针对食品级CO_2装置的分析

    1 工艺流程及主要设备
    目前，食品级液体CO2生产方法一般分为高压法（8.0MPa）、中压法（4.0MPa）和低压法（1.6~2.5MPa）。考虑到本公司所用原材料为脱碳工段来的压力约为2kPa，含H2S和COS等有机硫以及氮氧化物及其它烃类杂质的生产废气，经过技术分析和成本核算，决定采用低压生产工艺。
    1.1 工艺特点
    该套装置的主要工艺特点：工艺能耗低，安全性高；精脱硫工序采用JTL-1常温脱硫新工艺，催化剂采用T504型有机硫水解催化剂串联T103型专用CO2常温脱硫剂，脱硫后气体中（H2S）<0.05×10-6，COS转化率可达95%；脱烃系统采用催化氧化法，集加热、换热、反应于一体，投资省，效率高，操作简便可靠，脱烃效果明显，能保证产品中烃、苯、醛类含量达标。
    2 开车初期存在的问题
    该装置运行初期，生产稳定性差，因压缩机检修等各种原因产量无法达到设计值，产品CO2气体中H2S含量达不到食品级标准。
    装置运行初期，CO2平均产量30.2t/d，比设计值56.0t/d低25.8t/d，产品CO2气体中（H2S）平均值比可乐级CO2气体中（H2S）标准值（0.110-6）高2.110-6.
    3 原因分析及解决措施
    3.1 产品产量低
    该生产过程是一个全封闭过程，故外部环境影响因素可以排除。
    在上述原因中压缩机检修频繁是制约产品产量增加的瓶颈，
    （1）水洗塔工艺设备改造。系统增设1台循环水泵和1个3m²稳流水箱，建立冷却水在水洗塔和水箱间的闭路循环，保证循环水水量稳定；水
洗塔填料由拉西环改为相同规格的不锈钢鲍尔环，提高气体通过能力与体积传质系数。改造后，压缩机活门检修周期由5~6d延长至15~17d，年减少开、停车次数40余次。
    （2）压缩机平衡段改造。将压缩机平衡段出口改接至水洗塔前，改造后一段吸气阀的更换周期由原来3~4d延长至14~15d，每年减少停车次数50余次；压缩机的入口温度下降了10℃左右，打气量明显增加。
    （3）压缩机填料改造。将原来更换下的旧的三段填料进行改装，截去一段内芯，使填料的内径随着活塞杆直径的变化而变化。改造后，填料的更换周期由10~15d延长到42~45d，年减少开停车次数16次。
    （4）安装方面改造。进行管路改造，使各管腿自由连接。
    （5）压缩机连锁设置改造。考虑到二级水冷器和水分离器设计压力为1.25MPa，液压试验压力为1.56MPa，安全阀起跳压力为1.21MPa，将二级排气压力和联锁指标设定为<1.10MPa.改造后，在保证系统安全的基础上解决了连锁设置不合理的问题。
    （6）压缩机水冷器材质改造。将水冷器套管的材质由碳钢更换为不锈钢，效果显著。
    （7）分子筛再生工艺改造。将精馏塔放空气用于分子筛再生，精馏塔放空气约为150m²/h,改造后再生只需补充100m³/h的生产用气。
    （8）将原换热面积40m²氨冷器换成80m²氨冷器。更换后，温度下降了2~3℃，原料气中CO2被充分液化。解决了原料气温度高、分离效率低及分子筛再生频繁的问题，提高产品纯度的同时减少了不合格废气的排放量，增加了产量。
    3.2 H2S含量超标
    针对产品CO2气体中H2S含量超标，从生产经验、工艺设备及有关资料入手，对造成超标的诸多因素进行探讨.
    压缩机前增设1台水洗塔，并在压缩机后增设1台1100mm9575mm脱硫塔，有效地降低了产品CO2气体中H2S含量。
    4 改造后效果
    2007年5月，该装置全部改造完成后，日产量显著提高，产品CO2气体中H2S含量达到食品级标准。
    改造后，CO2平均产量52.3t/d，比改造前CO2平均产量30.2t/d增加了22.1t/d；产品CO2气体中（H2S）由2.2×10-6降至<0.110-6；产品CO2气体各项指标达到可乐级CO2水平。