正文 第一節 CO2的回收(2 / 3)

2.液體回收

盡管采用高錳酸鉀能減少異味、二氯化鈷具有良好的除氧效果,但由於高錳酸鉀對於觸摸來說是一種危險化學品,所以目前啤酒廠采用液體回收流程。

(1)除沫器和洗滌塔根據CO2中雜質的特點,首先采用除沫器除去部分水溶性雜質和泡沫等物質,然後采用洗滌塔徹底除去水溶性雜質。高性能的洗滌塔隻采用新鮮洗滌用水,不用循環泵或者采用組合式高性能洗滌塔(首先CO2從下部經過帶循環泵的洗滌區,然後繼續上升進入到上部采用新鮮洗滌用水的洗滌區),在洗滌塔中安裝特殊的不鏽鋼疊板,不僅能加強水和CO2的接觸,減少水耗,每kg CO2最多消耗1L水,而且使處理後的CO2在進入到活性炭過濾器時,乙醇含量隻有2.5mg/kg,有利於活性炭過濾器除去CO2中的H2S,提高回收CO2的質量。

(2)活性炭過濾器活性炭過濾器用來除去CO2中非水溶性雜質,如高級醇、長鏈碳氫化合物、含硫化合物、可能的油和脂肪等,通常安裝可再生的活性炭過濾器,自動轉換並再生。由於活性炭床對乙醇的親和力比H2S強,當CO2中的乙醇含量高,乙醇首先被活性炭吸附,吸附H2S少,導致CO2中H2S含量高,所以應采用高性能洗滌塔處理,使乙醇含量低的CO2進入到活性炭過濾器,才能徹底吸附掉H2S。

(3)除去水水也是CO2回收處理、生產液體CO2中不希望的物質。首先CO2中水分會影響活性炭吸附雜質;其次,在CO2液化時結冰,會堵塞管道,影響生產安全和設備運行。所以采用兩級CO2壓縮,每次壓縮後通過CO2冷卻器、油水分離器除水,最後采用吸附幹燥塔。一般吸附幹燥塔雙塔設計,可采用矽膠和分子篩。分子篩具有以下優點,被越來越多的啤酒廠使用。

①可獲得深度幹燥的氣體,當氣體的相對濕度不低於70%時,更有利於吸收氣體中的水分,相對濕度越低,吸收水分的能力越強。

②淨化氣體:由於分子篩對極性不飽和化合物具有很高的親和力,對H2S、S02及硫醇化合物有強烈的吸附作用,可起到淨化氣體的作用。

(4)CO2液化為了滿足氣體液化的條件,使用專門的製冷機和高壓壓縮機。溫度:-25~-17℃;壓力:1.7~2.1MPa。

(5)除去氧為了確保CO2中氧含量低,在回收CO2工藝流程中可采取以下措施。

①發酵開始時並不會馬上回收CO2,通過產生的CO2將發酵罐和管道中的空氣排走,當CO2純度達到99.5%~99.7%以上時才開始回收,這樣不可避免將損失部分CO2。

②液化時,不凝結氣體(氧氣和氮氣)在CO2液化器中的濃度不斷上升,同時氧氣會在液化的CO2中達到飽和。因此及時從CO2液化器中排除不可液化的氣體,可降低液態CO2中氧含量,根據經驗,會損失大量的二氧化碳,通常排放氣體中CO2濃度達到95%以上。

3.新型CO2回收技術

(1)容積效率容積效率是指生產出的純二氧化碳(QU)與進入設備的氣體總量(Qi:CO2+雜質)之比,即容積效率:Nv=QU/Qi,容積效率高,則CO2回收率高。

通過排氣的空氣比例(Ys)和進氣的空氣比例(Yi),可以簡單計算出CO2回收設備的容量效率。即:

Nv=1-Yi/Ys

這樣容積效率取決於排放空氣中二氧化碳的含量和進氣中CO2的純度。

(2)傳統CO2回收設備的特點在傳統CO2回收設備正常工作時,排放氣體中CO2濃度為95%,進口處CO2濃度為99.5%,則容積效率:Nv=1-Yi/Ya=1-0.05/0.5=90%

前提是排放氣體中的CO2為正常值,CO2回收設備運行良好,並且液化CO2中的氧含量可以接受,當進口CO2濃度為99.7%,6%設備能力的CO2通過排放氣體損失掉,當進口CO2濃度為90%時,會損失20%設備能力的CO2。這就是為什麼當發酵罐中二氧化碳濃度低於99.7%時不值得回收的緣故。

其次要注意回收二氧化碳中的氧含量。根據經驗,當排放氣體中的二氧化碳濃度為98%時,液化後的二氧化碳中氧氣濃度已經達到約60mg/kg,使用這種二氧化碳必將使啤酒受到氧氣的損害。