酒精發(fā)酵氣制液體二氧化碳初步技術(shù)方案

摘要：介紹酒精發(fā)酵氣氣源情況，二氧化碳產(chǎn)品方案，選用的工藝技術(shù)流程、流程說(shuō)明，以及配套的自控技術(shù)方案。

關(guān)鍵詞：二氧化碳 食品級(jí) 低溫精餾組 自控技術(shù)

1 酒精廠(chǎng)發(fā)酵的二氧化碳?xì)庠椿A(chǔ)情況

以淀粉質(zhì)為原料生產(chǎn)酒精的酒精廠(chǎng)，CO2是酒精生產(chǎn)發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的最主要副產(chǎn)物，有很高的利用價(jià)值。酒精發(fā)酵生產(chǎn)工藝過(guò)程為淀粉經(jīng)糖化、發(fā)酵獲得酒精，同時(shí)產(chǎn)生大量的CO2。理論上每生產(chǎn)1噸酒精可獲得約0.950噸的二氧化碳，即每生產(chǎn)10kt酒精，理論上可獲得二氧化碳副產(chǎn)物的產(chǎn)量為9.5kt。實(shí)際生產(chǎn)中，每生產(chǎn)10kt酒精，可回收液體二氧化碳產(chǎn)品6000～7000噸。

2 產(chǎn)品方案

2.1 產(chǎn)品質(zhì)量 食品級(jí)低溫液態(tài)二氧化碳，產(chǎn)品質(zhì)量執(zhí)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB10621-2006標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 生產(chǎn)規(guī)模 20kt/a食品級(jí)低溫液體二氧化碳，年生產(chǎn)時(shí)間按8000小時(shí)計(jì)，小時(shí)產(chǎn)量2.5t/h。

3 工藝技術(shù)方案

3.1 工藝技術(shù)方案的選擇

①高壓法：就是將原料二氧化碳?xì)馔ㄟ^(guò)壓縮機(jī)提壓至8.0MPa左右，經(jīng)常溫水冷后液化，在高壓下直接充瓶銷(xiāo)售。該方法的優(yōu)點(diǎn)是流程短，工藝簡(jiǎn)單，投資省。而缺點(diǎn)則很明顯，由于壓力高，許多必備的凈化設(shè)備因制作難度和費(fèi)用高而難使用，雜質(zhì)因壓力高而溶解在產(chǎn)品中，產(chǎn)品質(zhì)量低，儲(chǔ)存運(yùn)輸均不方便。產(chǎn)品中烴類(lèi)、醛類(lèi)、醇類(lèi)等可燃有機(jī)物也無(wú)法除去，產(chǎn)品純度低，雜質(zhì)多，產(chǎn)品質(zhì)量隨氣源變化而變化。②低壓深冷法：它是在高壓法的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，配合一定的凈化、干燥、高壓節(jié)流至淺低壓，低溫氨冷，將沸點(diǎn)比二氧化碳低的雜質(zhì)分離，產(chǎn)品純度雖有很大提高，但難滿(mǎn)足工業(yè)用途中較高純度的要求。③變壓吸附法：利用吸附材料對(duì)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(shí)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(shí)現(xiàn)氣體分離和吸附劑循環(huán)使用的目的。該法的特點(diǎn)是氣源純度適應(yīng)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(yōu)點(diǎn)，首先通過(guò)清水洗除去發(fā)酵氣中水溶性雜質(zhì)，再低溫精餾分離沸點(diǎn)比二氧化碳低深的雜質(zhì)，配合使用活性炭吸附劑，有針對(duì)性地脫除沸點(diǎn)比二氧化碳高、通過(guò)精餾無(wú)法分離的雜質(zhì)。此法生產(chǎn)的液體二氧化碳濃度較高并且穩(wěn)定，一些低沸點(diǎn)雜質(zhì)可穩(wěn)定地脫除。該法較適宜于酒精廠(chǎng)發(fā)酵氣生產(chǎn)食品級(jí)液體二氧化碳，產(chǎn)品各項(xiàng)指標(biāo)均可達(dá)食品級(jí)液體二氧化碳GB10621-

2006標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 工藝流程 ①工藝流程框圖（如下圖）。②流程說(shuō)明：本流程采用洗滌、吸附與低溫精餾組合流程。經(jīng)回收淡酒后的發(fā)酵氣經(jīng)過(guò)濾后進(jìn)貯氣囊緩沖，經(jīng)壓縮機(jī)一級(jí)提壓，通過(guò)清水洗滌，以除去氣體中水溶性雜質(zhì)，再經(jīng)壓縮機(jī)加壓至2.5～3.0MPa，經(jīng)吸附劑吸附除去高沸點(diǎn)雜質(zhì)，經(jīng)冷卻除濕器除去一定量的飽和水，再經(jīng)分子篩干燥器精除水，通過(guò)冷凝器使二氧化碳?xì)怏w液化，在提純塔內(nèi)進(jìn)行精餾得到合格的液體二氧化碳產(chǎn)品。制冷劑采用液氨。③工藝特點(diǎn)：a本流程采用清水提壓洗滌，不采用污染嚴(yán)重不環(huán)保的高錳酸鉀洗滌工藝，發(fā)酵氣中微量的有機(jī)酸類(lèi)、醇類(lèi)采用高活性吸附劑吸附并再生使用工藝，工藝簡(jiǎn)捷環(huán)保，能耗較低，運(yùn)行費(fèi)用也較低。b采用組合式提純（精餾）工藝，無(wú)需外供熱源，實(shí)現(xiàn)無(wú)外加動(dòng)力自動(dòng)回流，既力求降低消耗又保證產(chǎn)品純度。c系統(tǒng)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(qū)域，運(yùn)行功耗低，較為節(jié)能。d本流程中吸附劑再生介質(zhì)采用蒸汽，干燥劑再生介質(zhì)采用空氣。較其它方法中采用二氧化碳?xì)庾髟偕橘|(zhì)，能耗相對(duì)較低，并有利于提高產(chǎn)品得率。

4 自控技術(shù)方案

①控制方式 根據(jù)工藝主裝置布置較集中的特點(diǎn)及工藝操作的要求，本設(shè)計(jì)采用控制系統(tǒng)PLC，對(duì)工藝裝置和生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行集中控制和監(jiān)視；壓縮機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)崗位集中監(jiān)控，由設(shè)備制造廠(chǎng)成套提供就地檢測(cè)和監(jiān)控儀表設(shè)備，重要參數(shù)引入PLC集中監(jiān)視。工藝裝置現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置有必要的就地檢測(cè)儀表，以滿(mǎn)足工藝就地操作的要求。設(shè)計(jì)的檢測(cè)和控制系統(tǒng)將保證生產(chǎn)裝置的正常、穩(wěn)定、安全、可靠運(yùn)行以及在異常情況下的緊急處理。②控制室監(jiān)控操作系統(tǒng) 由操作站、打印機(jī)、存儲(chǔ)設(shè)備、通訊網(wǎng)絡(luò)、控制器、I/O卡件等設(shè)備組成。完成主要工藝參數(shù)流程圖的顯示、趨勢(shì)記錄、歷史事件記錄、故障查詢(xún)、報(bào)警、控制及流程圖畫(huà)面動(dòng)態(tài)顯示等多種功能。完成數(shù)據(jù)采集、過(guò)程控制、邏輯運(yùn)算、順序控制和快速聯(lián)鎖等功能。實(shí)現(xiàn)中控有效的監(jiān)控全套設(shè)備系統(tǒng)的生產(chǎn)、運(yùn)行、儲(chǔ)供過(guò)程。重要參數(shù)、運(yùn)行信號(hào)、在中控室顯示、記錄和報(bào)警。聯(lián)鎖保護(hù)均由PLC系統(tǒng)完成，當(dāng)工藝參數(shù)越限時(shí)，能記憶、顯示、打印并報(bào)警。有關(guān)的聯(lián)鎖保護(hù)根據(jù)工藝要求，由PLC系統(tǒng)完成啟動(dòng)或停車(chē)或關(guān)閉閥門(mén)，并可進(jìn)行手動(dòng)設(shè)備的開(kāi)、停和改變運(yùn)行狀態(tài)。

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