【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 該法綜合了低壓深冷和精餾的優(yōu)點(diǎn)，分離沸點(diǎn)比二氧化碳相近的雜質(zhì)，配合使用特定的選擇性很強(qiáng)的吸附劑，有針對(duì)性地脫除沸點(diǎn)比二氧化碳高、通過精餾仍無法分離的雜質(zhì)。但一般二氧化碳的原料氣中，雜質(zhì)是多種多樣的，該方法在工業(yè)化裝置中一般每種吸附劑獨(dú)立設(shè)一個(gè)塔或幾種吸附劑組合裝填于一個(gè)塔中進(jìn)行吸附分離，從理論上講是可以實(shí)現(xiàn)的。但在實(shí)際生產(chǎn)中，由于不同吸附劑對(duì)不同雜質(zhì)的吸附容量不同，而氣源中不同雜質(zhì)的含量也不同，很難保證多種吸附劑同時(shí)穿透失效，可能某一種或幾種吸附劑已經(jīng)穿透失效了而其它吸附劑還未失效，從而難以保證原料中的幾十種雜質(zhì)同時(shí)合格。該工藝和變壓吸附一樣，無法保證國(guó)際飲料二氧化碳標(biāo)準(zhǔn)和二氧化碳新國(guó)標(biāo)中那些痕量和超痕量雜質(zhì)指標(biāo)的穩(wěn)定。國(guó)內(nèi)采用吸附凈化的企業(yè)都有過失敗教訓(xùn)，特別是以煤為原料生產(chǎn)合成氨過程中放空的二氧化碳原料氣，要想通過吸附凈化法生產(chǎn)出符合國(guó)際飲料協(xié)會(huì)和GB106212006標(biāo)準(zhǔn)的CO2產(chǎn)品難度非常大。(5)催化氧化與精餾組合法：其特點(diǎn)是：在特定條件下利用催化氧化的原理，將原料氣中的所有可燃性雜質(zhì)與氧發(fā)生氧化反應(yīng)而加以脫除（特別是那些沸點(diǎn)比二氧化碳高的有毒有害雜質(zhì)，如多碳烴、醛、醇等含氧有機(jī)物），燃燒后的產(chǎn)物是水和二氧化碳，由于燃燒反應(yīng)徹底，為這些雜質(zhì)的徹底去除提供了技術(shù)保證，再結(jié)合使用合理先進(jìn)的脫硫技術(shù)和低溫提純技術(shù)，產(chǎn)品質(zhì)量完全可以達(dá)到國(guó)際飲料協(xié)會(huì)（ISBT）和GB106212006標(biāo)準(zhǔn)。由國(guó)內(nèi)杭州快凱高效節(jié)能新技術(shù)有限公司成功開發(fā)的、擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)際質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)食品級(jí)二氧化碳生產(chǎn)技術(shù)，采用的是催化氧化脫烴凈化與精餾相組合的工藝，工藝成熟、技術(shù)可靠。目前采用該技術(shù)建成投產(chǎn)的40多套食品級(jí)二氧化碳生產(chǎn)裝置均己成功運(yùn)行，產(chǎn)品經(jīng)國(guó)家化學(xué)工業(yè)氣體質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心及美國(guó)大西洋實(shí)驗(yàn)室(ALL)檢測(cè)，各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)均能達(dá)到國(guó)際飲料協(xié)會(huì)（ISBT）標(biāo)準(zhǔn)和GB106212006標(biāo)準(zhǔn)的要求。該成果于2005年通過了由浙江省科技廳主持的省級(jí)科技鑒定，鑒定意見認(rèn)為：“該生產(chǎn)技術(shù)生產(chǎn)二氧化碳產(chǎn)品品質(zhì)高，具有節(jié)能、降耗等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)處于領(lǐng)先地位、達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平”，并已被國(guó)家科技部列為中小企業(yè)科技創(chuàng)新項(xiàng)目。綜上所述，昊源化工集團(tuán)有限公司的食品級(jí)液體二氧化碳項(xiàng)目，采用催化氧化與精餾組合法生產(chǎn)食品級(jí)二氧化碳的工藝，是目前行之有效的方法。a、通過烴、苯、醛類等有機(jī)雜質(zhì)與氧在特定條件下的燃燒反應(yīng)，使產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定達(dá)到國(guó)際飲料協(xié)會(huì)（ISBT）標(biāo)準(zhǔn)和GB106212006標(biāo)準(zhǔn)，尤其是烴、苯、醛類穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。b、裝置全部國(guó)產(chǎn)化，集約化程度高。c、工藝簡(jiǎn)單，操作便捷穩(wěn)定。d、節(jié)能降耗，能量利用充分，投資省。e、流程設(shè)計(jì)做到滿足食品級(jí)生產(chǎn)的需要。f、采用組合式提純塔，無需外供熱源，實(shí)現(xiàn)無外加動(dòng)力自動(dòng)回流，既力求降低消耗又保證產(chǎn)品純度。g、所有工程設(shè)計(jì)均根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)氣源“量身定做”，設(shè)置先進(jìn)合理；力求投資最小化、效益最大化。⑴精脫硫工序：精脫硫工序采用干法常溫精脫硫工藝，根據(jù)昊源公司公司原料氣初步分析中硫化物的形態(tài)，原則采用T10T504精脫硫劑，主要針對(duì)原料氣中H2S、COS、CS2與SO2等硫化物，將其可靠脫至指標(biāo)內(nèi)。⑵有機(jī)物脫除（脫烴）工序：二氧化碳原料氣中除HCO可燃無機(jī)雜質(zhì)外，還含有超量的、對(duì)人體有毒有害的烴、苯等有機(jī)雜質(zhì)。本工序采用催化氧化工藝將這些雜質(zhì)徹底穩(wěn)定脫除。根據(jù)產(chǎn)品方案，本項(xiàng)目全部氣體進(jìn)入本工序，用于生產(chǎn)食品級(jí)二氧化碳產(chǎn)品。⑶干燥工序：3A分子篩對(duì)氣體中的微量水具有很高的吸附能力。本工序采用裝填一定體積3A分子篩的干燥塔，一開一備。過程通過水分在線分析儀提供的檢測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)再生，滿足生產(chǎn)要求。分子篩干燥塔通過高溫空氣實(shí)現(xiàn)再生。⑷液化工序：經(jīng)干燥、凈化合格后的二氧化碳?xì)怏w用氨做致冷劑，二氧化碳?xì)庠诶淠髦械玫阶銐虻睦淞慷灰夯＂商峒児ば颍阂夯蟮亩趸細(xì)庖夯旌衔锏奶峒儾捎媒M合式提純塔，無需外供熱源，實(shí)現(xiàn)無外加動(dòng)力自動(dòng)回流。產(chǎn)品品質(zhì)有保證，消耗低，并可最大限度減低放空損失。提純塔因原料氣組成的原因，二氧化碳以外的不凝性氣體（輕組分）較多，本項(xiàng)目在將其進(jìn)行放空的同時(shí)，將其節(jié)流膨脹后的冷量用于提純塔頂部對(duì)放空氣中CO2的進(jìn)一步冷凝回收上，以求提高總體二氧化碳收率。⑹過冷工序：為確保產(chǎn)品純度、降低存儲(chǔ)蒸發(fā)損失，通過二級(jí)氨冷器將提純塔底采出的液體二氧化碳冷卻至20℃以下。由于本項(xiàng)目中二氧化碳原料氣為合成氨工藝中PSA脫碳放空氣，其中氫氣、一氧化碳?xì)獾瓤扇冀M份較高，需采用兩步過程，首先將CO2從放空氣中分離，直接液化分離，而后再進(jìn)一步經(jīng)催化氧化凈化、提純工序精制成符合GB106212006標(biāo)準(zhǔn)的液態(tài)二氧化碳產(chǎn)品，分離出的HCO等有效氣體返回合成氨系統(tǒng)。工藝路線如下方框圖。脫硫加熱器水解塔脫硫塔緩沖器CO2壓縮機(jī) CO2原料氣精脫硫除濕器脫硫冷卻器一級(jí)冷凝器預(yù)冷卻器干燥器 干燥器 氣氨 冷卻水提純塔 部分液體CO2脫烴凈化凈化熱交換器 空氣放空氣 食品級(jí)冷凝器食品級(jí)干燥器冷卻器 食品級(jí)干燥器 食品級(jí)提純塔過冷器 N2放空優(yōu)級(jí)CO2貯槽食品級(jí)CO2貯槽 主要設(shè)備的選擇在滿足工藝要求和保證設(shè)備性能、產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，本著技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、生產(chǎn)安全的原則，裝置中關(guān)鍵設(shè)備（如壓縮機(jī)、冰機(jī)、微機(jī)儀表系統(tǒng)）及生產(chǎn)過程中關(guān)鍵控制閥門采用質(zhì)量可靠的國(guó)內(nèi)定型產(chǎn)品。設(shè)備選型詳見表4－1《生產(chǎn)工藝設(shè)備表》：表41 主 要 工 藝 設(shè) 備 表序號(hào)設(shè)備位號(hào)名 稱圖號(hào)、規(guī)格材 料數(shù) 量1緩沖器Ф2400Q34512脫硫塔Ф1200Q345R43脫硫加熱器Ф500Q345R30424水解塔Ф1400Q345R2脫硫冷卻器Ф500Q345R25精脫硫塔Ф1400Q345R26除濕器Ф500（板翅式）Q345/30427干燥器Ф1000Q345R48預(yù)冷卻器Ф600（板翅式）Q345/30429一級(jí)冷凝器Ф1000（板翅式）16MnDR/304210提純塔Ф500/800Q345R/304211過冷器Ф55020/Q345212凈化熱交換器Ф400Q345R/20113凈化塔Ф600Q345/304114凈化冷卻器Ф500Q345/304115食品級(jí)干燥器Ф800Q345R216食品級(jí)冷凝器Ф600（板翅式）Q345/304117提純塔Ф400/600Q345R/304118再生電加熱器Ф550，100kwQ345119CO2低溫貯罐150m3（單層保溫）16MnDR420二氧化碳?jí)嚎s機(jī)DW42/30(無油潤(rùn)滑)421冰機(jī)JZVLGA234D422原料氣羅茨風(fēng)機(jī)3L62WC223充車泵40m3/h,H=30m424總硫分析儀HC2B，125總烴分析儀GS2010C,126露 點(diǎn) 儀30～－100℃227純度快速分析儀%，%2氧含量分析儀KY2B1上表中為總能力100kt/a食品級(jí)液體二氧化碳設(shè)備配置，本項(xiàng)目分兩期實(shí)施，首期50kt/a食品級(jí)液體二氧化碳生產(chǎn)的設(shè)備如下表4－2。表42 首期50kt/a主要工藝設(shè)備表序號(hào)設(shè)備位號(hào)名 稱圖號(hào)、規(guī)格材 料數(shù) 量1緩沖器Ф2400Q34512脫硫塔Ф1200Q345R23脫硫加熱器Ф500Q345R30414水解塔Ф1400Q345R1脫硫冷卻器Ф500Q345R15精脫硫塔Ф1400Q345R16除濕器Ф500（板翅式）Q345/30417干燥器Ф1000Q345R18預(yù)冷卻器Ф600（板翅式）Q345/30419一級(jí)冷凝器Ф1000（板翅式）16MnDR/304110提純塔Ф500/800Q345R/304111過冷器Ф55020/Q345112凈化熱交換器Ф400Q345R/20113凈化塔Ф600Q345/304114凈化冷卻器Ф500Q345/304115食品級(jí)干燥器Ф800Q345R216食品級(jí)冷凝器Ф600（板翅式）Q345/304117提純塔Ф400/600Q345R/304118再生電加熱器Ф550，100kwQ345119CO2低溫貯罐150m3（單層保溫）16MnDR220二氧化碳?jí)嚎s機(jī)DW42/30(無油潤(rùn)滑)221冰機(jī)JZVLGA234D222原料氣羅茨風(fēng)機(jī)3L62WC223充車泵40m3/h,H=30m224總硫分析儀HC2B，125總烴分析儀GS2010C,126露 點(diǎn) 儀30～－100℃227純度快速分析儀%，%2氧含量分析儀KY2B1 化學(xué)藥劑 脫烴催化劑 二氧化碳脫烴催化劑以氧化鋁為載體，以貴金屬為活性組分，采用納米技術(shù)制得，具有很高的催化活性、良好的熱穩(wěn)定性和較長(zhǎng)的使用壽命。 .催化劑的壽命與使用條件及操作水平有很大的關(guān)系，一般壽命為2～4年。脫烴催化劑主要技術(shù)指標(biāo)如下： 1) 尺寸（外徑長(zhǎng)）：Φ（～）（5～15）mm2) 表面積：100～140 m2/g3) 抗壓強(qiáng)度≥50N/cm4) 堆密度：～ g/mL5) 催化脫烴后總烴含量：符合GB10621－2006（≤20mL/m3）要求；6) 催化劑使用溫度 ≤600℃7) 操作壓力 ≤8) 氣體空速：2000h1～5000h19) 殘氧含量 ≥ (v/v)% 脫硫劑 原則采用T10T504精脫硫劑，主要針對(duì)原料氣中H2S、COS、CS2與SO2等硫化物，將其可靠脫至指標(biāo)內(nèi)。 干燥吸附劑 采用吸附性能和吸附容量?jī)?yōu)良的3A分子篩為脫水干燥吸附劑。在工業(yè)級(jí)和食品級(jí)二氧化碳系統(tǒng)各設(shè)立兩臺(tái)干燥器，一開一備。 主要公用工程消耗表 主要公用工程消耗見表4－2；表42 主要公用工程消耗序號(hào)公用工程和化學(xué)品規(guī)格單位消耗備注1電60kV；50HzkW/h~2400壓縮機(jī)、冰機(jī)220V/380V；50HzkW/h~390泵、照明2干燥、無油儀表空氣～m3/h20露點(diǎn)低于35℃3工藝循環(huán)冷卻水P≥；t≤32℃t/h240△t=10℃污垢系數(shù)：設(shè)計(jì)值PH值：～Cl－：100ppm4過熱蒸汽P≥；t≤250℃t/h間斷使用本自動(dòng)控制設(shè)計(jì)根據(jù)工藝要求進(jìn)行，包括二氧化碳?jí)嚎s、脫硫、脫烴、脫水、二氧化碳低溫液化和精餾提純等的儀表和控制系統(tǒng)。轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的隨機(jī)配套儀表由設(shè)備制造廠成套提供。. 控制方式根據(jù)工藝生產(chǎn)的特點(diǎn)和裝置布置情況，本設(shè)計(jì)采用控制室DCS系統(tǒng)集中監(jiān)控、現(xiàn)場(chǎng)崗位集中監(jiān)控和就地檢測(cè)相結(jié)合的控制方式。設(shè)計(jì)的檢測(cè)和控制系統(tǒng)將保證生產(chǎn)裝置的正常、穩(wěn)定、安全、可靠運(yùn)行以及在異常情況下的緊急處理。為此，本設(shè)計(jì)設(shè)置集中控制室，控制室內(nèi)的監(jiān)控系統(tǒng)將對(duì)二氧化碳生產(chǎn)裝置的所有工序進(jìn)行集中監(jiān)控。依托公用工程系統(tǒng)提供的水、電、儀表空氣等供應(yīng)參數(shù)，輸入DCS系統(tǒng)進(jìn)行集中顯示和監(jiān)控。 自動(dòng)控制方案，設(shè)立以下自動(dòng)控制系統(tǒng)（1）凈化塔溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)；（2）提純塔液位自動(dòng)控制系統(tǒng)；（3）提純塔壓力自動(dòng)控制系統(tǒng)；（4）一級(jí)冷凝器溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)；（5）二級(jí)冷凝器溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)。壓縮機(jī)、冷凍機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)崗位集中監(jiān)控，由設(shè)備制造廠成套提供就地檢測(cè)和監(jiān)控儀表設(shè)備，分子篩干燥器采用人工手動(dòng)切換。重要參數(shù)引入DCS控制室集中監(jiān)控。集散控制系統(tǒng)選用國(guó)內(nèi)DCS品牌產(chǎn)品，用一臺(tái)UPS不間斷電源給DCS和操作站主機(jī)供電。用一臺(tái)穩(wěn)壓電源給色譜分析儀供電。本項(xiàng)目是環(huán)保型科技項(xiàng)目，其原料和產(chǎn)品不屬于易燃易爆物質(zhì)，但仍然存在低溫、中壓、中溫和高度連續(xù)生