利用酒精尾气为原料回收醇和高纯度二氧化碳的方法及系统与流程

本发明涉及酒精尾气回收
技术领域：
，尤其涉及一种利用酒精尾气为原料回收醇和高纯度二氧化碳的方法及系统。
背景技术：
：目前，对于乙醇尾气的回收一般采用水吸收的方式，此方式需要使用蒸汽，此方式一般仅做回收醇类物质，且在实施中蒸汽中仍会夹带乙醇等气体，导致回收效率低，研究证实，酒精尾气中二氧化碳含量达到90%以上，而采用现有技术并不能对二氧化碳进行有效的回收，造成资源的浪费，而采用直接排空的方式又会对大气环境造成影响。基于此，本发明提出一种利用酒精尾气为原料回收醇和高纯度二氧化碳的方法及系统。技术实现要素：本发明的目的在于克服现有技术的不足，适应现实需要，提供一种利用酒精尾气为原料回收醇和高纯度二氧化碳的方法及系统，本发明可有效回收酒精尾气中的醇和二氧化碳，避免了传统回收醇方式中二氧化碳排放给环境造成压力的问题，提高企业的经济效益。为了实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案为：公开一种利用酒精尾气为原料回收醇和高纯度二氧化碳的方法，包括如下步骤：(1)原料气冷凝洗涤将溶于水的醇和不溶于水的二氧化碳分离；(2)将二氧化碳压缩冷凝；(3)低温精馏将高于二氧化碳沸点的醇、h2o作为醇排出，二氧化碳排出；(4)将二氧化碳冷凝并低温精馏，重组分作为醇排出，轻组分二氧化碳排出；(5)将二氧化碳冷凝并低温精馏，轻组分排出，重组分为高纯度二氧化碳排出。本发明还公开一种利用酒精尾气为原料回收醇和高纯度二氧化碳的系统，包括洗涤塔，所述洗涤塔上设有原料气进口、顶部设有洗涤气出口、底部设有冷凝液出口、顶部设有补水口，所述冷凝液出口连接冷凝液泵，冷凝液泵出口分为两路，其中第一路与进水口连接构成循环，第二路为冷凝液排出口，原料气经原料气进口进入洗涤塔中被塔顶的水吸收；还包括二氧化碳压缩机、冷凝器、脱硫塔，所述二氧化碳压缩机、冷凝器、脱硫塔串联连接，二氧化碳压缩机进口与所述洗涤气出口连接，所述脱硫塔顶部设有排气口、底部设有排出口，洗涤后的气体通过二氧化碳压缩机压缩、并由冷凝器冷凝后进入脱硫塔中脱除重组分，二氧化碳气体通过顶部排气口排出；还包括第三换热器、脱重塔，所述脱重塔顶部设有轻组分排气口、底部设有重组分排出口，所述第三换热器物料出口与脱重塔连接，所述顶部排气口与第三换热器物料口进口连接，二氧化碳气体通过第三换热器冷凝后进入所述脱重塔内，其重组分经重组分排出口排出，二氧化碳气体轻组分经轻组分排气口排出；还包括第二换热器、脱轻塔，所述脱轻塔顶部设有尾气出口、底部设有成品出口，脱轻塔底部内设有第六换热器，所述轻组分排气口通过第二换热器后连接脱轻塔，经脱重塔排出的二氧化碳气体通过第二换热器冷凝后进入所述脱轻塔内，其重组分为高纯度二氧化碳气体经成品出口排出，尾气经尾气出口排出。还包括洗涤液冷却器，所述洗涤液冷却器中的物料换热管串联在所述第一路管路上。所述洗涤塔上还设有补水口。所述排气口上连接有粉尘过滤器。还包括分离器，所述第三换热器物料出口通过分离器连接所述脱重塔。还包括第一换热器，所述第一换热器的物料进口和出口分别连接所述轻组分排气口、脱重塔中部循环进口构成循环，所述第一换热器的进口上开设有分支管并连接第二换热器的物料进口。还包括第四换热器，所述第四换热器的物料进口和出口分别连接所述尾气出口、脱轻塔中部循环进口构成循环，所述第四换热器的进口上开设有尾气排出支管。还包括防冻液提供源，所述防冻液提供源连接第六换热器的第一换热管。还包括氟利昂供应源，所述氟利昂供应源出口连接第六换热器的第二换热管进口，第六换热器的第二换热管出口连接第一换热器和第二换热器内的换热管进口，所述第一换热器和第二换热器内的换热管出口连接液化器，所述液化器的底部排液口连接第四换热器和第五换热器内的换热管；所述第四换热器的尾气排出支管连接所述第三换热器内的第一换热管。本发明的有益效果在于：本发明首创低温精馏洗工艺，可将高于二氧化碳沸点的醇、醛、醚和水脱除，免除了水洗、钾洗、活性炭吸附，分子筛干燥等装置的使用，实施中发酵尾气可直接从母管进入低温冷凝系统，尾气内的醇可全回收，节约了水和蒸汽，回收率高、可生产醇、二氧化碳双副产物，避免了传统回收醇方式中二氧化碳排放给环境造成压力的问题，又提高了企业的经济效益。附图说明图1为本发明中的原料气洗涤工序对应的系统结构示意图；图2为本发明中的气体压缩工序对应的系统结构示意图；图3为本发明中的低温精馏工序对应的系统结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：实施例1：一种利用酒精尾气为原料回收醇和高纯度二氧化碳的系统，参见图1至图3。包括洗涤塔t102，所述洗涤塔t102上设有原料气进口101、顶部设有洗涤气出口1201、底部设有冷凝液出口、顶部设有补水口103，所述冷凝液出口连接冷凝液泵p401，冷凝液泵p401出口分为两路，其中第一路与进水口连接构成循环，第二路为冷凝液排出口102，还包括洗涤液冷却器e401，所述洗涤液冷却器e401中的物料换热管串联在所述第一路管路上。原料气经原料气进口101进入洗涤塔中被塔顶的水吸收。还包括二氧化碳压缩机c101、冷凝器l101、脱硫塔t102，所述二氧化碳压缩机c101、冷凝器l101、脱硫塔t102串联连接，二氧化碳压缩机进口与所述洗涤气出口1201连接，所述脱硫塔顶部设有排气口2301、底部设有排出口，所述排气口上连接有粉尘过滤器v104。洗涤后的气体通过二氧化碳压缩机压缩、并由冷凝器冷凝后进入脱硫塔中脱除重组分，二氧化碳气体轻组分通过顶部排气口排出。还包括第三换热器e103、脱重塔t103，所述脱重塔顶部t103设有轻组分排气口、底部设有重组分排出口，还包括分离器f100，所述第三换热器e103的物料出口通过分离器f100连接所述脱重塔，分离器对气液混合物进行分离。所述顶部排气口2301与第三换热器物料口进口连接，二氧化碳气体通过第三换热器冷凝后进入所述脱重塔内，其重组分经重组分排出口排出，二氧化碳气体轻组分经轻组分排气口排出。还包括第二换热器e102、脱轻塔t104，所述脱轻塔t104顶部设有尾气出口、底部设有成品出口3501，脱轻塔底部内设有第六换热器e106，所述轻组分排气口通过第二换热器后连接脱轻塔，经脱重塔排出的二氧化碳气体通过第二换热器e102冷凝后进入所述脱轻塔内，其重组分为高纯度二氧化碳气体经成品出口3501排出，尾气经尾气出口排出。进一步的，还包括第一换热器e101，所述第一换热器e101的物料进口和出口分别连接所述轻组分排气口、脱重塔中部循环进口构成循环，所述第一换热器的进口上开设有分支管101并连接第二换热器e102的物料进口，此第一换热器e101可将脱重塔排出的轻组分进行冷凝处理，使其冷凝液再次进入脱重塔中精馏，不凝气体进入后续脱轻塔中提纯。进一步的，还包括第四换热器e104，所述第四换热器e104的物料进口和出口分别连接所述尾气出口、脱轻塔中部循环进口构成循环，所述第四换热器的进口上开设有尾气排出支管102。进一步的，本系统还包括换热系统，它包括防冻液提供源，所述防冻液提供源连接第六换热器的第一换热管进口1301，防冻液经第六换热器的第一换热管出口3101排出。还包括氟利昂供应源，所述氟利昂供应源出口连接第六换热器的第二换热管进口4301，第六换热器的第二换热管出口连接第一换热器和第二换热器内的换热管进口，所述第一换热器和第二换热器内的换热管出口连接液化器y100的进口，所述液化器的底部排液口连接第四换热器和第五换热器内的换热管，第四换热器和第五换热器内的换热管出口为换热后的氟利昂排出口3402并进入后需的低温工况氟分机中制冷，同时，液化器y100的底部排液口上还连接一进一步的，所述第四换热器的尾气排出支管102连接所述第三换热器内的第一换热管并在第三换热器内换热，尾气经第三换热器内的第一换热管出口301排出，同时，脱重塔底部的重组分排出口连接第三换热器内的第二换热管，重组分经第三换热器换热后经第三换热器内的第二换热管出口302排出。实施例2，一种利用酒精尾气为原料回收醇和高纯度二氧化碳的方法，该方法在实施例1所述系统上实施，包括如下步骤：本项目所用气源来自于玉米酒精生产发酵尾气，该原料气中co2纯度一般为92%~95%，其余为醇（甲醇、乙醇）、醛（甲醛、乙醛）、n2、及o2杂质，水分含量饱和。表1，酒精发酵气体杂质组分名称单位内容备注二氧化碳%v/v92.9乙醇ppmv/v5098总硫ppmv/v15醛类ppmv/v20硫化氢ppmv/v6.3其它（以乙醇计）ppmv/v82.16氧%v/v0.81氮%v/v3.36水份饱和(1)原料气冷凝洗涤将溶于水的醇和不溶于水的二氧化碳分离；具体为，流量为8500nm3/h、温度35℃、进气压力30kpag的原料气进入洗涤塔中，洗涤塔中上水上水温度32℃在洗涤塔中吸收溶于水的物质，吸收后塔底回水温度37℃经洗涤冷却器中被防冻液冷却至20℃，此过程中，二氧化碳气体可由温度35℃降低至降低到+20℃，可延长二氧化碳压缩机寿命、降低压缩功耗。此过程中，由于原料气中含有少量水、醛、硫化氢、醇,原料气体从发酵罐母管直接进入洗涤塔，气体中大部分饱和水和部分醇类因为低温和洗涤被冷凝脱除，脱水后气体去压缩系统，通过此步骤能做到稀酒全回收，且二氧化碳进气压力不受损失，后续可对二氧化碳进行回收。(2)将二氧化碳压缩冷凝；此步骤中，co2精制能耗取决于液化压力的选择,其功耗=压缩功+液化功。按液化压力分为高压(6.5-7.0mpa)、中压(3.5-4.5mpa)及低压(1.5-3.4mpa)三种。高压法虽然液化功少，但压缩能耗高,已很少采用。中压法能耗与低压法相当,且中压法操作稳定，但非冷凝气体溶解度大于低压流程,产品co2纯度只能做到工业级≥99.5%。低压法压缩功小，但液化功大、液体产品中非冷凝气体溶解度小,纯度相对较高,缺点是:①当原料气中co2含量偏低时,液化率低;②所需冷量等级更高(温度更低)，为此本实施例采用2.5mpag压力压缩。由上，二氧化碳气体由二氧化碳压缩机（螺杆压缩机）升压至2.5mpa(g)后通过冷凝器以水冷方式降温后进入脱硫塔中。(3)低温精馏，将高于二氧化碳沸点的醇、h2o作为醇排出，二氧化碳排出。此步骤在脱硫塔中实施，在脱硫塔中采用低温精馏洗工艺，将高于二氧化碳沸点的醇、重烃、h2o在冷凝中脱除，脱除后的液体作为稀酒回收，此步骤可脱除其中的醇、重烃、h2o和异味。此过程中，二氧化碳经粉尘过滤器过滤后排出进入第三换热器中换热，而后进入分离器中进行气液分离，第三换热器中的换热介质来源于两个方向，其一来自于脱重塔底部釜液，其二来自于脱轻塔排出的尾气，经分离器分离后的二氧化碳其他进入脱重塔进行精馏，此过程中，重组分釜液排出后进入第三换热器中的换热后排出，轻组分向上进入第一换热器后进行多次冷凝，此过程中，经第一换热器冷凝后的液体再次进去脱重塔中进行精馏，不凝气体的二氧化碳气体及极少量的杂质进入后方的第二换热器中，第一换热器换热介质采用氟利昂。(4)将二氧化碳冷凝并低温精馏，重组分作为醇排出，轻组分二氧化碳排出。此步骤中，进入第二换热器后的二氧化碳气体再次被冷凝后进入脱轻塔中并低温精馏，此过程中，经第二换热器液化后的液体二氧化碳中还溶解有少量的不凝气，经过此脱轻塔的低温精馏，可使产品中不凝气体达到食品级二氧化碳指标，此过程中，轻组分气体在脱轻塔顶部经第四换热器换热后再次被冷凝后进入脱轻塔进行精馏，不凝气体作为尾气通过第三换热器换热后排出，从脱轻塔底部排出的重组分釜液为成品二氧化碳，经第五换热器换热后排出。由此方法制备的二氧化碳的产品纯度达到99.995%要求，二氧化碳产量达到14.6吨/小时，满足酒精生产企业尾气回收要求，增加酒精企业尾气回收副产物的经济价值。本发明实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本发明的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本发明的精神，都在本发明的保护范围内。当前第1页12