利用LNG工厂脱碳排放气制取食品级液体二氧化碳的工艺方法技术

本发明专利技术公开了利用LNG工厂脱碳排放气制取食品级液体二氧化碳的工艺方法，是属于制取食品级液体二氧化碳技术领域，包括如下步骤：S1：脱硫工序；S2：脱烃转化工序；S3:脱水干燥工序；S4：精馏液化工序。其有益效果在于：充分利用了大气环境冷能，不需要循环水冷却，因此减少循环水用量100％。由于充分利用催化氧化燃烧热，还减少了46.43％传统的加热能源，对节能减排具有非常重要的作用；减少原料气的消耗和循环冷却水的消耗，节能降耗；降低了原料干燥气的温度减少了丙烷制冷系统的冷负荷，减少了塔前预冷换热器的设置，实现了最经济的能源循环利用，减少能耗和设备投资。减少能耗和设备投资。减少能耗和设备投资。

【技术实现步骤摘要】
利用LNG工厂脱碳排放气制取食品级液体二氧化碳的工艺方法


[0001]本专利技术属于制取食品级液体二氧化碳
，具体涉及利用LNG工厂脱碳排放气制取食品级液体二氧化碳的工艺方法。

技术介绍

[0002]二氧化碳被广泛应用于石油化工，化肥，焊接，消防，和石油开采，液态二氧化碳常备用于制冷剂，航空设备，电子元器件的低温试验，食品级别的二氧化碳在食品冷藏，饮料碳酸化方面有也有很广泛的应用，其用量较大，另外高纯度的二氧化碳还主要用于电子工业，医学研究，二氧化碳激光器，检测仪器校正气及配置其他特种混合气，固态的二氧化碳还广泛适用于青霉素生产，鱼类，奶油，冰淇淋等食品的储存以及低温运输等领域。随着人民对食品质量要求的日益提高，以及为了减少温室效应以及二氧化碳的排放量，生产优质的食品级二氧化碳就成为了重要的技术任务；LNG工厂采用的原料天然气为《天然气》GB17820
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2018标准规定的一、二类天然气。目前LNG工厂脱碳工序采用MDEA湿法脱碳工艺，原料天然气中的CO2和硫在MDEA解析塔塔顶作为不凝气排放。不凝气中的二氧化碳和硫以及少量烃类物质直接高点排放既增加了大气的污染物排放量，又浪费了某些原料成分；对于LNG工厂的脱碳排放气的CO2捕集技术愈发重要。
[0003]专利CN104474871A，名称为“甲醇尾气回收利用制取LNG的方法”，此专利采用的是驰放气MDEA湿法脱碳、分子筛干燥脱水及脱烃、单一冷剂氮气节流膨胀制冷循环、冷箱液化及冷箱后端低温精馏工艺生产LNG，该专利除了采用现有技术的分子筛脱水，并且采用3塔流程等压变温吸附脱水和重烃。
[0004]专利CN114440551A，名称为“富含氮气的油田伴生气混烃回收及干气低温液化装置及方法”，此专利采用的是富含氮气的油田伴生气混烃MDEA湿法脱碳、分子筛干燥脱水及脱烃、混合冷剂节流膨胀制冷循环、冷箱液化及冷箱段间低温精馏脱除混烃和氮气工艺生产LNG。
[0005]上述两件现有技术的缺点是：因为采用3塔流程等压变温吸附脱水和重烃工，需要复热后的不凝气作为再生气，因此需要用压缩机加压，才能达到再生气循环，同时需要设置再生气冷却器和分离器，因此增加了3台设备投资，增加了压缩机能耗和循环冷却水的用量，同时因为上述设备的增加，也就增加了动力电耗和冷却介质的用量，浪费了再生热。
[0006]专利CN110801639A，名为“一种工业尾气多级液化及分级制冷回收二氧化碳方法”，该专利采用净化后的3.3MPa38℃的原料气冷凝液化方法，采用液氨蒸发，精馏塔外设置4台冷能换热器(原料气先进入第一余冷回收器，与不凝气换热被预冷至22℃，接着去第二余冷回收器，与不凝气换热被预冷至16℃。然后去一级冷凝器，通过氨蒸发制冷被冷却至
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18℃，紧接着去二级冷凝器，再次通过氨蒸发制冷被冷却至
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25℃。)和1台再沸器及一台产品过冷器。
[0007]专利CN110801639A，名为“一种工业尾气多级液化及分级制冷回收二氧化碳方
法”，该专利采用精馏塔精馏制取LCO2的技术，
[0008]上述两件现有技术的缺点是：需要再生气冷却器，并且在精脱塔的塔釜外还需要设置经济器T103，另外还需要第二余冷回收器T102、一级冷凝器T104、二级冷凝器T105等3台设备，除此之外另外还需要增加5台换热器，因此在设备费用，安装施工，场地占用方面都不经济，在工艺流程方面，由于现有技术采用3.3MPa的工艺，需要的流程也较长，所以需要增加设备，在冷能的利用方面也不太合理。
[0009]专利CN114518016A，名为“二氧化碳捕集液化回收装置及方法”，该技术在脱硫工序采用在压缩前仅脱出H2S,未考虑脱除COS或在液化工序脱除COS；在脱水工序现有技术采用的是将LNG工厂的净化天然气采用等压变温干燥脱水，为了干燥脱水就需要设置再生气冷却器和再生气分离器；在液化精馏工序现有技术采用的是冷箱液化加精馏塔精馏二级精馏液化。
[0010]上述专利具有以下几个方面的不足：
[0011]1、脱硫工序的问题：
[0012](1)现有技术因为LNG工厂脱酸气CO2的压力低，未压缩脱硫就会导致两个问题：一是脱硫塔设备阻力大，导致前端二氧化碳解析塔压力升高，为了满足系统要求就不得不提高前端LNG工厂解析塔的压力，这样会增加解析塔再沸器热源能耗，和降低二氧化碳解析塔的CO2解析效果，导致原料天然气CO2吸收效果降低，增加胺液消耗，增加了LNG工厂脱碳工序能耗；二是脱硫塔操作压力低，就需要加大设备的尺寸，设备大了就需要增加占地面积、加上管道等相应设备，一次性投资就会大幅度增加。
[0013](2)现有技术未考虑脱除COS或在液化工序脱除COS，其问题是：由于COS沸点在
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50℃，如果在含有COS的二氧化碳气体中采用分离精馏脱除，就需要采用二次精馏，这样将增加冷能消耗，同时二氧化碳回收率也会降低。另外，现有技术采用液化冷箱和经精馏二级脱硫，还需要增加压缩机末级冷却器和分离器两台设备。
[0014]2、脱水工序的问题：
[0015]现有技术采用的是LNG工厂的净化天然气采用等压变温干燥脱水，为了干燥脱水就需要设置再生气冷却器和再生气分离器，如果采用原有LNG工厂的热的再生气，考虑到原有装置与新上装置的距离，无论是采用等压脱水还是变压脱水都会对热能产生管道损失，因此造成能源浪费，另外不同系统的串并联会对系统稳定性产生本质联动隐患。
[0016]3、液化精馏工序的问题：
[0017]现有技术采用的是冷箱液化加精馏塔精馏二级精馏液化，因此需要冷箱系统的设备投资，并会产生冷箱系统的阻力损失，因此而造成二氧化压缩机能耗并增加设备投资；
[0018]现有技术的二氧化碳原料气压缩机采用三段压缩，由于液化采用冷箱加精馏塔二级精馏液化，相比会增加能耗20％，设备增加50％。
[0019]现有技术采有的是LNG工厂的混合冷剂节流制冷，有造成不同系统的串并联对系统稳定性产生本质联动隐患。
[0020]专利CN106315545A，名为“一种合成氨脱碳解析液态二氧化碳的加工工艺”，该技术在脱硫工序的COS水解温度为60℃，设置有脱硫加热器和脱硫冷却器，经压缩机出口的气体经脱硫加热器加热至60℃后，再进入水解塔水解COS，再经脱硫水冷器降至常温后去精脱硫塔将水解生成的H2S脱除；在脱烃工序，脱烃设置在一级低温冷凝提纯和二级低温精馏之
间，设置有1台脱硫冷却器和冷却循环水；在液化工序采用低温预冷、一级低温提纯、二级低温精馏液化工艺，冷能采用液氨蒸发制冷。
[0021]该专利的缺点是：
[0022]1、脱硫工序的问题：现有技术的COS水解温度为60℃，所以需要脱硫加热器和脱硫冷却器，而且脱硫温度不同，现有技术经压缩机出口的气体经脱硫加热器加热至60℃后，进入水解塔水解COS，再经脱硫水冷器降至常温后去精脱硫塔将水解生成的H2S脱除，因此需要增设压缩机末级冷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.利用LNG工厂脱碳排放气制取食品级液体二氧化碳的工艺方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：脱硫工序：脱碳LNG脱碳排放气经过两段压缩机C101的压缩，一段压缩机出口直接进入精脱硫塔T101脱除无机硫，脱硫后的气体进入二段压缩机，二段压缩机出口气体不经过换热直接进二级中温级水解脱硫系统，依次经过一级精脱硫塔T102、二级精脱硫塔T103进行水解和氧化锌脱硫，二级精脱硫塔T103最下端设置高效精脱硫剂，最终经过脱硫后的气体中的总硫含量为0.1PPm，原料气在脱硫剂作用被脱硫剂捕集存储在脱硫剂内，减少对环境的污染；S2：脱烃转化工序：步骤S1获得的产物含C1～C4不经过冷却直接进入进出塔换热器E101和脱烃加热器E102，步骤S1来的产物在脱烃转化催化剂的作用下转化为CO2，来自脱烃反应器R101的脱烃气体经过进出塔换热器E101和空冷器E103降温；S3:脱水干燥工序：步骤S2获得的产物与精馏液化塔顶不凝气在净化节能器E104中冷却降温后，经过分子筛吸附脱水脱除水分到5PPm以下后去液化精馏的精馏塔T105；再生气采用精馏塔T105塔顶不凝气，再生气经过再生气加热器E105升温后对吸水分子筛进行再生，湿基再生气不经过冷却直接进入精馏液化工序回收热能；S4：精馏液化工序：步骤S3获得的产物作为精馏液化的塔底再沸器的热源降温预冷后进入精馏塔T105精馏液化，N2等不凝气组分经塔顶冷凝器冷凝降温后，去S3步骤回收冷能后作为再生气，塔底产品为合格的食品级液体二氧化碳产品，塔底采出的液体二氧化碳经过冷器E107减压降温后去二氧化碳储罐存储，来自S3的湿基再生气去液化精馏回收热量后经闪蒸分离器S101分离水分后高点排放。2.根据权利要求1所述的利用LNG工厂脱碳排放气制取食品级液体二氧化碳的工艺方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁卫国，曾国才，吕彦龙，
申请(专利权)人：庆阳瑞华能源有限公司，
类型：发明
国别省市：