[發明專利]一種回收高純度二氧化碳的方法

無效

• 申請號: 200980130782.8
• 申請日: 2009-07-24
• 公開（公告）號: CN102112202A
• 公開（公告）日: 2011-06-29
• 發明（設計）人: R·芬
• 申請（專利權）人: 由寧工程股份有限公司
• 主分類號: B01D53/14
• 分類號: B01D53/14;C01B31/20;F23J15/04
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 郭輝;周承澤

技術領域

本發明涉及一種從氣體來源回收高純度二氧化碳的方法及其應用。更具體來說，本發明涉及制備高純度的二氧化碳，其基本不含氮氣、氧氣、氮氧化物、硫化合物和揮發性有機污染物，特別是苯。本發明還涉及一種從二氧化碳進料物流除去苯的方法，以及所述高純度二氧化碳在食品中的應用。

發明背景

二氧化碳是一種眾所周知的氣體，其存在于大氣中。通過發酵過程、石灰石煅燒、以及碳和碳化合物的所有形式的燃燒過程，將大量的二氧化碳釋放入大氣之中。近幾十年來，由于溫室效應會對未來的氣候造成變化，從而引發環境問題，因此，人們對二氧化碳排放的關注度逐漸提高。因此，這些年來，人們進行了大量的工作，意圖開發一些方法，從燃燒氣體中除去二氧化碳。如果可能的話，隨后回收二氧化碳會使得這些方法可以用于商業用途。

一種用來從氣體來源回收二氧化碳的常規方法是吸收法，在此方法中，將二氧化碳吸收在吸收劑中。如果在氣體源中存在其它的氣體，例如氧氣，則所述其它氣體也會被化學吸收和/或物理吸收。如果使用胺基試劑作為吸收劑，便會發生此種情況。

現有技術中眾所周知的是，當含二氧化碳的氣體源中包含O₂，以及當鏈烷醇胺用作吸收劑的時候，所述O₂會在吸收過程中轉移到含鏈烷醇胺的吸收劑中。因此，會由于存在O₂而導致不利的鏈烷醇胺降解以及腐蝕問題。

許多現有技術的文獻涉及了該問題。EP?1059110揭示了一種使用鏈烷醇胺吸收劑流體回收二氧化碳之類的被吸收物質的系統，其中首先以兩步加熱過程對加載的吸收劑進行加熱，然后將被吸收物質與吸收劑分離，所述加載的吸收劑在所述第一加熱步驟之后但在第二加熱步驟之前脫氧。所述脫氧是通過減壓方式進行的。

在EP?1061045中，描述了一種用來從包含氧氣的混合物中回收二氧化碳之類的被吸收物質的系統，其中二氧化碳在包含鏈烷醇胺的吸收流體中濃縮，氧氣從所述吸收流體分離，將二氧化碳從所述吸收流體汽提出來并回收。在此系統中，通過使得包含溶解的氧的加載了二氧化碳的吸收劑與除氧氣體逆流傳質接觸，由此從所述吸收流體中分離氧氣。

在其它的情況下，在氣體源中，除了O₂以外，還可能存在作為污染物的氮氧化物(也稱作NOx)，硫化合物和揮發性有機物。當胺基試劑用作吸收劑的時候，這些污染物也會被化學吸收和/或物理吸收在吸收劑中。

在用來制備高純度二氧化碳的常規工廠中，所述二氧化碳首先被吸收在吸收劑中，然后所述二氧化碳和吸收劑在汽提塔中分離。但是，在吸收步驟過程中，進料氣體中存在的一部分污染物與二氧化碳一起被吸收。當在隨后的汽提步驟中將所述二氧化碳與吸收劑分離的時候，一部分吸收的污染物也會與二氧化碳一起釋放到汽提出的氣體中。所述汽提出的氣體將包含一定量的N₂和O₂。

當制備食品級二氧化碳或其它二氧化碳應用的時候，當要求高純度的時候，必須在下游的裝置中從汽提出的氣體中除去這些污染物，以便達到所要求的純度。可以用來除去所述污染物的常規技術包括滌氣、氧化、吸附和蒸餾。

對汽提出來的氣體進行下游純化的第一步經常是氧化過程。在此氧化步驟中，將任何存在的NOx氧化為硝酸鹽，隨后作為液相除去。另外，如果以硫化氫的形式存在硫，則該化合物會被氧化成游離態的硫。不幸的是，所述氧化需要大量的化學試劑。可以使用各種氧化劑。具體來說，人們廣泛使用高錳酸鉀。但是，此種化學物質具有很高的毒性，另外，因為高錳酸鉀可以用來生產炸藥，因此有時候此種化學物質的商業用途被禁止。

在下一個下游純化步驟中，使包含二氧化碳的氣體從脫水器中通過。在此脫水器中，吸收掉氣體中存在的任何水分，由此從氣流中除去水。但是，如果氣體中存在任何乙醛和/或揮發性含氧化合物的殘余物，這些化合物也會在脫水器中被除去。

在下游純化的最后一步中，在冷凝器中將氣態二氧化碳液化。在冷凝器中，可以除去可能存在的任何殘余的NO。但是，對于任何殘余的NO₂則不可如此進行。實際上，如果當氣體到達冷凝器的時候，其中包含NO₂，或者如果在冷凝器中產生任何NO₂，例如通過NO的氧化，則所述NO₂會在冷凝器中轉移到液相，因此幾乎不可能被除去。

另外，二氧化碳物流可能包含各種量的揮發性有機化合物，例如苯，由于規章限制和內部標準，必須將這些揮發性有機化合物的含量減小到低達十億分之幾(ppb)的水平。