食品级二氧化碳及其提纯方法与流程

1.本发明涉及食品加工技术领域，具体地，涉及一种食品级二氧化碳及其提纯方法。


背景技术：

2.二氧化碳是一种气态化合物，是常见的温室气体。二氧化碳在常温下是一种无色无味、不可燃的气体。在食品工程领域，食品级二氧化碳是一种重要的资源，在食品冷冻、饮料碳酸化、烟丝膨胀等领域起到了重要的作用。但由于从烟气中获得的二氧化碳中，含有大量的粉尘、水分、二氧化硫、氮气等杂质，无法达到食品级二氧化碳的质量标准。因此，在食品级二氧化碳的生产过程中，必须对二氧化碳进行净化提纯，从而达到国家规定的食品级标准。
3.目前，食品级二氧化碳的生产主要采用压缩、液化精馏法，具体流程为：
4.原料气先通过旋风分离器除尘；再经过压缩、干燥，脱除掉其中的水份；随后进入脱硫塔对硫化物进行去除；最后通过精馏得到食品级二氧化碳产品。
5.该工艺技术在国内很多企业均在使用。但是，该技术路线仍存在流程复杂、设备较多、占地面积大等问题。烟气的预处理气量大，能耗高；精馏塔所需的设计成本和操作成本较大；二氧化碳产品收率普遍较低等等缺陷问题。
6.因此，研究和开发一种食品级二氧化碳及其提纯方法具有重要意义。


技术实现要素：

7.本发明的目的是为了克服现有技术的存在提纯方法工艺复杂，装置建设和装置运行成本高，以及二氧化碳回收率低的缺陷问题，提供一种食品级二氧化碳及其提纯方法，该提纯方法占地面积少，装置建设和装置运行的成本低，能够提高食品级二氧化碳的纯度，还能够显著提高二氧化碳的回收率。
8.为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种食品级二氧化碳的提纯方法，其中，所述的方法包括：
9.(1)将烟气通过膜单元进行分离处理；
10.(2)将经所述膜单元的透过侧的气体经降温处理后进入脱水脱硫塔；
11.(3)将经步骤(2)后的气体再次降温处理后进入低温精馏塔，得到食品级二氧化碳。
12.本发明第二方面提供了一种由前述所述的提纯方法提纯得到的食品级二氧化碳。
13.通过上述技术方案，本发明的技术方案具有如下优点：
14.(1)本发明的技术方案优化二氧化碳提纯工艺，降低了二氧化碳提纯设备的占地面积，并显著降低了装置建设和装置运行的成本；
15.(2)本发明通过膜单元的提浓，显著降低了进入脱水脱硫塔和低温精馏塔的气体量，从而显著降低精馏塔设计规模和冷箱操作成本；
16.(3)通过将二氧化碳精馏塔塔顶气回流至膜单元，不仅可以提高进气二氧化碳浓
度，还可以显著提高二氧化碳的回收率。
附图说明
17.图1是本发明的食品级二氧化碳的提纯方法的流程示意图。
具体实施方式
18.在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
19.如前所述，本发明第一方面提供了一种食品级二氧化碳的提纯方法，其中，所述的方法包括：
20.(1)将烟气通过膜单元进行分离处理；
21.(2)将经所述膜单元的透过侧的气体经降温处理后进入脱水脱硫塔；
22.(3)将经步骤(2)后的气体再次降温处理后进入低温精馏塔，得到食品级二氧化碳。
23.本发明的发明人根据我国烟气中二氧化碳提纯的现状，创造性的将精馏和膜分离工艺进行融合。首先对烟气进行除尘操作；再通过膜分离单元，将烟气中的氮气、氧气、水等物质进行分离，实现二氧化碳的初步提纯；然后对气体进行降温，进入低温脱水脱硫塔，通过沸点的差异将绝大部分的水和二氧化硫液化从而脱除；随后气体再降温进入精馏塔中进行深度净化，脱除残留的氮气、氧气等杂质，其中塔顶气回流至膜单元入口，塔底液相为高浓度的液态食品级二氧化碳产品。
24.根据本发明，所述烟气的温度为100-500℃，压力为100-2000kpa；优选地，压力为200-2000kpa。
25.根据本发明，所述膜单元的正压侧的压力为200-5000kpa，优选为200-2000kpa；所述膜单元的透过侧的压力低于所述膜单元的正压侧的压力；
26.根据本发明，所述膜单元选自平板膜、中空纤维膜和管式膜中的一种或多种。
27.根据本发明，所述膜单元为一级膜或多级膜，其中，所述多级膜可以为二级膜、三级膜、四级膜、五级膜。
28.根据本发明，所述膜单元的材质选自聚砜、聚醚砜、聚酰亚胺、聚丙烯、聚乙烯、合成树脂、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚醚醚酮、聚苯并咪唑、聚二甲基硅氧烷、嵌段共聚物、醋酸纤维素、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、二氧化硅、沸石分子筛、碳分子筛和金属有机骨架材料(mofs)中的一种或多种。
29.根据本发明，优选情况下，所述膜单元选自聚酰亚胺中空纤维膜、聚苯并咪唑平板膜、聚酰亚胺管式膜、金属有机骨架材料中空纤维膜或金属有机骨架材料平板膜。
30.在本发明中，传统的二氧化碳提纯工艺要将低浓度烟气直接进行压缩、冷凝、脱水脱硫和精馏操作，需要很大的装置规模和冷量要求，二氧化碳的回收率也比较低。本发明通过膜分离方法，在烟气进行脱水脱硫和精馏处理前，先对二氧化碳进行了大幅度提浓，使得二氧化碳纯度达到55.84％以上，优选情况下，能够使得二氧化碳纯度达到95％以上，更优
选为95-97％，可以显著降低脱水脱硫塔和精馏塔的运行负荷，也能大幅度提高二氧化碳的回收率。本发明采用的膜分离技术具有能耗低、投资成本低、运行稳定、条件温和等优势，可以显著降低二氧化碳提浓过程的成本。
31.根据本发明，所述脱水脱硫塔的温度为-70℃至-40℃，压力为100-2000kpa；优选地，所述脱水脱硫塔的温度为-70℃至50℃，压力为300-2000kpa。
32.根据本发明，所述低温精馏塔的温度为-120℃至-70℃，压力为100-2000kpa；优选地，所述低温精馏塔的温度为-120℃至-80℃，压力为200-2000kpa。
33.根据本发明，可以对多种烟气资源提纯二氧化碳，实现烟气的高效利用，也可以应用于其他富二氧化碳气体的分离提纯工艺中，优选情况下，所述烟气选自锅炉燃烧烟气、燃煤供热烟气或电厂燃煤烟气。在本发明中，所述烟气含有co2、o2、n2和，且以所述烟气的总体积为基准，co2的含量为5-30体积分数％，o2的含量为1-10体积分数％，n2的含量为30-90体积分数％；优选地，以所述烟气的总体积为基准，co2的含量为12.7-15.47体积分数％，o2的含量为3.32-6.3体积分数％，n2的含量为75.1-80.8体积分数％。另外，所述烟气还可能含有一些其他杂质水(h2o)、二氧化硫(so2)等，且以所述烟气的总体积为基准，so2浓度为0.02-0.6体积分数％，h2o浓度为0-6.5体积分数％。
34.根据本发明，所述的方法还包括将所述烟气进入所述膜单元之前进行除尘处理。
35.本发明第二方面提供了一种由前述所述的提纯方法提纯得到的食品级二氧化碳。
36.根据本发明，所述食品级二氧化碳为液态，纯度≥99.999％，含有的二氧化硫不高于10-4
体积分数％，制备出的液态食品级二氧化碳价值非常高，具有非常广阔的应用前景。
37.以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
38.以下实施例和对比例中：
39.气体组成参数通过气体分析仪测得。
40.实施例1
41.本实施例在于说明采用本发明的提纯方法制备得到的食品级二氧化碳。
42.某锅炉燃烧烟气，进气温度为500℃，进气压力1500kpa，气量100标立每小时，其中co2浓度为12.7体积分数％，o2浓度为6.3体积分数％，n2浓度为75.7体积分数％，so2浓度为0.4体积分数％，h2o浓度为4.9体积分数％。
43.如图1所示，采用本发明的方法对该锅炉烟气进行二氧化碳提纯。
44.分离膜为溶液致相分离法制备的聚酰亚胺中空纤维膜。
45.进气首先通过除尘分离操作。
46.除尘后的气体1#加压进入膜单元，进行一级膜、二级膜、三级膜分离操作，其操作压力分别为1500kpa、1500kpa和1000kpa。
47.经过膜分离后的气体2#降温至-60℃进入脱水脱硫塔，其中操作压力为500kpa。
48.塔顶气3#降温至-80℃进入二氧化碳低温精馏操作单元，操作压力为450kpa。
49.精馏操作后的塔顶气回流至膜单元入口，塔底液相4#为食品级二氧化碳产品。烟气分离过程各阶段气体组成如表1所示。
50.表1
51.编号\组成％co2o2n2so2h2o膜单元入口1#12.76.375.70.44.9
一级膜渗透气28.087.9456.860.956.17二级膜渗透气59.76.925.552.495.36三级膜渗透气2#96.560.661.241.030.51脱水脱硫塔顶3#97.6860.8011.5139.8
×
10-5
《10-6
低温精馏塔顶46.76418.42934.806《10-6
《10-6
低温精馏塔底4#99.9994.2
×
10-5
《10-6
1.0
×
10-4
《10-6
52.根据上表1可清晰的看到，采用本发明的技术方案，通过三级二段膜工段，能够有效的将烟气中的氧气和氮气通过膜的选择分离性进行分离，膜单元出口(三级膜渗透气2#)二氧化碳浓度达到96.56％，氧气和氮气的浓度分别降到了0.66％和1.24％，此时的气量约为初始进气量的10％，能够显著降低精馏的操作成本。气体通过脱水脱硫塔可以去除掉大部分的二氧化硫和水，再通过低温精馏，塔底得到99.999％以上纯度的食品级二氧化碳，其他杂质气体的含量均符合食品级二氧化碳的生产要求。该工艺流程对原料气中二氧化碳的回收率为63％。
53.实施例2
54.本实施例在于说明采用本发明的提纯方法制备得到的食品级二氧化碳。
55.某燃煤供热烟气，进气温度为100℃，进气压力200kpa，气量50标立每小时，其中co2浓度为15.03体积分数％，o2浓度为3.32体积分数％，n2浓度为75.58体积分数％，so2浓度为0.06体积分数％，h2o浓度为6.01体积分数％。
56.如图1所示，采用本发明的方法对该锅炉烟气进行二氧化碳提纯。
57.分离膜为热致相分离法制备的聚苯并咪唑平板膜。
58.进气首先通过除尘分离操作。
59.除尘后的气体1#加压进入膜单元，进行一级膜、二级膜、三级、四级膜分离操作，其操作压力分别为1000kpa、1000kpa、1000kpa和1500kpa。
60.经过膜分离后的气体2#降温至-40℃进入脱水脱硫塔，其中操作压力为2000kpa。
61.塔顶气3#降温至-70℃进入二氧化碳低温精馏操作单元，操作压力为2000kpa。
62.精馏操作后的塔顶气回流至膜单元入口，塔底液相4#为食品级二氧化碳产品。烟气分离过程各阶段气体组成如表2所示。
63.表2
64.编号\组成％co2o2n2so2h2o膜单元入口1#15.033.3275.580.066.01一级膜渗透气32.494.2355.490.147.65二级膜渗透气56.434.4130.820.357.99三级膜渗透气74.613.3513.820.377.85四级膜渗透气2#95.320.692.520.211.26脱水脱硫塔顶3#96.2520.812.9382.0
×
10-5
《10-6
低温精馏塔顶46.80711.49541.698《10-6
《10-6
低温精馏塔底4#99.9991.3
×
10-5
《10-6
2.2
×
10-5
《10-6
65.根据上表2可清晰的看到，采用本发明的技术方案，通过四级二段膜工段，能够有效的将烟气中的氧气和氮气通过膜的选择分离性进行分离，膜单元出口(四级膜渗透气2#)
二氧化碳浓度达到95.32％，氧气和氮气的浓度分别降到了0.69％和2.52％，此时的气量约为初始进气量的12％，能够显著降低精馏的操作成本。气体通过脱水脱硫塔可以去除掉大部分的二氧化硫和水，再通过低温精馏，塔底得到99.999％以上纯度的食品级二氧化碳，其他杂质气体的含量均符合食品级二氧化碳的生产要求。该工艺流程对原料气中二氧化碳的回收率为72％。
66.实施例3
67.本实施例在于说明采用本发明的提纯方法制备得到的食品级二氧化碳。
68.某电厂燃煤烟气，进气温度为150℃，进气压力2000kpa，气量200标立每小时，其中co2浓度为15.47体积分数％，o2浓度为3.71体积分数％，n2浓度为80.8体积分数％，so2浓度为0.02体积分数％，h2o几乎不含。
69.如图1所示，采用本发明的方法对该锅炉烟气进行二氧化碳提纯。
70.分离膜为溶液致相分离法制备的聚酰亚胺管式膜。
71.进气首先通过除尘分离操作。
72.除尘后的气体1#加压进入膜单元，进行一级膜、二级膜分离操作，其操作压力分别为2000kpa和2500kpa。
73.经过膜分离后的气体2#降温至-55℃进入脱水脱硫塔，其中操作压力为1000kpa。
74.塔顶气3#降温至-80℃进入二氧化碳低温精馏操作单元，操作压力为900kpa。
75.精馏操作后的塔顶气回流至膜单元入口，塔底液相4#为食品级二氧化碳产品。烟气分离过程各阶段气体组成如表3所示。
76.表3
77.编号\组成％co2o2n2so2h2o膜单元入口1#15.473.7180.80.02《10-6
一级膜渗透气49.964.4245.550.07《10-6
二级膜渗透气2#95.490.73.760.05《10-6
脱水脱硫塔顶3#95.5070.7093.7844.6
×
10-6
《10-6
低温精馏塔顶42.05116.32141.628《10-6
《10-6
低温精馏塔底4#99.9996.8
×
10-6
《10-6
5.0
×
10-6
《10-6
78.根据上表3可清晰的看到，采用本发明的技术方案，通过二级二段膜工段，能够有效的将烟气中的氧气和氮气通过膜的选择分离性进行分离，膜单元出口(二级膜渗透气2#)二氧化碳浓度达到95.49％，氧气和氮气的浓度分别降到了0.7％和3.76％，此时的气量约为初始进气量的11％，能够显著降低精馏的操作成本。气体通过脱水脱硫塔可以去除掉大部分的二氧化硫和水，再通过低温精馏，塔底得到99.999％以上纯度的食品级二氧化碳，其他杂质气体的含量均符合食品级二氧化碳的生产要求。该工艺流程对原料气中二氧化碳的回收率为68％。
79.实施例4
80.本实施例在于说明采用本发明的提纯方法制备得到的食品级二氧化碳。
81.某燃煤供热烟气，进气温度为300℃，进气压力2000kpa，气量100标立每小时，其中co2浓度为13.2体积分数％，o2浓度为4.6体积分数％，n2浓度为75.1体积分数％，so2浓度为0.6体积分数％，h2o浓度为6.5体积分数％。
82.如图1所示，采用本发明的方法对该锅炉烟气进行二氧化碳提纯。
83.分离膜为热致相分离法制备的金属有机骨架材料中空纤维膜。
84.进气首先通过除尘分离操作。
85.除尘后的气体1#加压进入膜单元，进行一级膜、二级膜、三级膜分离操作，其操作压力分别为2000kpa、2000kpa和1000kpa。
86.经过膜分离后的气体2#降温至-70℃进入脱水脱硫塔，其中操作压力为200kpa。
87.塔顶气3#降温至-120℃进入二氧化碳低温精馏操作单元，操作压力为150kpa。
88.精馏操作后的塔顶气回流至膜单元入口，塔底液相4#为食品级二氧化碳产品。烟气分离过程各阶段气体组成如表4所示。
89.表4
90.编号\组成％co2o2n2so2h2o膜单元入口1#13.24.675.10.66.5一级膜渗透气29.35.7255.451.458.08二级膜渗透气61.324.6923.793.576.63三级膜渗透气2#96.290.451.161.470.63脱水脱硫塔顶3#97.8720.5931.5358.6
×
10-5
《10-6
低温精馏塔顶23.64221.27355.085《10-6
《10-6
低温精馏塔底4#99.9992.6
×
10-4
2.1
×
10-6
9.5
×
10-5
《10-6
91.根据上表4可清晰的看到，采用本发明的技术方案，通过三级二段膜工段，能够有效的将烟气中的氧气和氮气通过膜的选择分离性进行分离，膜单元出口(三级膜渗透气2#)二氧化碳浓度达到96.29％，氧气和氮气的浓度分别降到了0.45％和1.16％，此时的气量约为初始进气量的10％，能够显著降低精馏的操作成本。气体通过脱水脱硫塔可以去除掉大部分的二氧化硫和水，再通过低温精馏，塔底得到99.999％以上纯度的食品级二氧化碳，其他杂质气体的含量均符合食品级二氧化碳的生产要求。该工艺流程对原料气中二氧化碳的回收率为70％。
92.实施例5
93.本实施例在于说明采用本发明的提纯方法制备得到的食品级二氧化碳。
94.某锅炉燃烧烟气，进气温度为150℃，进气压力1500kpa，气量100标立每小时，其中co2浓度为12.7体积分数％，o2浓度为6.3体积分数％，n2浓度为75.7体积分数％，so2浓度为0.4体积分数％，h2o浓度为4.9体积分数％。
95.如图1所示，采用本发明的方法对该锅炉烟气进行二氧化碳提纯。
96.分离膜为溶液致相分离法制备的金属有机骨架材料中空纤维膜。
97.进气首先通过除尘分离操作。
98.除尘后的气体1#加压进入膜单元，进行一级膜分离操作，其操作压力为5000kpa。
99.经过膜分离后的气体2#降温至-50℃进入脱水脱硫塔，其中操作压力为400kpa。
100.塔顶气3#降温至-90℃进入二氧化碳低温精馏操作单元，操作压力为350kpa。
101.精馏操作后的塔顶气回流至膜单元入口，塔底液相4#为食品级二氧化碳产品。烟气分离过程各阶段气体组成如表5所示。
102.表5
103.编号\组成％co2o2n2so2h2o膜单元入口1#12.76.375.70.44.9一级膜渗透气2#55.845.1833.970.984.03脱水脱硫塔顶3#57.7275.59136.6823.3
×
10-5
《10-6
低温精馏塔顶31.8679.01259.121《10-6
《10-6
低温精馏塔底4#99.999《10-6
《10-6
8.7
×
10-5
《10-6
104.根据上表5可清晰的看到，采用本发明的技术方案，通过一级膜工段，能够有效的将烟气中的氧气和氮气通过膜的选择分离性进行分离，膜单元出口(一级膜渗透气2#)二氧化碳浓度达到55.84％，氧气和氮气的浓度分别降到了5.18％和33.97％，此时的气量约为初始进气量的12％，能够显著降低精馏的操作成本。气体通过脱水脱硫塔可以去除掉大部分的二氧化硫和水，再通过低温精馏，塔底得到99.999％以上纯度的食品级二氧化碳，其他杂质气体的含量均符合食品级二氧化碳的生产要求。该工艺流程对原料气中二氧化碳的回收率为54％。
105.实施例6
106.本实施例在于说明采用本发明的提纯方法制备得到的食品级二氧化碳。
107.某燃煤供热烟气，进气温度为100℃，进气压力200kpa，气量50标立每小时，其中co2浓度为15.03体积分数％，o2浓度为3.32体积分数％，n2浓度为75.58体积分数％，so2浓度为0.06体积分数％，h2o浓度为6.01体积分数％。
108.如图1所示，采用本发明的方法对该锅炉烟气进行二氧化碳提纯。
109.分离膜为热致相分离法制备的金属有机骨架材料平板膜。
110.进气首先通过除尘分离操作。
111.除尘后的气体1#加压进入膜单元，进行一级膜、二级膜、三级、四级、五级膜分离操作，其操作压力分别为200kpa、200kpa、200kpa、200kpa和500kpa。
112.经过膜分离后的气体2#降温至-50℃进入脱水脱硫塔，其中操作压力为300kpa。
113.塔顶气3#降温至-80℃进入二氧化碳低温精馏操作单元，操作压力为250kpa。
114.精馏操作后的塔顶气回流至膜单元入口，塔底液相4#为食品级二氧化碳产品。烟气分离过程各阶段气体组成如表6所示。
115.表6
116.编号\组成％co2o2n2so2h2o膜单元入口1#15.033.3275.580.066.01一级膜渗透气25.884.2762.020.17.73二级膜渗透气37.14.749.560.148.5三级膜渗透气52.414.5334.680.198.19四级膜渗透气78.762.7713.240.225.01五级膜渗透气2#95.520.782.110.171.42脱水脱硫塔顶3#96.5940.9232.4832.7
×
10-5
《10-6
低温精馏塔顶42.05415.70142.244《10-6
《10-6
低温精馏塔底4#99.9993.0
×
10-5
《10-6
2.9
×
10-5
《10-6
117.根据上表6可清晰的看到，采用本发明的技术方案，通过五级二段膜工段，能够有
效的将烟气中的氧气和氮气通过膜的选择分离性进行分离，膜单元出口(五级膜渗透气2#)二氧化碳浓度达到95.52％，氧气和氮气的浓度分别降到了0.78％和2.11％，此时的气量约为初始进气量的14％，能够显著降低精馏的操作成本。气体通过脱水脱硫塔可以去除掉大部分的二氧化硫和水，再通过低温精馏，塔底得到99.999％以上纯度的食品级二氧化碳，其他杂质气体的含量均符合食品级二氧化碳的生产要求。该工艺流程对原料气中二氧化碳的回收率为86％。
118.对比例1
119.按照与实施例1相同的方法对某锅炉燃烧烟气进行提纯，所不同之处在于：没有采用膜单元。烟气分离过程各阶段气体组成如表7所示。
120.表7
[0121][0122][0123]
根据上表7可清晰的看到，采用本发明的技术方案，气体通过脱水脱硫塔可以去除掉大部分的二氧化硫和水，再通过低温精馏，塔底得到91.529％纯度的二氧化碳，不符合食品级二氧化碳的生产要求。该工艺流程对原料气中二氧化碳的回收率为34％。
[0124]
对比例2
[0125]
按照与实施例1相同的方法对某锅炉燃烧烟气进行提纯，所不同之处在于：脱水脱硫塔和低温精馏塔的温度较高，分别为-30℃和-50℃。烟气分离过程各阶段气体组成如表8所示。
[0126]
表8
[0127]
编号\组成％co2o2n2so2h2o膜单元入口1#12.76.375.70.44.9一级膜渗透气28.087.9456.860.956.17二级膜渗透气59.76.925.552.495.36三级膜渗透气2#96.560.661.241.030.51脱水脱硫塔顶3#97.0270.6631.2461.0350.029低温精馏塔顶85.3215.0999.581.23
×
10-4
《10-6
低温精馏塔底4#98.7779.81
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1.190.043
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根据上表8可清晰的看到，采用本发明的技术方案，通过三级二段膜工段，能够有效的将烟气中的氧气和氮气通过膜的选择分离性进行分离，膜单元出口(三级膜渗透气2#)二氧化碳浓度达到96.56％，氧气和氮气的浓度分别降到了0.66％和1.24％，此时的气量约为初始进气量的10％，能够显著降低精馏的操作成本。在当前条件下，气体通过脱水脱硫塔对水和二氧化硫的脱除效果较差，再通过低温精馏，塔底得到98.777％纯度的二氧化碳，不符合食品级二氧化碳的生产要求。该工艺流程对原料气中二氧化碳的回收率为58％。
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以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种食品级二氧化碳的提纯方法，其特征在于，所述的方法包括：(1)将烟气通过膜单元进行分离处理；(2)将经所述膜单元的透过侧的气体经降温处理后进入脱水脱硫塔；(3)将经步骤(2)后的气体再次降温处理后进入低温精馏塔，得到食品级二氧化碳。2.根据权利要求1所述的提纯方法，其中，所述烟气的温度为100-500℃，压力为100-2000kpa；优选地，压力为200-2000kpa。3.根据权利要求1所述的提纯方法，其中，所述膜单元的正压侧的压力为200-5000kpa，所述膜单元的透过侧的压力低于所述膜单元的正压侧的压力；和/或，在步骤(2)中，经所述膜单元的透过侧的气体中的二氧化碳纯度达到95％以上。4.根据权利要求1所述的提纯方法，其中，所述膜单元选自平板、中空纤维和管式膜中的一种或多种；和/或，所述膜单元的材质选自聚砜、聚醚砜、聚酰亚胺、聚丙烯、聚乙烯、合成树脂、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚醚醚酮、聚苯并咪唑、聚二甲基硅氧烷、嵌段共聚物、醋酸纤维素、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、二氧化硅、沸石分子筛、碳分子筛和金属有机骨架材料中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的提纯方法，其中，所述脱水脱硫塔的温度为-70℃至-40℃，压力为100-2000kpa；优选地，所述脱水脱硫塔的温度为-70℃至-50℃，压力为300-2000kpa。6.根据权利要求1所述的提纯方法，其中，所述低温精馏塔的温度为-120℃至-70℃，压力为100-2000kpa；优选地，所述低温精馏塔的温度为-120℃至-80℃，压力为200-2000kpa。7.根据权利要求1所述的提纯方法，其中，所述烟气选自锅炉燃烧烟气、燃煤供热烟气或电厂燃煤烟气；和/或，所述烟气含有co2、o2和n2，且以所述烟气的总体积为基准，co2的含量为5-30体积分数％，o2的含量为1-10体积分数％，n2的含量为30-90体积分数％；优选地，以所述烟气的总体积为基准，co2的含量为12.7-15.47体积分数％，o2的含量为3.32-6.3体积分数％，n2的含量为75.1-80.8体积分数％。8.根据权利要求1-7中任意一项所述的提纯方法，其中，所述的方法还包括将所述烟气进入所述膜单元之前进行除尘处理。9.一种由权利要求1-8中任意一项所述的提纯方法提纯得到的食品级二氧化碳。10.根据权利要求9所述的食品级二氧化碳，其中，所述食品级二氧化碳为液态，纯度≥99.999％。

技术总结
本发明涉及食品加工技术领域，公开了一种食品级二氧化碳及其提纯方法。所述的方法包括：(1)将烟气通过膜单元进行分离处理；(2)将经所述膜单元的透过侧的气体经降温处理后进入脱水脱硫塔；(3)将经步骤(2)后的气体再次降温处理后进入低温精馏塔，得到食品级二氧化碳。本发明解决了传统二氧化碳提纯工艺能耗高、回收率低的难题，同时能够提高食品级二氧化碳的纯度，还能够显著提高二氧化碳的回收率。率。率。


技术研发人员：郗仁杰 魏昕 杨芳芳 丁黎明
受保护的技术使用者：中石化（北京）化工研究院有限公司
技术研发日：2022.03.25
技术公布日：2023/10/8