CN210663575U - 食品级二氧化碳制备系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种易于实现的食品级二氧化碳制备系统，它包括两个精馏塔，两个精馏塔分别为第一精馏塔、第二精馏塔；第一精馏塔顶部排出的第一低沸物进入第二精馏塔内的再沸器中用于对进入第二精馏塔内的第二再沸物再沸；第二精馏塔底部设有液体出口,第二精馏塔内的第二高沸物成品通过底部的液体出口排出。

Description

食品级二氧化碳制备系统

技术领域

本发明涉及食品级二氧化碳生产技术领域，尤其涉及一种食品级二氧化碳制备系统。

背景技术

传统食品级二氧化碳的生产一般采用分子筛脱水脱醇和催化燃烧法脱烃装置及其工艺，其在实施中需要大量的热量用于加热再生气体，能耗高、操作工艺复杂，其次，由于精馏前原料气中含有杂质气体及水分，其进入精馏塔前的温度需保持10-15度左右，若温度过低管路内的二氧化碳及水分极易产生水合物堵塞管路，但，温度过高又不利于后续精馏塔内精馏的进行，此生产工艺无疑于增加了企业的负担和生产成本。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，适应现实需要，公开一种易于实现的食品级二氧化碳制备系统。

为了实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案为：

本发明提供一种食品级二氧化碳制备系统，它包括两个精馏塔，两个精馏塔分别为第一精馏塔、第二精馏塔；

第一精馏塔底部富集第一高沸物，顶部富集第一低沸物；第二精馏塔底部富集第二高沸物，顶部富集第二低沸物；

第一精馏塔顶部排出的第一低沸物进入第二精馏塔内的再沸器中用于对进入第二精馏塔内的第二再沸物再沸以回收第一高沸物携带的热能。

第二精馏塔底部设有液体出口,第二精馏塔内的第二高沸物成品通过所述底部液体出口排出。

所述第二精馏塔内的再沸器出口排出的第一低沸物通过气液分离后，其液相进入第一精馏塔内，其气相经过热量回收后排空。

经所述第二精馏塔顶部排出的第二低沸物经热量回收和气液分离后，其液相进入第二精馏塔内，其气相经过热量回收后排空。

根据原料气的组成，必要时在所述原料气进入第一精馏塔前的原料气管道内加入防冻液。

与所述第一精馏塔的原料气进口连接的管道上设有防冻液加入口。

与所述第一精馏塔的原料气进口连接的管道上设有压缩机，原料气通过压缩机压缩后进入第一精馏塔内。

所述防冻液加入口设置于压缩机的前端或后端。

原料气通过第一精馏塔的中部或下部进入第一精馏塔内，第一精馏塔内的再沸器与外部热源连接，第一精馏塔的底部出口为残液排出口并用于排出第一高沸物，第一精馏塔的顶部设有第一低沸物排气口；

还包括第一气液分离器，所述第一精馏塔顶部的第一低沸物排气口与第二精馏塔内的第二再沸器进口连通，第二精馏塔内的第二再沸器出口与第一气液分离器的进口连通，第一气液分离器的液相出口与第一精馏塔顶部的进口连通；

所述第二精馏塔的底部出口为成品排出口，还包括第二气液分离器、换热器，所述第一气液分离器的气相出口、第二精馏塔顶部的第二低沸物排气口均与换热器的进口连通，换热器的出口与第二气液分离器的进口连通，第二气液分离器的气相出口为废气出口，第二气液分离器的液相出口与第二精馏塔顶部的进口连通。

所述第一气液分离器的气相排出管上设有减压阀。

本发明的有益效果在于：

本发明其结构设计新颖，相对于现有的食品级CO₂制备系统本设计更加合理，能源供给更加简单(仅需对第一精馏塔内的再沸器供能即可)，更易实现，能耗低，其次，通过在精馏前加入防冻液可避免原料气温度降低后出现管路内壁结晶堵塞管路现象的发生，提高制气效率和制气时系统的稳定性。

附图说明

图1为本发明的食品级二氧化碳制备系统原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

实施例1：一种食品级二氧化碳制备系统，参见图1。

它包括两个精馏塔，两个精馏塔分别为第一精馏塔9、第二精馏塔16，本发明中，第一精馏塔底部富集第一高沸物，顶部富集第一低沸物；第二精馏塔底部富集第二高沸物，顶部富集第二低沸物；其中，第一精馏塔9的中部位置处设有原料气进口8，与所述第一精馏塔9的原料气进口8连接的管道上设有防冻液加入口3，同时，与所述第一精馏塔9 的原料气进口8连接的管道上设有压缩机2，原料气经过缓冲罐1后经压缩机2压缩后进入第一精馏塔9内，而上述所述防冻液加入口3设置于压缩机2的前端或后端，在具体的使用中，其防冻液加入口3可根据实际需要进行增设。

进一步的，本设计中，第一精馏塔9内的再沸器6通过管路5与外部热源连接，第一精馏塔的底部出口7为残液排出口并用于排出第一高沸物，第一精馏塔9的顶部设有第一低沸物排气口11。

还包括第一气液分离器25，所述第一精馏塔9顶部的第一低沸物排气口11通过管路与第二精馏塔16内的第二再沸器14进口15连通，第二精馏塔16内的第二再沸器14出口13与第一气液分离器的进口26连通，第一气液分离器的液相出口27与第一精馏塔顶部的进口10连通。

进一步的，所述第二精馏塔9的底部出口为成品排出口12，还包括第二气液分离器20、换热器19，所述第一气液分离器25的气相出口24、第二精馏塔16顶部的第二低沸物排气口18均与换热器19的进口连通，换热器19的出口与第二气液分离器的进口21 连通，第二气液分离器的气相出口23为废气出口，第二气液分离器的液相出口22与第二精馏塔顶部的进口17连通。

进一步的，本设计还在所述第一气液分离器24的气相排出管上设有减压阀28。

本发明的食品级CO2制备系统其工作原理如下：

1、原料气通过缓冲罐后经压缩机2压缩，压缩后原料气中CO₂含量为70％-99.99％，气压为1.4-4.0Mpa，此时，通过防冻液加入口3加入防冻液防止气体在后续管路中因低温导致气中水合物凝结堵塞管路；此时，第一精馏塔内的再沸器6通过外部热源进行加热，进入再沸器6内的热源温度为5-40℃。

2、原料气进入第一精馏塔前经过换热器后将其温度降低(通过在精馏前将温度降低可提高精馏塔内部的精馏效率，可提高精馏塔内高沸点物质与低沸点物质的分离率，使其杂质气体尽可能的与二氧化碳分离，对于提高二氧化碳的纯度具有重要的意义)，而后原料气进入第一精馏塔内后被再沸器6再沸，再沸器出口排出热源温度为-9℃；原料气进入第一精馏塔内后，第一高沸物多为杂质并经第一精馏塔的底部出口7排出，排出的残夜中含有中CO₂含量为80％-95％，气压为1.4-4.0Mpa Mpa，温度为-11℃；第一精馏塔的第一低沸物中其CO₂浓度较高可被提取，此时，第一低沸物经过第一精馏塔内部的塔板精馏后，其第一低沸物气体通过顶部的第一低沸物排气口11排出，此时，将第一精馏塔排出的第一低沸物气体其CO₂含量为70％-98％，气压为1.4-4.0Mpa Mpa，温度为-15℃—-17℃。

3、经第一精馏塔排出的第一低沸物气体进入第二精馏塔内的再沸器中用于对进入第二精馏塔内的第二再沸物再沸，此步骤中，第二精馏塔内的再沸器无需通过外部能源供给，其第二再沸器14的能源均来自一精馏塔排出的第一低沸物气体。经第一精馏塔排出的第一低沸物气体经过第二再沸器后进入第一气液分离器25中进行气液分离，进入第一气液分离器前其CO₂含量为70％-98％，气压为1.4-4.0Mpa Mpa，温度为-17℃—-19℃。

4、经第一气液分离器分离后，其液态物质通过第一精馏塔9的中部或下部进入第一精馏塔内再次进行精馏操作；其气相物质向上进入第二气液分离器内。

5、第二再沸器对第二精馏塔内的第二再沸物进行再沸处理(第二精馏塔内的第二再沸物为经第二气液分离器分离后的液相物质)，经第二精馏塔再沸后的第二高沸物为成品，即食品级二氧化碳并经第二精馏塔底部的液体出口排出，排出后的成品其CO₂含量为99.997％，气压为2.2-2.3Mpa，温度为-19℃。

经第二精馏塔再沸后的第二低沸物(其CO₂含量为70％—80％，气压为2.2-2.3Mpa，温度为-18℃—-20℃)与经第一气液分离器分离后的气相物会同后一并经过换热器后进入第二气液分离器内进行气液分离。

6、经第二气液分离器后，其气相物为残气并排出整个系统，此时，其CO₂含量为40％—60％，气压为2.2-2.3Mpa，温度为-25℃—-40℃；其液相物质再次进入第二精馏塔内形成第二再沸物再次进行再沸及精馏处理，此时其液相物质中CO₂含量为85％左右。而经第二精馏塔再沸后的第二高沸物为成品，即食品级二氧化碳并经第二精馏塔底部的液体出口排出，排出后的成品其CO₂含量为99.997％，气压为2.2-2.3Mpa，温度为-19℃。

如此通过上述步骤可制备出高纯度(99.997％)的食品级二氧化碳，通过上述可发现，本设计中其第一精馏塔、第一气液分离器可构成二次循环的精馏提纯过程，而换热器、第二气液分离器及第二精馏塔可构成三次循环精馏提纯过程，通过上述三次的循环过程可实现高纯度的食品级二氧化碳制备。

本发明的实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本发明的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本发明的精神，都在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种食品级二氧化碳制备系统，它包括两个精馏塔，两个精馏塔分别为第一精馏塔、第二精馏塔；第一精馏塔底部富集第一高沸物，顶部富集第一低沸物；第二精馏塔底部富集第二高沸物，顶部富集第二低沸物；其特征在于：

第一精馏塔排出的第一低沸物进入第二精馏塔内的再沸器中用于对进入第二精馏塔内的第二再沸物再沸；

第二精馏塔底部设有液体出口,第二精馏塔内的第二高沸物成品通过底部的液体出口排出。

2.如权利要求1所述的食品级二氧化碳制备系统，其特征在于：所述第二精馏塔内的再沸器出口排出的第一低沸物通过气液分离后、其液相进入第一精馏塔内，其气相经过热量回收后排空。

3.如权利要求2所述的食品级二氧化碳制备系统，其特征在于：经所述第二精馏塔排出的低沸物经气液分离后，其液相进入第二精馏塔内，其气相经过热量回收后排空。

4.如权利要求1所述的食品级二氧化碳制备系统，其特征在于：在原料气进入第一精馏塔前的原料气管道内加入防冻液。

5.如权利要求4所述的食品级二氧化碳制备系统，其特征在于：与所述第一精馏塔的原料气进口连接的管道上设有防冻液加入口。

6.如权利要求5所述的食品级二氧化碳制备系统，其特征在于：与所述第一精馏塔的原料气进口连接的管道上设有压缩机，原料气通过压缩机压缩后进入第一精馏塔内。

7.如权利要求6所述的食品级二氧化碳制备系统，其特征在于：所述防冻液加入口设置于压缩机的前端或后端。

8.如权利要求1所述的食品级二氧化碳制备系统，其特征在于：原料气通过第一精馏塔的进气口进入第一精馏塔内，第一精馏塔内的再沸器与外部热源连接，第一精馏塔的底部出口为残液排出口并用于排出第一高沸物，第一精馏塔的设有第一低沸物排气口；

还包括第一气液分离器，所述第一精馏塔的第一低沸物排气口与第二精馏塔内的第二再沸器进口连通，第二精馏塔内的第二再沸器出口与第一气液分离器的进口连通，第一气液分离器的液相出口与第一精馏塔的进口连通；

所述第二精馏塔的底部出口为成品排出口，还包括第二气液分离器、换热器，所述第一气液分离器的气相出口、第二精馏塔的第二低沸物排气口均与换热器的进口连通，换热器的出口与第二气液分离器的进口连通，第二气液分离器的气相出口为废气出口，第二气液分离器的液相出口与第二精馏塔顶部的进口连通。

9.如权利要求8所述的食品级二氧化碳制备系统，其特征在于：所述第一气液分离器的气相排出管上设有减压阀。

Images