专利名称：变频变压吸附净化回收啤酒发酵产生的二氧化碳的方法
技术领域：
本发明涉及啤酒发酵工艺中产生的二氧化碳的净化及综合利用、尤其是一种变频变压吸附净化回收啤酒发酵产生的二氧化碳的方法。
背景技术：
随着以煤和石油为代表的化石燃料的大量使用，导致二氧化碳排放量的急剧增力口，打破了大气圈和生物圈原有的平衡，带来了温室效应等一系列与人类生存息息相关的问题，严重威胁着人类的生存。据有关资料统计，二氧化碳的排放量以每年3%的速度持续增长。按照这一速度，地球的二氧化碳总排量将在20年内超过I万亿吨。据估计中国每年向大气排放二氧化碳超过110亿吨，约占全球总量的13.6% ;且由于回收二氧化碳的措施不力，每年回收再利用的二氧化碳量不足排放量的I. 2%。2009年12月在哥本哈根召开的气候大会上，温家宝向全世界承诺将履行其减缓二氧化碳排放量的义务。中国计划到2020 年时二氧化碳排放量削减至2005年时的60%至55%的减排目标。二氧化碳是一种非常宝贵的碳资源，可以被广泛用于油井注压采油、生产碳酸型饮料、焊接、消防、超市食品保鲜等多种领域，其利用率逐年上升。当今，世界各国十分重视开发相应的二氧化碳捕集、回收以及再利用技术的研发，以实现应用领域的实质性拓展，使二氧化碳循环利用，造福于人类。自2002年至今，中国啤酒产量一直居世界首位，目前年产量超过4000万吨，啤酒工业产生的二氧化碳量超过2500万吨。目前，啤酒厂二氧化碳的回收多采用低压回收系统，即采集的CO2气体经过压缩机升压后，送入水洗涤塔除去可溶性有机物，以活性炭吸附去除不溶性有机物，然后，CO2经二级压缩机压缩、冷却器冷却脱水、经干燥塔干燥、再经氨压缩机压缩、冷凝器冷却液化后贮存于保温高压贮罐中备用。需要注意的是为了减少回收CO2对啤酒品质的影响，要尽可能的降低CO2中的含氧量，包括提高发酵罐排气中CO2的浓度，在洗涤塔安置排氧水装置，在CO2液化器与CO2储罐之间安装脱氧器等。啤酒发酵工艺中产生的二氧化碳，在经过去除有机物、冷却脱水、干燥以及再压缩、冷却和分离不可压缩冷却的杂质气体后，得到的二氧化碳液体，二氧化碳纯度可达99. 99%以上。但这种低压回收二氧化碳的系统存在能耗高、系统操作复杂的问题，需要尽快解决。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种工艺过程简单、生产稳定、能耗低，通过对压力和流量的高精度控制实现变频变压吸附净化回收啤酒发酵中产生的二氧化碳的方法。本发明以如下技术方案解决上述技术问题本发明的工艺步骤如下I.啤酒发酵工艺中产生的二氧化碳气体夹带着高级醇、酒精、DMS及二氧化硫等有异杂味的物质，经除沫器除去夹带的泡沫和固体杂质；
2.经除沫器所得二氧化碳再经过水洗塔，除去部分可溶性有机物；3.从水洗塔出来的二氧化碳经复合分子筛精脱系统，脱除所余可溶、不可溶性杂质和水；复合分子筛精脱系统的组合分子筛是以活性炭与3A沸石为主的复合干燥吸附剂；吸附剂的成分及质量比为活性炭35%-45%、3A分子筛35%-40%和13X分子筛15%_30% ;精脱后的二氧化碳浓度99. 93%-99. 95%,含水率2mg/kg-4mg/kg ；4.精脱后的二氧化碳经变频压缩机压缩至O. 60MPa-l. OOMPa后进入储气罐；5.由储气罐出来的二氧化碳匀速进入变压吸附系统净化提纯；由啤酒发酵工艺产生的二氧化碳进除沫器的压力是0. 020MPa-0. 022MPa，浓度是99.75%-99. 80% ；由变压吸附系统输出的二氧化碳浓度为99. 987%-99. 997%。
本发明利用变频技术，通过调节压缩机的电机功率调整压缩机的流量、压力、转速和功率等参数，使之与回收系统中二氧化碳压力和流量参数相匹配，确保压缩机在系统中的二氧化碳压力和流量较低情况下，具有良好的运行工况，提高能源的利用效率；同时采用复合分子筛精脱系统脱除所有可溶、不可溶性杂质和水，达到系统简化、节能的目的，从而获得高纯度的二氧化碳。且工艺过程简单，能耗低，实现压力和流量的高精度控制，使沼气生产保持稳定，实现了节能减排，有良好的经济效益和社会效益。
图I是变频变压吸附净化回收啤酒发酵中产生的二氧化碳的方法流程图。图中I 一除沫器2—水洗塔 3—精脱系统4 一压力、流量传感器5—变频压缩机6—缓冲罐7—变压吸附系统
具体实施例方式本发明主要针对目前糖啤酒厂采用的低压回收系统回收二氧化碳中存在能耗高、系统操作复杂、且二氧化碳含量和产量变化波动的特点和问题，发明一种高效节能的变频变压吸附分离净化富集、回收啤酒发酵工艺中产生的二氧化碳的方法，使啤酒厂副产品二氧化碳浓度达到99. 99%以上供本厂使用或外销。本发明的技术方案流程是啤酒发酵工艺中产生的二氧化碳气体，经除沫器I除去夹带的泡沫和固体杂质后，经过水洗塔2除去部分可溶性有机物，经复合分子筛精脱系统3脱除所有可溶、不可溶性杂质和水，再经过压力、流量传感器4控制的变频压缩机5的压缩后，进入缓冲罐6。在压缩过程中，传感器将把从精脱系统出来的二氧化碳气体的压力和流量的相关参数传输给压缩机的变频器，变频器通过调节压缩机的电机功率调整压缩机的流量、压力、转速和功率等相关参数，使之与二氧化碳气体压力和流量相匹配，从而确保压缩机组始终运行在效率的最佳工作范围内，提高能源的利用效率，达到节能的目的；同时使后续的变压吸附系统在基本稳定的工况下正常工作。当二氧化碳压力达到设计要求后，缓冲罐中的二氧化碳匀速地从变压吸附系统的吸附塔底部进入变压吸附系统7，进行变压吸附分离、净化二氧化碳，实现节能、高效、安全、低碳，稳定制取所需的二氧化碳。
变频器可以是高性能矢量控制变频器、电压型变频器、脉宽调制(PWM)变频器、U/f控制变频器或转差频率控制变频器。以下结合附图和实施例对本发明进一步说明实施例I :原料为从发酵罐排出来的含二氧化碳99. 75%、酒精O. 20%、少量有机酸、脂类、醛类和水蒸汽等、压力为O. 020MPa的发酵 混合气500Nm3/h ;通过除沫器I除去夹带的泡沫固体杂质，经过水洗塔2，除去部分可溶性有机物，再经复合分子筛精脱系统3，脱除所余可溶、不可溶性杂质和水，精脱后的二氧化碳浓度99. 930%，含水率2. Omg/kg，再经过传感器4控制的变频压缩机5的压缩，经压缩机压缩后的二氧化碳的压力0. 60MPa，进入缓冲罐6，然后，匀速地从变压吸附系统的吸附塔底部进入变压吸附系统7，进行变压吸附净化啤酒发酵工艺中产生的二氧化碳，得到二氧化碳的纯度为99. 990%。实施例2 从发酵罐排出来含二氧化碳为99. 78%，酒精含量O. 15 %，和少量的有机酸、脂类、醛类和水蒸汽等的发酵混合气，处理量为800Nm3/h、压力为O. 021MPa 二氧化碳；通过气除沫器I除去夹带的泡沫固体杂质，经过水洗塔2，除去部分可溶性有机物，再经复合分子筛精脱系统3，脱除所余可溶、不可溶性杂质和水，精脱后的二氧化碳浓度99. 945%，含水率2. 8mg/kg,再经过传感器4控制的变频压缩机5的压缩，经压缩机压缩后的二氧化碳的压力0. 86MPa，进入缓冲罐6，然后，匀速地从变压吸附系统的吸附塔底部进入变压吸附系统7，进行变压吸附净化啤酒发酵工艺中产生的二氧化碳，得到二氧化碳的纯度为99. 993%。实施例3 如图I所示，将从发酵罐排出来含二氧化碳为99. 78%，酒精含量O. 13%，少量的有机酸、脂类、醛类和水蒸汽等的发酵混合气，处理量为1000Nm3/h、压力为O. 022MPa的二氧化碳；通过除沫器I除去夹带的泡沫固体杂质，经过水洗塔2，除去部分可溶性有机物，再经复合分子筛精脱系统3，脱除所余可溶、不可溶性杂质和水，精脱后的二氧化碳浓度99. 950%，含水率4mg/kg再经过传感器4控制的变频压缩机5的压缩，经压缩机压缩后的二氧化碳的压力1. OOMPa，进入缓冲罐6，然后，匀速地从变压吸附系统的吸附塔底部进入变压吸附系统7，进行变压吸附净化啤酒发酵工艺中产生的二氧化碳，得到二氧化碳的纯度为 99. 997%。
权利要求
1.一种变频变压吸附净化回收啤酒发酵中产生的二氧化碳的方法，其特征是本发明的工艺步骤如下 (O啤酒发酵工艺中产生的二氧化碳气体夹带着高级醇、酒精、DMS及二氧化硫等有异杂味的物质，经除沫器除去夹带的泡沫和固体杂质； (2)经除沫器所得二氧化碳再经过水洗塔，除去部分可溶性有机物； (3)从水洗塔出来的二氧化碳经复合分子筛精脱系统，脱除所余可溶、不可溶性杂质和水；复合分子筛精脱系统的组合分子筛是以活性炭与3A沸石为主的复合干燥吸附剂；吸附剂的成分及质量比为活性炭35%-45%、3A分子筛35%-40%和13X分子筛15%_30% ;精脱后的二氧化碳浓度为99. 93%-99. 95%,含水率2mg/kg-4mg/kg ； (4)精脱后的二氧化碳经变频压缩机压缩至O.60MPa-l. OOMPa后进入储气罐； (5)由储气罐出来的二氧化碳匀速进入变压吸附系统净化提纯。
2.如权利要求I所述的变频变压吸附净化回收啤酒发酵中产生的二氧化碳的方法，其特征是由啤酒发酵工艺产生的二氧化碳进除沫器的压力是0. 020MPa-0. 022MPa，浓度是99.75%-99. 80%ο
3.如权利要求I所述的变频变压吸附净化回收啤酒发酵中产生的二氧化碳的方法，其特征是由变压吸附系统输出的二氧化碳浓度为99. 987%-99. 997%。
全文摘要
一种变频变压吸附净化回收啤酒发酵中产生的二氧化碳的方法，将啤酒发酵工艺中产生的二氧化碳气体经除沫器除去夹带的泡沫和固体杂质，再经过水洗塔除去部分可溶性有机物后，经复合分子筛精脱系统，脱除所余可溶、不可溶性杂质和水；精脱后的二氧化碳经变频压缩机压缩后进入储气罐；最后匀速进入变压吸附系统净化提纯。本发明利用变频技术，确保压缩机具有良好的运行工况，提高能源的利用效率；同时采用复合分子筛精脱所有可溶、不可溶性杂质和水，获得高纯度的二氧化碳。且工艺过程简化，节能，实现压力和流量的高精度控制，沼气生产保持稳定，有良好的应用前景。
文档编号B01D53/053GK102872678SQ201210357780
公开日2013年1月16日 申请日期2012年9月24日 优先权日2012年9月24日
发明者卢朝霞, 黄福川, 莫宇飞, 梁景, 唐彩珍, 蓝明新, 李宏君, 肖友程, 李胜, 田宗义, 唐兴中, 粟满荣, 赵钟兴, 唐丹葵 申请人:广西大学