酒精发酵生产中CO2回收技术

1、酒精发酵中CO2的回收技术n 在酒精发酵过程中在酒精发酵过程中,有大量的二氧化碳有大量的二氧化碳产生产生,理论上利用淀粉质或糖质原料发酵生理论上利用淀粉质或糖质原料发酵生成成1吨乙醇可放出吨乙醇可放出0.956吨二氧化碳气体。吨二氧化碳气体。对于大中型酒精生产企业对于大中型酒精生产企业,显然放出二氧化显然放出二氧化碳的量十分可观。液态二氧化碳和固体干碳的量十分可观。液态二氧化碳和固体干冰是一种重要的工业原料冰是一种重要的工业原料,广泛用于国民经广泛用于国民经济的多个领域济的多个领域,具有广泛的市场前景。具有广泛的市场前景。 n如果不对发酵过程中产生的二氧化碳进行如果不对发酵过程中产生的二氧化碳

2、进行回收利用回收利用,不仅造成经济损失不仅造成经济损失,而且会严重而且会严重污染大气环境。采用低温液化原理和净化污染大气环境。采用低温液化原理和净化流程流程,对酒精发酵过程中产生的二氧化碳进对酒精发酵过程中产生的二氧化碳进行回收行回收,产出高纯度低压的二氧化碳产出高纯度低压的二氧化碳,不仅不仅可以保护大气环境可以保护大气环境,而且企业的经济效益也而且企业的经济效益也十分可观。十分可观。 n1 二氧化碳的液化原理二氧化碳的液化过程，实质上就是对二二氧化碳的液化过程，实质上就是对二氧化碳气体进行加压和降温，使其迅速氧化碳气体进行加压和降温，使其迅速液化。如图液化。如图1所示，根据二氧化碳在不所示，

3、根据二氧化碳在不同温度置下具有不同蒸汽压的性质，可同温度置下具有不同蒸汽压的性质，可通过对温度和压力状态参数进行控制。通过对温度和压力状态参数进行控制。使二氧化碳气体实现液化的目的。因此，使二氧化碳气体实现液化的目的。因此，二氧化碳液化的途径，可通过在常温高二氧化碳液化的途径，可通过在常温高压下或在低温低压下实现液化。压下或在低温低压下实现液化。 低温低压液化原理n随着液体二氧化碳温度的降低，其饱和蒸汽压随着液体二氧化碳温度的降低，其饱和蒸汽压也随之降低，且二氧化碳的温度越低，使之液也随之降低，且二氧化碳的温度越低，使之液化的压力也越低。因此，如果采用对温度和压化的压力也越低。因此，如果采用对

4、温度和压力的状态参数同时控制，即可在低温低压下达力的状态参数同时控制，即可在低温低压下达到液化之目的。从图到液化之目的。从图1可以看出，当温度降到可以看出，当温度降到223K以下时，其液化压力不到以下时，其液化压力不到20MPa，这，这样在压缩比不需太大的条件下，通过降温冷凝，样在压缩比不需太大的条件下，通过降温冷凝，就能实现液化二氧化碳的目的。就能实现液化二氧化碳的目的。n由发酵罐酒精发酵产生的二氧化碳气体，由发酵罐酒精发酵产生的二氧化碳气体，经初级净化系统除去气体中的醇醛酸等经初级净化系统除去气体中的醇醛酸等主要成分后，进入二级压缩机压缩。每主要成分后，进入二级压缩机压缩。每级压缩后经冷却

5、和水气分离后，气体压级压缩后经冷却和水气分离后，气体压力分别为力分别为16MPa和和25MPa，再进，再进入二级净化系统，除去气体中残留的微入二级净化系统，除去气体中残留的微量醇、醛、脂等杂质成分和水分，使气量醇、醛、脂等杂质成分和水分，使气体成分达到质量要求，进入冷凝液化器，体成分达到质量要求，进入冷凝液化器，制冷机输入的制冷剂使二氧化碳液化进制冷机输入的制冷剂使二氧化碳液化进入贮罐贮藏，即得到液化产品。入贮罐贮藏，即得到液化产品。n然后根据用户要求，进行不同方式贮运然后根据用户要求，进行不同方式贮运或增压灌入高压钢瓶，即可作为商品销或增压灌入高压钢瓶，即可作为商品销售。图售。图2为二氧化碳

6、低温低压液化工艺流为二氧化碳低温低压液化工艺流程示意图程示意图工艺流程图初级净化流程 n由发酵罐逸出的二氧化碳气体中含有较由发酵罐逸出的二氧化碳气体中含有较高的液相成分，而二氧化碳的水中的溶高的液相成分，而二氧化碳的水中的溶解度很小。根据这一特性，采用水溶液解度很小。根据这一特性，采用水溶液和高猛酸钾溶液对逸出的二氧化碳气体和高猛酸钾溶液对逸出的二氧化碳气体进行吸收和氧化，然后再经水气分离装进行吸收和氧化，然后再经水气分离装置，分离出液相水分以及其他溶于水的置，分离出液相水分以及其他溶于水的杂质成分，二氧化碳进入压缩机，经二杂质成分，二氧化碳进入压缩机，经二级压缩后进入二级净化流程。级压缩后进

7、入二级净化流程。 二级净化工艺流程n经初级净化的二氧化碳气体，需进行二级经初级净化的二氧化碳气体，需进行二级净化才能使二氧化碳纯度达到质量要求。净化才能使二氧化碳纯度达到质量要求。图图4为二氧化碳二级净化工艺流程。经压为二氧化碳二级净化工艺流程。经压缩机压缩的低压二氧化碳经活性碳吸附和缩机压缩的低压二氧化碳经活性碳吸附和分子筛干燥后，再经过滤器，其纯度可达分子筛干燥后，再经过滤器，其纯度可达999以上。活性碳具有比表面积大、以上。活性碳具有比表面积大、吸附能力强不仅对气体中的醇类杂质有吸附能力强不仅对气体中的醇类杂质有很强的吸附力，而且改善了发酵饮料的气很强的吸附力，而且改善了发酵饮料的气味。

8、活性吸附饱和后可采用过热蒸汽进行味。活性吸附饱和后可采用过热蒸汽进行再生处理。再生处理。分子筛干燥n分子筛是人工合成的具有稳定骨架结构分子筛是人工合成的具有稳定骨架结构的多水合硅铝酸盐晶体，具有较强的吸的多水合硅铝酸盐晶体，具有较强的吸水能力。在吸附过中放热，而饱和后脱水能力。在吸附过中放热，而饱和后脱附吸热，因此低温有利于吸附过程。脱附吸热，因此低温有利于吸附过程。脱水再生必须在高温条件下进行。分子筛水再生必须在高温条件下进行。分子筛干燥器可以采用内热再生循环。干燥器可以采用内热再生循环。低温低压液化的过程n经二级净化的低压二氧化碳气体进入冷经二级净化的低压二氧化碳气体进入冷凝液化器凝液化器

9、(又称制冷机蒸发器又称制冷机蒸发器)与高压制与高压制冷剂进行热量交换，二氧化碳气体的冷冷剂进行热量交换，二氧化碳气体的冷凝热和潜热传给液态制冷剂，其温度降凝热和潜热传给液态制冷剂，其温度降至冷凝温度以下以液态排出，进入低温至冷凝温度以下以液态排出，进入低温液体二氧化碳贮槽。液态制冷剂因吸热液体二氧化碳贮槽。液态制冷剂因吸热而汽化经压缩冷凝循环制冷。而汽化经压缩冷凝循环制冷。低温液化设备n冷凝压缩机根据经二级净化后二氧化碳的压力、温度，计根据经二级净化后二氧化碳的压力、温度，计算出相应的二氧化碳冷凝热和潜热，确定冷凝算出相应的二氧化碳冷凝热和潜热，确定冷凝压缩机的制冷负荷，从而选购满足生产要求的

10、压缩机的制冷负荷，从而选购满足生产要求的冷凝压缩机冷凝压缩机(制冷机制冷机)。目前螺杆式冷凝压缩机。目前螺杆式冷凝压缩机在二氧化碳生产企业应用较多，具有制冷系数在二氧化碳生产企业应用较多，具有制冷系数高和制冷效果好的优点，蒸发温度可达一高和制冷效果好的优点，蒸发温度可达一45，是理想的制冷设备。是理想的制冷设备。n冷凝液化器冷凝液化器又称制冷机的蒸发器，板翅冷凝液化器又称制冷机的蒸发器，板翅式蒸发器与列管式热交换器相比具有传式蒸发器与列管式热交换器相比具有传热系数大、运行效果好等优点，而且单热系数大、运行效果好等优点，而且单位体积的传热面积显著增大。但该蒸发位体积的传热面积显著增大。但该蒸发器

11、加工质量要求和制造成本较高，同时器加工质量要求和制造成本较高，同时由于承压较列管低，对二氧化碳的纯度由于承压较列管低，对二氧化碳的纯度要求高，否则可能发生微量水结冰膨胀要求高，否则可能发生微量水结冰膨胀使蒸发器涨裂影响生产。使蒸发器涨裂影响生产。n低温液体二氧化碳贮罐经冷凝液化后的低温液体二氧化碳流入经冷凝液化后的低温液体二氧化碳流入贮罐贮放。它由耐低温容器钢制成，按贮罐贮放。它由耐低温容器钢制成，按压力容器规范设计制作，一般工作压力压力容器规范设计制作，一般工作压力为为1625MPa。工作温度一。工作温度一26，罐内设有自动控制的小型供冷系统装置，罐内设有自动控制的小型供冷系统装置，使罐内液体二氧化碳不因环境温度传导使罐内液体二氧化碳不因环境温度传导而升温，避免罐内压力升高造成超压危而升温，避免罐内压力升高造成超压危险。此罐也可制成真空夹套保温结构。险。此罐也可制成真空夹套保温结构。n罐体装有低温液位显示装置