| 摘要：该文介绍了由抗高CO2竞争吸附干扰的、专用于食品CO2的T504水解催化剂与T103硫化氢精脱硫剂组成的JTL-1常温精脱硫新工艺在食品CO2中十年的工业应用以及THC-1脱烃催化剂的小试研究数据与首次工业应用结果。 关键词：食品CO2 精脱硫 脱烃催化剂 工业应用
1 前言
食品CO2是近年来发展迅速的行业，可用于饮料、烟丝膨化、超临界萃取、蔬菜保鲜等领域，传统的食品CO2主要用于饮料行业，由于应用领域的迅速拓展，目前用于饮料行业的仅占食品CO2总销量的30~40%。据一外国公司介绍，中国的饮料人均年需求量为美国的1/2.5，而中国的人口则是美国的5倍，因此中国饮料行业的年销售量应该是美国的12.5倍。据了解，美国用于饮料行业的食品CO2年销售量为约320万吨，保守的估算中国食品CO2的年需求量将可能会超过1000万吨，因此尚有很大的发展空间。过去中国的食品CO2标准很粗放，借与国际接轨，以求高的效益，现在很多食品CO2厂都开始执行国际饮料技术协会规定的质量标准（见表1）。
由表1可知，食品CO2的国际标准十分苛刻，指标共有22项，其纯度要求很高；杂质的含量很低，均为10-6(ppm)或10-9(ppb)级。食品CO2的原料气主要来自氮肥厂、石灰窑厂、发酵厂，由于氮肥厂的气源稳定，故外国公司乐意采用。我中心长期从事化肥催化剂与气体净化剂的研究，10年前就将开发的JTL-1常温精脱硫新工艺（即“夹心饼”新工艺）应用于食品CO2工业并跟踪该工业的发展，结合我国中小氮肥厂煤制原料气的特点，认为上述22项指标中最苛刻的是：
• 总硫（H2S+COS+CS2）≤0.1×10-6
• 苯含量≤0.02×10-6（即20ppb）
• 总烃含量（以CH4计）≤50×10-6（其中CH4≤30×10-6）
表2是我们调查食品CO2厂的原料气（来自以煤为原料的中小氮肥厂）或精制气中总硫、总烃与苯含量的数据，结果表明：
1）原料气中H2S含量波动很大，为1~500×10-6，决定于原料煤种，变换气中有无脱硫（湿法或湿法加干法）工段。
2）原料气中有机硫主要为COS，CS2含量在极大部份厂中可以忽略，COS含量为2~15×10-6，主要决定于原料煤种。总硫比食品CO2国际标准的指标（≤0.1ppm）高50~5000倍。
3）原料气中苯含量为2000~10000×10-9，比国际标准≤20×10-9超过100~500倍，总烃为800~3000×10-6，比国际标准≤30×10-6超过40~150倍。
4）表中Ｅ厂与Ｆ厂已设有JTL-1常温精脱硫新工艺，精制气中总硫含量仍超标，经调查系CO2负荷显著超标或精脱硫工段操作不当所引起。
综上所述，以中小氮肥厂的CO2原料气生产食品CO2时，精脱硫与脱苯脱烃的任务都相当艰巨，本文简要叙述我中心开发的常温精脱硫新技术与THC-1脱烃催化剂在食品CO2中的工业应用。
表1 食品CO2的国际质量标准[1]
序号
| 名称
| 控制指标
| 1
| 纯度（CO2）
| ≥99.92%
| 2
| 气味
| 无异味
| 3
| 气味和口味
| 水溶液中无异常气味和口味
| 4
| 水份
| ≤15ppm
| 5
| 总硫
| ≤0.1ppm
| 6
| 总挥发性碳氢化合物
| ≤50 ppm
(其中甲烷≤30ppm)
| 7
| 氧
| ≤30ppm
| 8
| 氨
| ≤2.5ppm
| 9
| 氮氧化物（NO+NO2）
| ≤2.5ppm
| 10
| 一氧化碳 (CO)
| ≤10ppm
| 11
| 氧硫化碳 ( COS)
| ≤0.1ppm
| 12
| 硫化氢 ( H2S)
| ≤0.1ppm
| 13
| 二氧化硫 ( SO2)
| ≤1.0ppm
| 14
| 不挥发残余物
| ≤10ppm
| 15
| 油份
| 不得检出
| 16
| 酸度
| 符合检验
| 17
| 磷化氢
| ≤0.3ppm
| 18
| 非挥发性残余物
| ≤10ppm
| 19
| 非挥发有机残余物
| ≤5ppm
| 20
| 乙醛
| ≤0.2ppm
| 21
| 芳香化合物，苯
| ≤0.02ppm（即20ppb）
| 22
| 水溶液外观
| 无色或无浊度
|
表2 食品CO2原料气（来自氮肥厂）、精制气中硫化物、
总烃与苯的含量（单位均为10-6）
厂名
| 气体
种类
| 硫 化 物
| 总 烃
(以CH4计）
| 苯
（10-9）
| 备 注
| H2S
| COS
| CS2
| A
| 原料气
| 300~400
| 10~15
| <0.1
| 未测
| 未测
|
| B
| 原料气
| 129
| 1.8
| 未测
| 760
| 2800
|
| C
| 原料气
| 总硫 7×10-6
| 2000
| 10000
|
| D
| 原料气
| 1.2
| 4.2
| 0.07
| 3020
| 5900
|
| E
| 精制气
| 总硫<0.3
| 100
| 2300
| 应用JTL-1精脱硫,但负荷超过２倍
| F
| 精制气
| 总硫0.4
| <20
| 60
| 应用JTL-1精脱硫,已２年未及时更换
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