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2 常温精脱硫新技术[2]在食品CO2中的应用
国际标准要求食品CO2 的总硫小于0.1ppm，否则生产的饮料发生臭味、混浊，曾经出现大批贮存的饮料变质的严重质量事故；应用于工业焊接时，如硫含量超标易发生起泡现象，降低材料的机械强度。在CO2气体中脱除微量硫化物（如H2S、COS为几个到几百ppm）时，CO2浓度高达~97%即97万ppm，由于竞争吸附与平衡制约（水解反应为COS+H2S=H2S+CO2）的原因，大大制约了水解催化剂的COS转化率与精脱硫剂的脱除H2S效果，故精脱硫一直是食品CO2生产中的一大难题。
自1991年以来我中心先后开发了多种常温精脱硫剂和JTL－1常温精脱硫新工艺，并在甲醇、合成氨工业中应用，取得了显著的效果。在此基础上，我们针对CO2气体中上述精脱硫问题，进行了大量的研究工作，并结合工业应用取得的数据进行反复分析，较好地解决了这一难题，并很快在国内30余家应用，均取得了满意的效果。下面介绍食品CO2中的精脱硫工艺、原理及应用情况。
2.1 食品CO2精脱硫新工艺的介绍
CO2原料气一般是由氮肥厂脱碳系统解吸而来，温度较低（10~50℃），原料气中硫化物为H2S与COS，因而传统的高温精脱硫工艺不适用。CO2气体中传统的干法脱硫方法是采用普通活性炭、氧化铁或其它混合型脱硫剂，它们的脱硫精度差（<1ppm），硫容低，不能达到精脱硫指标。早先也有采用优质的活性碳对H2S、COS进行吸附----解吸再生方法，可以达到精脱硫指标，但存在穿透吸附硫容低，再生频繁，需要热源，操作复杂，污染环境等缺点，因而逐渐被常温精脱硫新技术代替，最多采用的是JTL-1常温精脱硫新工艺。
CO2原料气经气水分离器后首先进入第一脱硫塔（装填T103型活性炭精脱硫剂），将H2S脱至<0.03ppm，然后经加热器提温至40~100℃，进入水解塔（装填T504型水解催化剂），将COS通过水解反应（COS＋H2O = H2S＋CO2）转化成H2S，出口COS<0.03ppm，工艺气经降温后进入第二脱硫塔（装填T103型活性炭精脱硫剂），将水解转化的H2S脱至＜0.03ppm，从而保证精脱硫系统出口总硫（H2S+COS）＜0.06 ppm。
该工艺具有如下的特点：
1．调整T504水解催化剂的配方，开发了能抗高浓度CO2的干扰，专用于食品CO2的T504水解催化剂，使其既能达到高的COS转化率（出口气中COS<0.03ppm），寿命又能大大延长，目前可达二年以上。
2．开发了食品CO2专用的T103型精脱硫剂，它在CO2气体中的原粒度精脱硫容可达10~20％（出口H2S＜0.03ppm），使用时间也可达１～２年。
该工艺开车时间短，能耗低，无需再生，操作简单，对环境不造成任何污染，可保证CO2生产长周期稳定运行。
2.2 JTL-1常温精脱硫新工艺的工业应用
2.2.1 上海泾福气体有限公司是专门生产高纯度的食品级CO2、干冰及下游产品的公司。该公司曾用铁屑加木屑的传统脱硫剂进行粗脱，再以吸附剂进行精脱，但其价格较贵，且再生频繁，污染环境效果一直不理想。故该公司决定在新系统中采用JTL－1常温精脱硫新工艺（T504型水解催化剂串T103精脱硫剂），并已于1995年1月开车成功。
该公司食品级CO2生产工艺如下：
煤造气 脱硫 变换 水洗 压缩 粗脱硫 除臭
加热器 T504水解塔 水冷器 T103 分子筛塔 贮槽
主要指标及参数为：
进水解塔气量1500m3/h，压力2.0MPa ，进除臭塔CO2气体中COS 15~30ppm，要求CO2产品气中H2S<0.10ppm，COS<0.10ppm。生产测定数据见表3。
表3 工艺参数及测定数据[3]
日期
96年
| CO2流量（Nm3/h）
| 水解
温度（℃）
| 硫含量，10-6
| 备注
| 进水解塔
| 出精脱硫塔
| COS
| H2S
| COS
| H2S
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| 2月
| 1500
| 65~70
| 32
| <0.1
| <0.1
| <0.1
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| 3月
| 1500
| 70~75
| 28
| <0.1
| <0.1
| <0.1
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| 4月
| 1500
| 75
| 25
| <0.1
| <0.1
| <0.1
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| 5月
| 1500
| 75
| 30
| <0.1
| <0.1
| <0.1
|
| 6月
| 1500
| 75
| 24
| <0.1
| <0.1
| <0.1
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| 7月
| 1500
| 80
| 22
| <0.1
| <0.1
| <0.1
| 7月8日，80℃
| 8月
| 1500
| 80
| 20
| <0.1
| <0.1
| <0.1
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| 9月
| 1500
| 80
| 24
| <0.1
| <0.1
| <0.1
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| 10月
| 1500
| 80
| 25
| <0.1
| <0.1
| <0.1
| 停车5~7天
| 11月
| 1500
| 80
| 30
| <0.1
| <0.1
| <0.1
| 停车8~10天
| 该公司食品CO2新系统开车以来，精脱硫系统运行稳定。系统出口达到精脱硫指标，即H2S＜0.1×10-6，COS<0.1×10-6，总硫＜0.1×10-6。 T504水解剂的寿命已达2年以上，高于原设计值（6个月），取得了满意的使用效果。美国可口可乐及百事可乐国际集团公司多次对产品定时或随机抽样，结果表明产品合格，质量稳定，并颁发了认可证书。精脱硫系统的使用也取得了显著的经济效益，以前该公司曾向美国公司询价需30万美元，采用JTL-1新工艺，催化剂与设备的费用才30万元人民币，使得投资大大下降。由于该系统正常运行，保证了生产的稳定，从而达到增产的目的，扣除催化剂费用及其它费用，年效益为26万元以上。
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