[发明专利]能够供应高纯度二氧化碳的方法

说明书

发明领域

本发明提供一种提供气体的方法。具体地，本发明涉及一种能够供应高纯度二氧化碳(purified carbon dioxide)气体的方法。

发明背景

二氧化碳用于许多工业和家居应用中，许多这些应用要求二氧化碳中不含有各种杂质。不幸的是，通过天然源如气井、化学方法、发酵方法得到的二氧化碳，或者在工业生产中产生的二氧化碳，特别是通过烃类产品燃烧产生的二氧化碳，通常含有杂质量的硫化合物如硫化羰(COS)和硫化氢(H₂S)，氧化产物(oxygenates)如乙醛和醇，以及芳族化合物如苯。当二氧化碳将用于需要高纯度二氧化碳的应用(例如食品和碳酸饮料、医药产品和电子器件的制造和清洁)中时，必须在使用之前，将气流中含有的硫化合物和其它烃杂质减少到非常低的含量。要求的杂质去除水平根据二氧化碳的应用而变化。例如，对于饮料用品，二氧化碳(CO₂)中总硫含量应该低于0.1ppm，芳香烃的含量必须低于0.02ppm。对于电子清洁应用，需要将重烃的含量减小到低于0.1ppm。

从二氧化碳之类的气体中除去硫化合物和烃杂质的各种方法是已知的。例如，授予Lieder等的美国专利第4,332,781号揭示了通过以下步骤除去气流中COS和H₂S的方法：首先，通过使气流与可再生的氧化反应物的水溶液接触来除去烃气流中的H₂S，所述可再生的氧化反应物可以是多价金属离子，例如铁、钒、铜等，从而产生含有COS的气流和含有硫和还原的反应物的水性混合物。

美国专利第5,858,068和6,099,619号揭示了使用银交换的八面沸石和MFI型分子筛除去二氧化碳中的硫、氧和其它杂质，该二氧化碳将用在食品相关的应用中。美国专利第5,674,463号揭示了利用水解和与金属氧化物如氧化铁的反应来除去二氧化碳中的硫化羰和硫化氢杂质。

已经知道，通过使气流与金属氧化物如氧化铜、氧化锌或它们的混合物接触，可以直接除去气流中的硫化合物(例如H₂S)。还知道通过以下步骤可以除去硫杂质：首先在水解催化剂上使COS水解为H₂S，然后通过与金属氧化物反应除去H₂S。

因为许多二氧化碳的终端使用者要求他们所使用的二氧化碳基本不含硫化合物、烃和其它杂质，并且因为天然来源的二氧化碳和工业制造的二氧化碳常含有硫和烃化合物，因此人们仍在寻找能够基本上完全除去二氧化碳气流中的硫和烃化合物，且同时不会将其它杂质引入二氧化碳中的经济且有效的方法。也在寻找对各种杂质的低成本的分析方法。而且，人们也在寻找向制造过程提供高纯度二氧化碳的可靠方法。本发明提供一种简便且有效的方法而实现这些目的。

发明概述

在一个实施方式中，本发明提供一种能够供应直接用于需要纯化的气体的操作过程的高纯度气体(例如二氧化碳)的方法，该方法包括将二氧化碳由生产设施输送到需要使用高纯度二氧化碳的场所，使二氧化碳通过各种纯化装置除去硫化合物、氧化产物和芳族化合物之类的杂质，使用至少一种分析仪器分析高纯度二氧化碳的杂质情况，并将符合产品纯度要求的高纯度二氧化碳的一部分引入操作过程中。

在一个实施方式中，本发明的方法使使用者可以在远程场所直接使用。另外，高纯度二氧化碳的至少一部分可用于后备储存。

本发明的方法包括从生产设备提供二氧化碳，使二氧化碳通过各种装置，以除去硫和烃(包括氧化产物和芳族化合物)之类的杂质，提供给分析装置以保证二氧化碳的纯度，并将高纯度二氧化碳供给制造过程中。该方法还包括使高纯度二氧化碳液化的部分，以及储备高纯度二氧化碳作为后备的部分。

二氧化碳的纯度足以符合质保的要求。在一个实施方式中，使用检测器分析二氧化碳，在分析之前先将杂质浓缩。使用高纯度二氧化碳的操作选自食品和饮料、医药产品和电子清洁器件的消费品的制造。

附图简要说明

虽然说明书与权利要求书清楚地指出了申请人认为是其本发明的主题，但是通过结合以下附图可以更好地理解本发明：

图1是由二氧化碳纯化设施进行二氧化碳生产和纯化的示意图。

发明详述