出格是那些沸点比二氧化碳高而无奈用简略精馏


更新时间:2019-10-03    浏览次数:

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  第十五届全国尿素厂年会论文材料集 189 国际尺度食物级二氧化碳手艺 卢忠生徐美楠沈建冲 (杭州快凯高效节能新手艺无限公司杭州3 10009) 0 媒介 二氧化碳是较为普遍的气体食物添加剂,其内正在质量目标黑白,间接关系到人平易近群众的 身体健康。跟着我国人平易近糊口程度的提高,碳酸饮料和食物保鲜等范畴对食物级二氧化碳需 求量不竭添加。正在饮猜中,除可口可乐和百事可乐这些世界出名品牌碳酸饮料外,国内还有 很多种碳酸饮料,也需供应大量的食物级二氧化碳。因为出产手艺和安拆以及检测手段未能 实正轨范,产物良莠不齐,泛博消费者对其质量十分管忧。 虽然我国正在2002年5月,由全国气体尺度化手艺委员会提出,全国气体尺度化手艺委 附表1)进行修订,节制项目由七项扩充N--十二项,此中对人体无害杂质目标完全取“国 质按此要求进行节制,并成立了响应的尝试方式。但据我们所知,国内有很多食物二氧化碳 出产厂家的产物均未能达到点窜后的质量尺度要求。而一些出产厂家和用户全面认为只需产 品纯度达到99.9%或99.99%就是食物级二氧化碳,孰不知即便纯度高,其所含的有毒无害 杂质仍可能超标。 国际大型饮料企业,如可口可乐及百事可乐公司十分注沉食物级二氧化碳质量目标控 制。采购尺度严酷按“国际饮料学会尺度”(ISBT)施行。该尺度对人体无害杂质严酷, 并加以量化节制。如各类碳氢化合物、氨、硫化物、氮氧化合物、氰化物、醇、醛、酯、醚 添加剂液体二氧化碳》尺度。该尺度质量目标只要7项,并且只要纯度、水份予以量化, 面,均不克不及满脚饮料等食物行业对二氧化碳产物的质量要求。跟着我国插手WTO,关系到 国计平易近生食物二氧化碳产质量量取国际接轨势正在必行。 1 国内二氧化碳出产手艺现状 正在二氧化碳出产中,为了运输和利用便利,出产中一般都把二氧化碳制成液体或固体产 品,从理论上讲,只需二氧化碳达降临界温度31.04℃以下,正在特定压力下即可液化,压力 越高液化温度越高。但因为分歧二氧化碳原料气中城市有烃、醇、醛、苯、各类形态硫等多 种对人体有毒无害杂质,因为其沸点高于二氧化碳,会正在二氧化碳液化一路冷凝,从而对二 氧化碳产质量量发生庞大影喃。C02气源所有杂质中,尤以烃、苯、含氧无机物的脱除最为 坚苦。而二氧化碳出产其实就是液化和净化的过程,分歧的二氧化碳出产工艺其素质不同就 是净化手艺的分歧。按照我们多年的设想和出产经验,工业二氧化碳尾气中的烃、苯、醇、 醛等对人体有毒无害的杂质都严沉超标,一般都超出目标几百以至几千倍,出格是原料的变 化,对原料二氧化碳的烃、苯、醇、醛等对人体有毒无害的杂质的影响很大,此类杂质通过 第十五届全国尿素厂年会论文材料集 190 一般简单的物理处置方式难以不变和确保及格。唯有采用燃烧法才能够完全去除,并不受原 料变化影响。国内目前采用的二氧化碳收受接管手艺次要有以下几种: 1.1高压法 就是将浓度98%摆布的原料二氧化碳气通过压缩机提压至8.0 MPa摆布,经常温水冷后 液化,正在高压下间接充瓶发卖。该方式的长处是流程短,工艺简单,投资省。而错误谬误则很明 显,因为压力高,很多必备的净化手段因制为难度和费用高而被打消,杂质因压力高而消融 正在产物中,产质量量低,储存运输均未便利。有的正在压缩机低压段出121增设了脱硫和除味等 设备,产质量量有必然的改善,但因为无提纯安拆,产物中烃类、醛类、醇类等可燃无机物 及低深沸点无机物也无法去除,产物纯度低,杂质多,只能用于一般工业用处。 1.2低压深冷法 它是正在高压法的根本上加以改良,共同脱硫、干燥、高压节省至浅低压,低温氨冷,将 沸点取二氧化碳附近的低沸点杂质分手,产物纯度有很大提高。但诸如苯、多碳烃、含氧有 机物等高沸点杂质仍然无法脱除。产物中的有毒无害物质含量很高,只能用于工业用处或低 档食用行业。 1-3变压吸附法 操纵吸附材料对分歧气体正在吸附量、吸附速度、吸附力等方面的差别以及吸附剂的吸附 容量随压力变化而变化的特征,正在加压时完成夹杂气体的吸附分手,正在降压下完成吸附剂的 再生,从而实现气体分手和吸附剂轮回利用的目标。正在出产液体产物时配备冷凝和提纯工序 而实现。该法的特点是气源纯度顺应范畴较宽,适合二氧化碳浓度20%以上的各类气源(浓 度太低,经济效益低),较适合于从低浓C02气体中提浓C02。但纯度和杂质含量波动大, 很难持久产质量量不变,该法采用的流程是将富集后的原料气经压缩、硫化物脱除、干 燥、杀菌过滤、液化、提纯等工序,获得高纯度液体二氧化碳,此法的产物浓度虽然高,但 苯、多碳烃、含氧无机物等高沸点杂质靠过滤和提纯是无法完全去除的,因而那些正在国际饮 料二氧化碳尺度和二氧化碳新国标严酷的痕量和超痕量杂质目标无法及格和不变。 该法产物仅可用于工业和一般的食物行业,不克不及满脚可口可乐和百事可乐等高尺度饮料或食 品的出产要求。 1.4吸附精馏法 该法采用精馏方式,分手沸点比二氧化碳附近的杂质,共同利用多种特定的选择性很强 的吸附剂,有针对性地脱除沸点比二氧化碳高、通过精馏无法分手的杂质。但一般二氧化碳 的原料气中,杂质是多种多样的,该方式工业化安拆中一般每种吸附剂设一个塔或几种 吸附剂组合拆填于一个塔中进行吸附分手。从理论上讲是能够实现的,但正在现实出产中,由 于分歧吸附剂对分歧杂质的吸附容量分歧,而气源中分歧杂质的含量也分歧,很难多种 杂质吸附剂同时穿透失效,可能某一种或几种吸附剂曾经穿透失效了而其它吸附剂还未失 效,从而难以原猜中的几十种杂质同时及格,和变压吸附一样,国际饮料二氧化碳尺度 和二氧化碳新国标中那些痕量和超痕量杂质目标无法不变。该法的发现人也认可,要想 通过吸附精馏法不变出产合适国际饮料协会和新国标的产物难度很是大,还有很多需改良完 善的处所,国内采用吸附精馏法的企业都有败教训。 2 国际尺度食物级二氧化碳出产手艺 杭州快凯高效节能新手艺无限公司做为我国二氧化碳收受接管手艺的专业研发企业,通过对 第十五届全国尿素厂年会论文材料集 191 C02出产过程中的几个环节工序脱硫、干燥、脱烃净化、提纯等进行了多方面的理论切磋, 并颠末不竭出产实践,已成功开辟出新型高效节能的高质量C02收受接管安拆手艺,具有多项 专利及专有手艺,该工艺安拆正在提高提纯效率、脱水效率,降低能耗、原料气耗、有毒无害 杂质净化等方面都有严沉的改良。该出产手艺已通过浙江省省级手艺判定,取会专家分歧认 为该手艺属国内领先国际先辈程度。按照我公司开辟的手艺而设想的十几套安拆都已成功投 入运转,产物产量和质量完全达到设想要求。广西柳化集团、中石化四川维尼纶厂、河南大 通物产化工无限公司、济南化肥厂等十余家企业采用我公司手艺,产质量量经国度工业气体 监视查验检测核心和美国大西洋阐发尝试室(AAL)检测,所有目标均达到或跨越国际饮料 公司的产物认证。 2.1 国际尺度食物级二氧化碳出产手艺特点 2.1.1手艺先辈靠得住 该手艺采用目前国际上国际质量尺度食物级二氧化碳首选的催化氧化脱烃净化手艺(俗 称“燃烧法”)和低温提纯手艺。正在特定前提下操纵催化氧化的道理,将原料气中的所有可 燃性杂质取氧发生燃烧而加以脱除,出格是那些沸点比二氧化碳高而无法用简单精馏分手的 有毒无害杂质,如多碳烃、醛、醇等含氧无机物。燃烧后产品是水和二氧化碳,因为燃烧反 应完全,为这些杂质完全去除供给了手艺,再连系利用先辈的常温精脱硫手艺和低温提 纯手艺,确保产质量量完全达到国际饮料协会尺度和我国食物二氧化碳新尺度。而吸附及膜 分手手艺均很难产物中烃、苯、醛类达标(特别难使苯含量≤O.02 ppm),国内尚无成 功实绩,且投资大。 2.1.2安拆全数国产化,集约化程度高。 2.1.3工艺简单,操做弹性大,操做便利不变,调理简单靠得住。 2.1.4能量操纵充实,投资省,划一出产规模的投资额不到国外引进安拆的三分之一。 2.I.5统一安拆既可出产国际尺度食物级和也可出产通俗食物级两种产物。 2.1.6采用杭州快凯高效节能新手艺无限公司专有手艺的新型复合型提纯塔,能够将低沸点 杂质很好地脱除,处理了一般提纯塔放空气中C02纯度和气耗的矛盾,产物纯度有保障, 可不变正在99.99%以上。 2.1.7所有设备撬拆化,安拆便利。 2.2工艺流程(见图1): 压缩机一进 压缩机一出 压缩机二进 压缩机三 I I‘ …0 + f 旦进叶1÷可 焦炭过滤器 脱硫加热器 脱烃净化安拆 水冷器 水解塔 二二[ 氧化铝干燥塔 一氨冷 提纯塔 耋黼 过冷器 图1工艺流程筒图 第十五届全国尿素厂年会论文材料集 192 2.3 国际尺度食物级食物二氧化碳出产手艺典型用户的产质量量对照表(见表1) 表1 国际尺度(ISBT 河南修武大通检 川维宏源公司 序号 项 目 目标可口可乐 新国标 测成果(2005-7.7 1999-7—11 大连阐发) 阐发) l 二氧化碳含量,≥10之(VⅣ) 99.9 99.9 99.997 99.99 2 水分≤10r6(V/V) 20 20 14 7.1 3 酸度 按5.4查验及格 通过测试 合适 合适 4 氧气≤los(v/v) 30 30 5 30 5 氨,≤1铲(VⅣ) 2.5 2.5 0.5 未检出 6 一氧化氮≤10石(V/V). 2.5 2.5 O.2 未检出 7 一氧化氮,≤10击(V/V) 2.5 2.5 2 未检出 8 不易挥发残留物(×10。6) ≤10 lO 5 未检出 9 不易挥发无机残留物(×los) ≤5 5 未检出 10 磷化氢,≤10‘6(V/V) 0.3 0.3 0.2 未检出 碳氢化合物总量(以甲烷计),≤50(此中非甲烷50(此中非甲烷 ll 4.4 未检出 10S(v/v) 烃不超L生.20)烃不跨越20) 12 乙醛≤10巧(V/V) 0.2 0.2 0.2 未检出 13 苯≤l驴(V/V) O.02 O.02 o.02 未检出 14 CO≤10《(V/V) 10 10 l 未检出 总硫(除二氧化硫外,以硫计),≤ 15 0.1 O.1 O.1 未检出 10击(v/v) 16 COS≤10击(VⅣ) O.1 O.1 未检出 17 H2S≤los(V/V) O.1 O.1 未检出 18 一氧化硫,≤los(VⅣ) 1.O 1.O o.1 未检出 19 气息 无味 无 无 无 20 溶于水中 无色、无混浊 无色、无混浊 无色、无混浊 无色、无混浊 2l 口胃 无 无 无 无 22 甲醇 10 , 未检出 23 乙醇 10 未检出 24 氯乙烯 l O.3 未检出 25 氰化氢 O.5 未检出 26 油脂总可挥发 5 未检出 27 其它含氧无机物 1.O , 未检出 28 硫的氢化物 未检出 3 结论 食物二氧化碳质量关系到人平易近群众身体健康,其尺度是强制性的,食物二氧化碳产质量 量取国际接轨的机会已成熟,按新国标和国际饮料协会尺度组织食物二氧化碳出产是大势所 趋。工艺简陋,安拆掉队,质量的二氧化碳产物将很快退出食物使用范畴。新建拆 置和原有通俗食物级二氧化碳出产企业采用国际尺度食物级二氧化碳出产手艺出产和 成国际尺度食物级二氧化碳是行之无效。