酒精發酵氣制液體二氧化碳初步技術方案

摘要：介紹酒精發酵氣氣源情況，二氧化碳產品方案，選用的工藝技術流程、流程說明，以及配套的自控技術方案。

關鍵詞：二氧化碳 食品級 低溫精餾組 自控技術

1 酒精廠發酵的二氧化碳氣源基礎情況

以淀粉質為原料生產酒精的酒精廠，CO2是酒精生產發酵過程中產生的最主要副產物，有很高的利用價值。酒精發酵生產工藝過程為淀粉經糖化、發酵獲得酒精，同時產生大量的CO2。理論上每生產1噸酒精可獲得約0.950噸的二氧化碳，即每生產10kt酒精，理論上可獲得二氧化碳副產物的產量為9.5kt。實際生產中，每生產10kt酒精，可回收液體二氧化碳產品6000～7000噸。

2 產品方案

2.1 產品質量 食品級低溫液態二氧化碳，產品質量執行國家標準GB10621-2006標準。

2.2 生產規模 20kt/a食品級低溫液體二氧化碳，年生產時間按8000小時計，小時產量2.5t/h。

3 工藝技術方案

3.1 工藝技術方案的選擇

①高壓法：就是將原料二氧化碳氣通過壓縮機提壓至8.0MPa左右，經常溫水冷后液化，在高壓下直接充瓶銷售。該方法的優點是流程短，工藝簡單，投資省。而缺點則很明顯，由于壓力高，許多必備的凈化設備因制作難度和費用高而難使用，雜質因壓力高而溶解在產品中，產品質量低，儲存運輸均不方便。產品中烴類、醛類、醇類等可燃有機物也無法除去，產品純度低，雜質多，產品質量隨氣源變化而變化。②低壓深冷法：它是在高壓法的基礎上加以改進，配合一定的凈化、干燥、高壓節流至淺低壓，低溫氨冷，將沸點比二氧化碳低的雜質分離，產品純度雖有很大提高，但難滿足工業用途中較高純度的要求。③變壓吸附法：利用吸附材料對不同氣體在吸附量、吸附速度、吸附力等方面的差異以及吸附劑的吸附容量隨壓力變化而變化的特性，在加壓時完成混合氣體的吸附分離，在降壓下完成吸附劑的再生，從而實現氣體分離和吸附劑循環使用的目的。該法的特點是氣源純度適應范圍較寬，適合于從低濃CO2氣體中提濃CO2。④洗滌、吸附與低溫精餾組合法：該法綜合了低壓深冷和精餾的優點，首先通過清水洗除去發酵氣中水溶性雜質，再低溫精餾分離沸點比二氧化碳低深的雜質，配合使用活性炭吸附劑，有針對性地脫除沸點比二氧化碳高、通過精餾無法分離的雜質。此法生產的液體二氧化碳濃度較高并且穩定，一些低沸點雜質可穩定地脫除。該法較適宜于酒精廠發酵氣生產食品級液體二氧化碳，產品各項指標均可達食品級液體二氧化碳GB10621-

2006標準。

3.2 工藝流程 ①工藝流程框圖（如下圖）。②流程說明：本流程采用洗滌、吸附與低溫精餾組合流程。經回收淡酒后的發酵氣經過濾后進貯氣囊緩沖，經壓縮機一級提壓，通過清水洗滌，以除去氣體中水溶性雜質，再經壓縮機加壓至2.5～3.0MPa，經吸附劑吸附除去高沸點雜質，經冷卻除濕器除去一定量的飽和水，再經分子篩干燥器精除水，通過冷凝器使二氧化碳氣體液化，在提純塔內進行精餾得到合格的液體二氧化碳產品。制冷劑采用液氨。③工藝特點：a本流程采用清水提壓洗滌，不采用污染嚴重不環保的高錳酸鉀洗滌工藝，發酵氣中微量的有機酸類、醇類采用高活性吸附劑吸附并再生使用工藝，工藝簡捷環保，能耗較低，運行費用也較低。b采用組合式提純（精餾）工藝，無需外供熱源，實現無外加動力自動回流，既力求降低消耗又保證產品純度。c系統操作壓力為2.3～2.8MPa，屬氣體壓縮功耗與冷凝功耗較合適區域，運行功耗低，較為節能。d本流程中吸附劑再生介質采用蒸汽，干燥劑再生介質采用空氣。較其它方法中采用二氧化碳氣作再生介質，能耗相對較低，并有利于提高產品得率。

4 自控技術方案

①控制方式 根據工藝主裝置布置較集中的特點及工藝操作的要求，本設計采用控制系統PLC，對工藝裝置和生產過程進行集中控制和監視；壓縮機在現場崗位集中監控，由設備制造廠成套提供就地檢測和監控儀表設備，重要參數引入PLC集中監視。工藝裝置現場設置有必要的就地檢測儀表，以滿足工藝就地操作的要求。設計的檢測和控制系統將保證生產裝置的正常、穩定、安全、可靠運行以及在異常情況下的緊急處理。②控制室監控操作系統 由操作站、打印機、存儲設備、通訊網絡、控制器、I/O卡件等設備組成。完成主要工藝參數流程圖的顯示、趨勢記錄、歷史事件記錄、故障查詢、報警、控制及流程圖畫面動態顯示等多種功能。完成數據采集、過程控制、邏輯運算、順序控制和快速聯鎖等功能。實現中控有效的監控全套設備系統的生產、運行、儲供過程。重要參數、運行信號、在中控室顯示、記錄和報警。聯鎖保護均由PLC系統完成，當工藝參數越限時，能記憶、顯示、打印并報警。有關的聯鎖保護根據工藝要求，由PLC系統完成啟動或停車或關閉閥門，并可進行手動設備的開、停和改變運行狀態。

參考文獻：

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