四川美丰梅赛尔气体产品有限公司二氧化碳回收建设项目
食品级液体二氧化碳
技术方案
四川晨光工程设计院
2013年3月
1 概述
根据贵公司的询标文件要求，结合我设计院近年来的工程设计经验，特制定该技术方案。

本技术方案在传统工艺流程基础上进行重大优化设计，采用我院独特的具有成熟业绩的液化工艺流程和技术，整个装置投资成本大幅降低，同时运行维护方便。

技术方案编制依据：业主提供的《工程设计与服务询标书》、原料气指标、产品标准和相关的设计资料。

2 方案的编制依据
装置规模：10万吨/年食品级液体二氧化碳
年操作时间：7200小时
产品品种：食品级液体二氧化碳
产品指标：执行《食品添加剂液体二氧化碳》GB 10621-2006 、ISBT。

3 技术方案
3.1工艺流程说明
根据业主相关资料可知，本项目二氧化碳的气源有两种，即合成氨装置尾气与硝铵装置尾气。

两种气源的二氧化碳含量都达到了99.5%以上，其他杂质含量很低，适合生产食品级二氧化碳。

气源进入界区后由3台二氧化碳压缩机（2开1备）压缩，压缩到较高压力后进入硅胶干燥器干燥，除去水分。

干燥后的气源再进入吸附塔，除去其余非二氧化碳成分。

此时的气体就已净化达标，温度约在100℃
左右。

然后进入循环水冷却器降温，降温至40℃左右。

降温后的气体经节流膨胀至分离器储槽，此时二氧化碳完成部分液化，常温液体二氧化碳根据需要一部分从分离器储槽底部经过滤器过滤后送至汇流排充瓶，另一部分通过再次节流膨胀进入低温储槽，生成低温液体二氧化碳，再由低温液体二氧化碳转运泵送至液体二氧化碳球罐，然后再由充装泵送去充装槽车。

CO2
充瓶
食品级液体二氧化碳流程框图
3.2 工艺特点
本工艺方案与传统工艺技术相比，有明显的特点与优势。

众所周知，要使气体液化，就要从两个方面着手，一方面加大其压力，另一方面降低其温度。

传统二氧化碳液化流程均采用较低的压力和较低的温度，必须设置氨冷系统。

而本方案则完全不需要氨冷系统，根据二氧化碳工艺介质特性，通过节流膨胀就能得到常温的液体二氧化碳和低温的液体二氧化碳。

整个装置工艺流程简洁，操作维护方便，综合经济效益最佳。

3.3重点设备选型
本方案主要设备二氧化碳压缩机、低温球罐。

根据业主提供的资料，本项目的气源来自两部分，合成氨系统尾气和硝铵系统尾气。

其中合成氨系统二氧化碳约4500Nm3/h,硝铵系统二氧化碳约4200 Nm3/h，而且可能会出现只有合成氨尾气一种气源的情况，因此选择3台4500Nm3/h的无油螺杆压缩机，2开1备，若只有一种气源的情况下则改为1开2备，充分考虑负荷和能耗的合理分配和控制。

主要工艺设备表
3.4 总图布置与运输
总图布置分为四个部分，一个是压缩机厂房，内设3台压缩机；二是净化、液化装置，此部分露天布置在压缩机厂房的西边；三是球罐区，由3个球罐组成，布置在压缩机厂房南边；四是充装间，充装间布置在净化液化装置的北面，其内布置一套汇流排，一个空瓶间一个实瓶间；五是汽车衡，汽车衡共两台，布置在装置区主干道靠东侧。

整个总图布置充分考虑了二氧化碳的充装和运输的方便。

装置中间是一条15m宽的公路，槽车和货车从西边进入，货车可直接停靠在充瓶间旁装卸货，槽车则停靠在汽车衡上进行充装，充装完毕后直接从东边大门开出。

生产区和罐区则在整个装置的南边，使之和北面的停车场、综合楼进行功能分区布置，人员操作维护安全方便。

3.5采用的规范和标准
《化工工艺设计施工图内容和深度统一规定》
HG/T20519-2009
《化工装置管道布置设计规定》HG/T20549-1998
《化工装置设备布置设计规定》HG20546-92
《压力管道规范工业管道》GB/T20801-2006
《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB50236-11 《设备及管道保温设计导则》GB8175-1987
《设备及管道保温技术通则》GB4272-1992
《工业设备及管道绝热工程设计规范》GB50264-1997
《工业设备及管道绝热工程施工及验收规范》GBJ126-1999
《设备及管道保冷设计导则》GB/T15586-1995
《设备及管道保冷技术通则》GB/T11790-1996
《工业金属管道设计规范》GB50316-2000
《工业金属管道工程施工验收规范》GB50235-2008
《食品添加剂液体二氧化碳》GB 10621-2006
4 自控方案
为确保整个生产装置长期安全、稳定而连续运行，本项目自控设计采用先进的集散控制系统（DCS）对整个装置进行控制、监视（可根据业主要求做PLC）。

它与常规仪表控制相比，具有更先进的算术，逻辑运算及控制功能和数据处理功能，具有工艺流程图显示、工艺参数显示以及趋势记录等功能，主要工艺参数、程序控制阀门状态和动设备状态等都在计算机输出端及时显示，对一些重要参数进行串级、比值、分程及单回路调节，参与经济核算的参数要进行累积存储，并按生产要求编制和打印各类报表。

此外还设有故障事件在屏幕上显示和打印、声光信号警示操作人员。

本系统设计能与上位机的通讯联网，使生产管理人员及时得到相关生产信息，实现全厂生产的统一调度和管理。

硬件配置有控制站、操作站、工程师站、打印机等。

5土建
5.1设计原则
建筑物的平面布置、空间划分应充分满足工艺生产操作、检修和总图运输的要求。

采用符合我国国情的新结构、新技术、优化设计方案，在国家法令、政策、标准、规范的允许范围内，认真考虑该项目的技术经济指标，使其达到先进水平。

5.2 建筑结构方案
基础设计：基础尽量采用天然地基，对有腐蚀的地基采用专用涂料作防腐处理；对有可能泄漏剧毒物质的地面作防渗处理。

上部结构：框架为混凝土现浇结构，排架为预制大型层面板，钢筋混凝土折浅层架等均选用国家统一标准。

压缩车间：轻钢厂房。

综合楼：砖混结构。

罐区：混凝土基础。

充装站：砖混结构。

主要建构筑物一览表
6 公用工程
本工程给排水设计包括新鲜水水源、给排水系统、循环水、消防水及管网。

6.1 生活水系统
由业主指定接入装置界区交接点。

生活水设计参数为：
供水量：0.5 m3/h
供水压力：0.30MPa
供水温度：常温
6.2 循环冷却水系统
根据业主要求，本工程原水以管道形式从园区接入，装置内设计一套循环冷却水装置。

其循环水设计参数为：
循环水量100 m3/h
供水温度32℃
回水温度37℃
供水压力0.35MPa
回水压力0.25 MPa
6.3 仪表空气
仪表空气可由原装置区通过管道的形式供给，本项目界区内设置一仪表空气缓冲罐。

仪表空气设计参数为：
供气压力：0.7MPa，无油无水
露点温度：≤-16.2℃
6.4供配电
本项目电源引自公司附近变电站，厂区内部只需建设配电室，内设变压器、配电柜，能满足本项目需要。

7 外管
本项目的外管从厂区的污水处理站处接入。

管廊宽度为3米，设计外形保持和原管廊一致。

8 分析化验
本项目在操作室内设有分析化验室，专为食品级液体二氧化碳产品提供分析化验。

设有二氧化碳取样钢瓶、L型二氧化碳测定仪，比色管，气体流量计，气象色谱仪，滴定池，分析天平等设备。