82238189-3204,E
mail:yxr1819@chinahualueng.com
CHEMICAL ENGNEERING DESIGN
化工设计2008,18(6
2.3装置组成
脱除微量水分,使露点达到-60℃。脱除水分后
装置包括二氧化碳压缩、氨制冷、吸附纯化的二氧化碳气体经过乙烯吸附器,使原料中的乙
脱微量水、吸附脱乙烯、浅冷精馏脱除低沸点组烯含量≤5Ppm,然后进入活性炭吸附器脱除异
分、液态二氧化碳产品的过冷以及储存与输送等味。再经进料加热器、塔底再沸器、进料冷凝器
工艺过程。
冷凝成90%左右液态后,进入精馏塔进行分离,
2.4产品的主要技术规格
塔釜可得到食品级液态二氧化碳产品。经产品过
冷器过冷(过冷5℃)后进入液态二氧化碳贮罐
食品级液态二氧化碳的产品技术规格:
储存,用二氧化碳转注泵将液体二氧化碳输送至
纯度≥99.99%(wt)
用户移动槽车,或经二氧化碳装瓶泵经气化器气
总有机物≤10pm
化后输送至装瓶间。
H20≤10pmn
塔顶气体经塔顶冷凝器部分冷凝后,进入气
O2≤ I ppm
液分离器,凝液回流精馏塔,不凝性气体及部分
N2≤pPpm
二氧化碳气体放空。
无异味
进料冷凝器、塔顶冷凝器及产品过冷器是用
2.5工艺流程简述
蒸发液氨作冷源的,氨冷冻量采用一套氨制冷压
原料二氧化碳气体经外管网进入装置的二氧缩机组获得,最低蒸发温度为-35℃。
化碳缓冲罐,通过二氧化碳压缩机组压缩至
吸附干燥器及乙烯吸附器的再生用经蒸汽再
2.4MPa,再经压缩机组的后水冷却器冷却,进生加热器加热的热氮气加热,后用常温二氧化碳
入水分离器分离出水后,进入吸附干燥器进一步气体冷却和反吹置换。工艺流程简图见图1。
气氨
附干燥器
活性炭吸附器
气氨
馏塔
去CO2權车
原料气
蒸汽
压缩机
缓冲罐
水分离器
加热器
再沸器
转注泵
蒸汽冷凝水
进料冷凝器
产品过冷器液体CO2植
图1工艺流程简图
2.6主要设备选型
顶冷凝器、产品过冷器的冷冻量:根据计算,得
2.6.1精馏塔
出这三种冷冻量的总和。考虑适当的余量,选用
用来分离脱除液态二氧化碳中的甲烷、乙氨压缩机。
烯、氮气、氧气等低沸点组分,使二氧化碳的纯2.7工艺路线选取
度达到食品级的要求;选用高效板波填料塔,以
(1)生产食品级液态二氧化碳工艺路线为
满足多工况及操作弹性范围要大的要求。因此,两种:①采用压缩、干燥(脱水)、吸附法脱除
精馏塔是装置中的关键设备,其设计直接影响产乙烯、液化、浅冷精馏脱低沸点组分;②采用压
品的质量。
缩、干燥(脱水)、液化、浅冷精馏除不凝气杂
2.6.2氨制冷压缩机组
质(包括烃类)。
氨压缩机组的制冷量应满足进料冷凝器、塔
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