一种电子级超纯二氧化碳的生产系统技术方案

本实用新型专利技术属于气体生产领域，特别涉及一种电子级超纯二氧化碳的生产系统。该生产系统主要包括：二氧化碳脱硫罐(F1)，回热器(E1)，加热器(EH1)，催化转化炉(F2)，水冷却器(WE2)，再生式干燥器，原料二氧化碳过冷器(RU1)，第一级汽提塔(C1)，第一级汽提塔冷凝器(RU2)，塔顶分离器(G1)，C1塔底再沸器(E2)，第二级汽提塔(C2)，第二级汽提塔冷凝器(RU3)，塔顶分离器(G2)，产品二氧化碳过冷器(RU4)，电子级超纯二氧化碳液体贮罐(CG3)，C2塔底再沸器(EH3)，以及用于连接各设备的若干阀门与管线。本实用新型专利技术所提供的电子级超纯二氧化碳的生产系统及其产品可得到广泛应用，具有良好的市场前景。

A Production System of Electronic Ultra Pure Carbon Dioxide

【技术实现步骤摘要】
一种电子级超纯二氧化碳的生产系统
本技术属于气体生产领域，特别涉及一种电子级超纯二氧化碳的生产系统。
技术介绍
众所周知，二氧化碳主要用于碳酸饮料、气体保护焊、三次采油、超临界流体萃取、气肥、保解、烟丝膨化等，其用量及应用范围都在逐年扩大，由此可见，二氧化碳的分离提纯技术显得尤为重要。二氧化碳的分离提纯技术是CO2化学发展的基础，也是化工领域亟需发展的关键问题之一。随着电子、化工等行业的快速发展，二氧化碳在化工、电子、冶金、食品、机械等领域获得了广泛的应用，与此同时，对高纯二氧化碳的需求量也急剧增大。其中，随着超大规模集成电路的制造技术的进步，特别是在对电子元件清洗的工艺中，相应地对二氧化碳的纯度提出了更高的要求。在常规工业级或食品级二氧化碳的制备方法中，通常采用脱硫剂以降低产品中的硫含量，并以分子筛吸附水分，部分企业还通过单塔精馏塔顶排放不凝的氧氮气体。此外，食品级二氧化碳通常需要使用贵金属催化剂以燃烧降低二氧化碳中的碳氢化合物含量，然而，这些装置所生产的二氧化碳产品均是从精馏塔的下部获得，因而具有较多的高沸点杂质，从而导致由这些现有技术制得的二氧化碳产品的纯度往往达不到电子级的纯度。目前，国内对于二氧化碳产品的最高标准为GB1886.228-2016《食品安全国家标准/食品添加剂/二氧化碳》。该标准对于食品级CO2规定了“感官要求3项、理化指标18项”，共计21项指标(折算后要求CO2纯度≥99.9％)。然而，电子行业对CO2的34项指标要求中，除了“苯、甲醇、乙醛、环氧乙烷、氯乙烯、氰化氢”6种物质外，已经覆盖了GB1886.228-2016中的其它各项要求，且对CO2总体纯度的要求远远高于该现有标准。因此，研发出一种适于大规模工业化生产的电子级超纯二氧化碳的制备工艺及其相应的系统，成为当今化工研发人员的研究难点与热点之一。
技术实现思路
本技术旨在克服现有技术中存在的上述技术缺陷，并提供一种高效地利用普通工业级或食品级二氧化碳制取电子级超纯二氧化碳的方法及其相应的系统，以满足精密电子工业等领域中大规模使用超纯CO2的需求。因此，本技术提供了一种电子级超纯二氧化碳的生产系统，其包括：带压气态二氧化碳的输入管线3连接至二氧化碳脱硫罐F1的入口，二氧化碳脱硫罐F1的出口通过脱硫后的二氧化碳气体的输出管线4连接回热器E1的预热入口，回热器E1的预热出口依次连接加热器EH1和催化转化炉F2；其中，催化转化炉F2的出口通过脱烃后的二氧化碳气体输出管线6连接所述回热器E1的回收热量入口；所述回热器E1的回收热量出口通过完成热量回收的脱烃后的二氧化碳气体的输出管线7连接水冷却器WE2的二氧化碳入口；所述水冷却器WE2的二氧化碳出口通过脱水前的二氧化碳气体输入管线8连接再生式干燥器的干燥入口，再生式干燥器的干燥出口通过脱水后的二氧化碳气体输出管线9连接原料二氧化碳过冷器RU1的入口，原料二氧化碳过冷器RU1的出口通过过冷后的原料二氧化碳液体输出管线13连接第一级汽提塔C1的顶部的二氧化碳入口；第一级汽提塔C1的塔顶的出口通过含不凝气的粗二氧化碳输出管线15依次连接第一级汽提塔冷凝器RU2和塔顶分离器G1；其中，塔顶分离器G1顶部的出口连接含不凝气的粗二氧化碳气体输出管线16，塔顶分离器G1底部出口通过粗二氧化碳液体输出管线17连接第一级汽提塔C1的塔顶的回流入口；第一级汽提塔C1的塔釜的出口连接液体粗CO2输出管线，其被分为两路：第一路液体粗CO2输出管线连接至第一级汽提塔C1的塔釜入口，并且所述第一路液体粗CO2输出管线上连接有C1塔底再沸器E2；第二路液体粗CO2输出管线18连接至第二级汽提塔C2的中部的二氧化碳入口；第二级汽提塔C2的塔顶的出口通过气体CO2输出管线依次连接第二级汽提塔冷凝器RU3和塔顶分离器G2；其中，塔顶分离器G2顶部的出口连接含不凝气的气相二氧化碳的输出管线，塔顶分离器G2底部回流出口连接至第二级汽提塔C2的塔顶回流入口，塔顶分离器G2底部产品出口通过液相超纯二氧化碳输出管线19连接产品二氧化碳过冷器RU4的入口，产品二氧化碳过冷器RU4的出口通过过冷后的液相超纯二氧化碳输出管线20连接电子级超纯二氧化碳液体贮罐CG3；其中，所述第二级汽提塔C2设置有C2塔底再沸器EH3，所述第二级汽提塔C2的塔釜出口连接含高沸点杂质的液体CO2输出管线22。优选地，在上述电子级超纯二氧化碳的生产系统中，所述过冷后的原料二氧化碳液体输出管线13依次通过节流阀、原料二氧化碳液体输入管线14连接至所述第一级汽提塔C1的顶部的二氧化碳入口。上述电子级超纯二氧化碳的生产系统可用于实施一种电子级超纯二氧化碳的生产方法，其包括以下步骤：将带压气态二氧化碳输入至二氧化碳脱硫罐F1中，二氧化碳脱硫罐F1输出脱硫后的二氧化碳气体；所述脱硫后的二氧化碳气体先进入回热器E1中预热，再进入加热器EH1加热至300～500℃，然后进入催化转化炉F2，催化转化炉F2输出脱烃后的二氧化碳气体；所述脱烃后的二氧化碳气体先进入回热器E1中回收热量，再进入水冷却器WE2，然后进入再生式干燥器，再生式干燥器输出脱水后的二氧化碳气体；所述脱水后的二氧化碳气体进入原料二氧化碳过冷器RU1，原料二氧化碳过冷器RU1输出过冷后的原料二氧化碳液体；所述过冷后的原料二氧化碳液体经节流为原料二氧化碳液体；所述原料二氧化碳液体进入第一级汽提塔C1的顶部，作为第一级汽提塔回流液；第一级汽提塔C1的塔顶输出含不凝气的粗二氧化碳，所述含不凝气的粗二氧化碳先进入第一级汽提塔冷凝器RU2，再进入塔顶分离器G1；塔顶分离器G1顶部输出含不凝气的粗二氧化碳气体，塔顶分离器G1底部输出粗二氧化碳液体，所述粗二氧化碳液体回流至第一级汽提塔C1的塔顶；第一级汽提塔C1的塔釜输出液体粗CO2，并分流为两部分：第一部分液体粗CO2进入C1塔底再沸器E2蒸发为气体，接着返回第一级汽提塔C1内；第二部分液体粗CO2进入第二级汽提塔C2的中部；第二级汽提塔C2的塔顶输出气体CO2，所述气体CO2先进入第二级汽提塔冷凝器RU3，再进入塔顶分离器G2；塔顶分离器G2顶部输出含不凝气的气相二氧化碳，塔顶分离器G2底部输出液相超纯二氧化碳，其中，一部分液相超纯二氧化碳回流至第二级汽提塔C2的塔顶，另一部分液相超纯二氧化碳经产品二氧化碳过冷器RU4过冷后，输入至电子级超纯二氧化碳液体贮罐CG3中，即得电子级超纯二氧化碳产品；其中，所述第二级汽提塔C2设置有C2塔底再沸器EH3，所述第二级汽提塔C2的塔釜输出含高沸点杂质的液体CO2。值得补充说明的是，在所述催化转化炉F2中，二氧化碳气体中夹带的NO2，NO被分解成氧和氮，同时通过加入过量氧气将二氧化碳气体中的CH4及其它碳氢化合物转换为二氧化碳和水，从而使得脱烃后的二氧化碳气体中的烃的含量降低到一定程度。优选地，在上述电子级超纯二氧化碳的生产系统中，所述脱水后的二氧化碳气体输出管线9被分为两路：其中一路为连接至所述再生式干燥器的再生用的二氧化碳气体输入管线10，其中另一路为连接至所述原料二氧化碳过冷器RU1的入口的待过冷的二氧化碳气体的输入管线11。进一步优选地，在上述电子级超纯二氧化碳的生产系统中，所述再生用的二氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电子级超纯二氧化碳的生产系统，其特征在于，包括：带压气态二氧化碳的输入管线(3)连接至二氧化碳脱硫罐(F1)的入口，二氧化碳脱硫罐(F1)的出口通过脱硫后的二氧化碳气体的输出管线(4)连接回热器(E1)的预热入口，回热器(E1)的预热出口依次连接加热器(EH1)和催化转化炉(F2)；其中，催化转化炉(F2)的出口通过脱烃后的二氧化碳气体输出管线(6)连接所述回热器(E1)的回收热量入口；所述回热器(E1)的回收热量出口通过完成热量回收的脱烃后的二氧化碳气体的输出管线(7)连接水冷却器(WE2)的二氧化碳入口；所述水冷却器(WE2)的二氧化碳出口通过脱水前的二氧化碳气体输入管线(8)连接再生式干燥器的干燥入口，再生式干燥器的干燥出口通过脱水后的二氧化碳气体输出管线(9)连接原料二氧化碳过冷器(RU1)的入口，原料二氧化碳过冷器(RU1)的出口通过过冷后的原料二氧化碳液体输出管线(13)连接第一级汽提塔(C1)的顶部的二氧化碳入口；第一级汽提塔(C1)的塔顶的出口通过含不凝气的粗二氧化碳输出管线(15)依次连接第一级汽提塔冷凝器(RU2)和塔顶分离器(G1)；其中，塔顶分离器(G1)顶部的出口连接含不凝气的粗二氧化碳气体输出管线(16)，塔顶分离器(G1)底部出口通过粗二氧化碳液体输出管线(17)连接第一级汽提塔(C1)的塔顶的回流入口；第一级汽提塔(C1)的塔釜的出口连接液体粗CO2输出管线，其被分为两路：第一路液体粗CO2输出管线连接至第一级汽提塔(C1)的塔釜入口，并且所述第一路液体粗CO2输出管线上连接有C1塔底再沸器(E2)；第二路液体粗CO2输出管线(18)连接至第二级汽提塔(C2)的中部的二氧化碳入口；第二级汽提塔(C2)的塔顶的出口通过气体CO2输出管线依次连接第二级汽提塔冷凝器(RU3)和塔顶分离器(G2)；其中，塔顶分离器(G2)顶部的出口连接含不凝气的气相二氧化碳的输出管线，塔顶分离器(G2)底部回流出口连接至第二级汽提塔(C2)的塔顶回流入口，塔顶分离器(G2)底部产品出口通过液相超纯二氧化碳输出管线(19)连接产品二氧化碳过冷器(RU4)的入口，产品二氧化碳过冷器(RU4)的出口通过过冷后的液相超纯二氧化碳输出管线(20)连接电子级超纯二氧化碳液体贮罐(CG3)；其中，所述第二级汽提塔(C2)设置有C2塔底再沸器(EH3)，所述第二级汽提塔(C2)的塔釜出口连接含高沸点杂质的液体CO2输出管线(22)。...

【技术特征摘要】
1.一种电子级超纯二氧化碳的生产系统，其特征在于，包括：带压气态二氧化碳的输入管线(3)连接至二氧化碳脱硫罐(F1)的入口，二氧化碳脱硫罐(F1)的出口通过脱硫后的二氧化碳气体的输出管线(4)连接回热器(E1)的预热入口，回热器(E1)的预热出口依次连接加热器(EH1)和催化转化炉(F2)；其中，催化转化炉(F2)的出口通过脱烃后的二氧化碳气体输出管线(6)连接所述回热器(E1)的回收热量入口；所述回热器(E1)的回收热量出口通过完成热量回收的脱烃后的二氧化碳气体的输出管线(7)连接水冷却器(WE2)的二氧化碳入口；所述水冷却器(WE2)的二氧化碳出口通过脱水前的二氧化碳气体输入管线(8)连接再生式干燥器的干燥入口，再生式干燥器的干燥出口通过脱水后的二氧化碳气体输出管线(9)连接原料二氧化碳过冷器(RU1)的入口，原料二氧化碳过冷器(RU1)的出口通过过冷后的原料二氧化碳液体输出管线(13)连接第一级汽提塔(C1)的顶部的二氧化碳入口；第一级汽提塔(C1)的塔顶的出口通过含不凝气的粗二氧化碳输出管线(15)依次连接第一级汽提塔冷凝器(RU2)和塔顶分离器(G1)；其中，塔顶分离器(G1)顶部的出口连接含不凝气的粗二氧化碳气体输出管线(16)，塔顶分离器(G1)底部出口通过粗二氧化碳液体输出管线(17)连接第一级汽提塔(C1)的塔顶的回流入口；第一级汽提塔(C1)的塔釜的出口连接液体粗CO2输出管线，其被分为两路：第一路液体粗CO2输出管线连接至第一级汽提塔(C1)的塔釜入口，并且所述第一路液体粗CO2输出管线上连接有C1塔底再沸器(E2)；第二路液体粗CO2输出管线(18)连接至第二级汽提塔(C2)的中部的二氧化碳入口；第二级汽提塔(C2)的塔顶的出口通过气体CO2输出管线依次连接第二级汽提塔冷凝器(RU3)和塔顶分离器(G2)；其中，塔顶分离器(G2)顶部的出口连接含不凝气的气相二氧化碳的输出管线，塔顶分离器(G2)底部回流出口连接至第二级汽提塔(C2)的塔顶回流入口，塔顶分离器(G2)底部产品出口通过液相超纯二氧化碳输出管线(19)连接产品二氧化碳过冷器(RU4)的入口，产品二氧化碳过冷器(RU4)的出口通过过冷后的液相超纯二氧化碳输出管线(20)连接电子级超纯二氧化碳液体贮罐(CG3)；其...

【专利技术属性】
技术研发人员：周大荣，俞健，陈志诚，
申请(专利权)人：上海启元空分技术发展股份有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31