[发明专利]一种采用NH3/CO2复叠式制冷生产食品级CO2的装置及生产方法有效

专利信息
申请号: 201910474234.2 申请日: 2019-05-22
公开(公告)号: CN110243137B 公开(公告)日: 2021-07-16
发明(设计)人: 陈剑军;郭俊磊;杨茂强 申请(专利权)人: 陈剑军
主分类号: F25J3/02 分类号: F25J3/02;C01B32/50
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 318000 浙江省台州市*** 国省代码: 浙江;33
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摘要:
搜索关键词: 一种 采用 nh3 co2 复叠式 制冷 生产 食品级 装置 方法
【权利要求书】:

1.一种采用NH3/CO2复叠式制冷生产食品级CO2的装置,其特征在于:包括与原料气管道(17)相连的压缩机(1),压缩机(1)的出口通过干燥器(2)与第一闪蒸塔(3)的第一原料气进口(21)相连,

第一闪蒸塔(3)的顶部气相出口(22)通过第一三通(36)与第二闪蒸塔(6)的第一原料气进口(23)相连,第二闪蒸塔(6)底部的液相出口与食品级CO2储罐(18)相连;

第二闪蒸塔(6)顶部的气相出口(32)通过第一换热器(4)的第二原料气进口(33)和第一换热器(4)的第二原料气出口(34)进入第一气液分离器(7)内,第一气液分离器(7)的顶部气相出口通过第二换热器(8)的管程与第二气液分离器(9)相连,第二气液分离器(9)的液相出口与第二闪蒸塔(6)的第三原料液进口(45)相连,第一气液分离器(7)的底部液相出口通过第二三通(35)分别与第二闪蒸塔(6)的第二原料液进口(38)和第二换热器(8)的壳程进口相连,第二换热器(8)的壳程出口通过第三换热器(10)的第一原料气进口(41)和第三换热器(10)的第一原料气出口(42)与原料气管道(17)相连通;

第三换热器(10)的第二原料气出口(39)通过热泵(11)和第四三通(37)分别与第一闪蒸塔下部管程(19)和第二闪蒸塔下部管程(20)相连,第一闪蒸塔(3)下部管程(19)的出口和第二闪蒸塔(6)下部管程(20)的出口分别通过第五三通(31)与第一换热器(4)的第三原料气进口(44)相连,第一换热器(4)的第三原料气出口(43)与第三换热器(10)的第二原料气进口(40)相连。

2.根据权利要求1所述的一种采用NH3/CO2复叠式制冷生产食品级CO2的装置,其特征在于:所述第一闪蒸塔(3)的底部液相出口(29)通过第二调节阀(13)与废液收集装置(26)相连。

3.根据权利要求1所述的一种采用NH3/CO2复叠式制冷生产食品级CO2的装置,其特征在于:所述第一三通(36)的第三端通过第三三通(30)、第一换热器(4)的第一原料气进口(24)和第一换热器(4)的第一原料气出口(25)与储液罐(5)相连,储液罐(5)的顶部气相出口与第三三通(30)的第三端相连,储液罐(5)的液相出口与第一闪蒸塔(3)的第二原料液进口(28)相连。

4.根据权利要求1所述的一种采用NH3/CO2复叠式制冷生产食品级CO2的装置,其特征在于:所述第二气液分离器(9)的顶部气相出口通过第四调节阀(15)与外排管道(27)相连。

5.根据权利要求1所述的一种采用NH3/CO2复叠式制冷生产食品级CO2的装置,其特征在于:所述干燥器(2)与第一闪蒸塔(3)的第一原料气进口(21)之间设有第一调节阀(12);第二闪蒸塔(6)底部的液相出口与食品级CO2储罐(18)之间设有第三调节阀(14);第五三通(31)与第一换热器(4)的第三原料气进口(44)之间设有截流阀(16)。

6.一种采用NH3/CO2复叠式制冷生产食品级CO2的装置的生产方法,其特征在于:该生产方法包括如下步骤:

步骤一:来自外界的原料气通过压缩机(1)、干燥器(2)、第一调节阀(12)和第一闪蒸塔(3)的第一原料气进口(21)后进入第一闪蒸塔(3)内;所述的外界原料气的组成成分为:氮气、氩气、氧气、一氧化碳、丙烷、二氧化碳、水和甲烷;外界原料气的温度为:常温;外界原料气的二氧化碳的摩尔分数≥90%;所述的压缩机(1)的原料气出口温度:40℃、压力为:2.4Mpa;所述的干燥器(2)出口的原料气中水的摩尔含量≤20ppm,气相分率1;

步骤二:步骤一中进入第一闪蒸塔(3)的原料气在第一闪蒸塔(3)内进行闪蒸提纯,闪蒸提纯后的一部分气相通过第一三通(36)、第二闪蒸塔(6)的第一原料气进口(23)进入第二闪蒸塔(6)内,闪蒸提纯后的另一部分气相通过第一三通(36)第三端、第三三通(30)、第一换热器(4)的第一原料气进口(24)、第一换热器(4)的第一原料气出口(25)进入储液罐(5)内,储液罐(5)的底部液相通过第一闪蒸塔(3)的第二原料气进口(28)进入至第一闪蒸塔(3)内重新闪蒸提纯,储液罐(5)的顶部气相通过第三三通(30)的第三端和第一换热器(4)第一原料气进口(24)进入第一换热器(4)内继续换热;所述的第一闪蒸塔(3)的顶部气相出口温度为:-12.5℃、第一闪蒸塔(3)的顶部气相中二氧化碳的摩尔分数:99%;所述第一换热器(4)的第一原料气出口(25)的物料温度:-15℃;

步骤三:步骤二中所述进入第二闪蒸塔(6)的原料气在第二闪蒸塔(6)内进行二次闪蒸提纯,二次闪蒸提纯后的液相通过第二闪蒸塔(6)的底部液相出口和第三调节阀(14)进入食品级CO2储罐(18)内;所述的第二闪蒸塔(6)的底部液相出口液相的二氧化碳的温度为:-25℃;气相分率为:0;所述的食品级CO2储罐(18)内的液相二氧化碳的纯度不低于99.995%;

步骤四:步骤三中原料气在第二闪蒸塔(6)内进行二次闪蒸提纯后的气相依次通过第二闪蒸塔(6)的顶部气相出口(32)、第一换热器(4)的第二原料气进口(33)和第一换热器(4)的第二原料气出口(34)进入第一气液分离器(7)内进行气液分离,气液分离后的液相一部分通过第二三通(35)和第二闪蒸塔(6)的第二原料液进口(38)进入第二闪蒸塔(6)内继续二次闪蒸,另一部液相通过第二三通(35)的第三端、第二换热器(8)的壳程、第三换热器(10)的第一原料气进口(41)和第三换热器(10)的第一原料气出口(42)与原料气管道(17)内的原料气混合后进入系统;所述的第二闪蒸塔(6)的顶部气相温度:-13℃、该气相中二氧化碳的摩尔分数为:98.6%;所述的第一换热器(4)的第二原料气出口(34)处的气相温度为:-15℃;所述的第二三通(35)的第三端的气相分率为:0,第二三通(35)的第三端的气相中的二氧化碳的摩尔分数为:99.7%;所述的第二换热器(8)的壳程出口处温度为:-21℃,第三换热器(10)的第一原料气出口(42)处的气相温度为:5℃;

步骤五:步骤四中进入第一气液分离器(7)内进行气液分离后的气相通过第二换热器(8)的管程进入第二气液分离器(9)内进行气液分离,气液分离后的液相通过第二闪蒸塔(6)的第三原料液进口(45)进入第二闪蒸塔(6)内继续二次闪蒸;所述第一气液分离器(7)气相出口处的气相温度为:-15℃,该气相中的二氧化碳的摩尔分数为:94%;所述的第二换热器(8)管程出口处的气相温度为:-33℃,气相分率:10.8%;

步骤六:热泵(11)内的原料气通过第四三通(37)、第二闪蒸塔下部管程(20)、第五三通(31)、截流阀(16)、第一换热器(4)的第三原料气进口(44)、第一换热器(4)的第三原料气出口(43)、第三换热器(10)的第二原料气进口(40)和第三换热器(10)的第二原料气出口(39)进入到热泵(11)内;所述的热泵原料气出口组分为:氨,氨的摩尔分数≥99%,热泵原料气的温度为:30℃,热泵原料气的压力为:0.47Mpa,通过截流阀(16)后的气相压力为:0.12Mpa,气相分率为:4%;

步骤七:步骤六中所述的原料气通过第四三通(37)的第三端、第一闪蒸塔下部管程(19)、第五三通(31)、截流阀(16)、第一换热器(4)的第三原料气进口(44)、第一换热器(4)的第三原料气出口(43)、第三换热器(10)的第二原料气进口(40)和第三换热器(10)的第二原料气出口(39)进入到热泵(11)内;所述第四三通的第三端的原料气流量:60Nm3/h;

步骤八:步骤二中在第一闪蒸塔(3)内进行闪蒸提纯后的液相通过第一闪蒸塔(3)的底部液相出口(29)以及第二调节阀(13)进入废液收集装置(26)内;所述第一闪蒸塔(3)的底部液相出口(29)处的液相温度为:-10.5℃,气相分率为:0,该液相中二氧化碳的摩尔分数为95.8%;

步骤九:步骤五中进入第二气液分离器(9)内进行气液分离后的气相通过第二气液分离器(9)的顶部气相出口、第四调节阀(15)和外排管道(27)进行外排;第二气液分离器(9)顶部气相出口处的气相温度为:-33℃,二氧化碳的摩尔分数为:58%。

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