酒精发酵气制液体二氧化碳初步技术方案
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摘要：介绍酒精发酵气气源情况，二氧化碳产品方案，选用的工艺技术流程、流程说明，以及配套的自控技术方案。
关键词：二氧化碳 食品级 低温精馏组 自控技术
1 酒精厂发酵的二氧化碳气源基础情况
以淀粉质为原料生产酒精的酒精厂，CO2是酒精生产发酵过程中产生的最主要副产物，有很高的利用价值。酒精发酵生产工艺过程为淀粉经糖化、发酵获得酒精，同时产生大量的CO2。理论上每生产1吨酒精可获得约0.950吨的二氧化碳，即每生产10kt酒精，理论上可获得二氧化碳副产物的产量为9.5kt。实际生产中，每生产10kt酒精，可回收液体二氧化碳产品6000～7000吨。
2 产品方案
2.1 产品质量 食品级低温液态二氧化碳，产品质量执行国家标准GB10621-2006标准。
2.2 生产规模 20kt/a食品级低温液体二氧化碳，年生产时间按8000小时计，小时产量2.5t/h。
3 工艺技术方案
3.1 工艺技术方案的选择
①高压法：就是将原料二氧化碳气通过压缩机提压至8.0MPa左右，经常温水冷后液化，在高压下直接充瓶销售。该方法的优点是流程短，工艺简单，投资省。而缺点则很明显，由于压力高，许多必备的净化设备因制作难度和费用高而难使用，杂质因压力高而溶解在产品中，产品质量低，储存运输均不方便。产品中烃类、醛类、醇类等可燃有机物也无法除去，产品纯度低，杂质多，产品质量随气源变化而变化。②低压深冷法：它是在高压法的基础上加以改进，配合一定的净化、干燥、高压节流至浅低压，低温氨冷，将沸点比二氧化碳低的杂质分离，产品纯度虽有很大提高，但难满足工业用途中较高纯度的要求。③变压吸附法：利用吸附材料对不同气体在吸附量、吸附速度、吸附力等方面的差异以及吸附剂的吸附容量随压力变化而变化的特性，在加压时完成混合气体的吸附分离，在降压下完成吸附剂的再生，从而实现气体分离和吸附剂循环使用的目的。该法的特点是气源纯度适应范围较宽，适合于从低浓CO2气体中提浓CO2。④洗涤、吸附与低温精馏组合法：该法综合了低压深冷和精馏的优点，首先通过清水洗除去发酵气中水溶性杂质，再低温精馏分离沸点比二氧化碳低深的杂质，配合使用活性炭吸附剂，有针对性地脱除沸点比二氧化碳高、通过精馏无法分离的杂质。此法生产的液体二氧化碳浓度较高并且稳定，一些低沸点杂质可稳定地脱除。该法较适宜于酒精厂发酵气生产食品级液体二氧化碳，产品各项指标均可达食品级液体二氧化碳GB10621-
2006标准。
3.2 工艺流程 ①工艺流程框图（如下图）。②流程说明：本流程采用洗涤、吸附与低温精馏组合流程。经回收淡酒后的发酵气经过滤后进贮气囊缓冲，经压缩机一级提压，通过清水洗涤，以除去气体中水溶性杂质，再经压缩机加压至2.5～3.0MPa，经吸附剂吸附除去高沸点杂质，经冷却除湿器除去一定量的饱和水，再经分子筛干燥器精除水，通过冷凝器使二氧化碳气体液化，在提纯塔内进行精馏得到合格的液体二氧化碳产品。制冷剂采用液氨。③工艺特点：a本流程采用清水提压洗涤，不采用污染严重不环保的高锰酸钾洗涤工艺，发酵气中微量的有机酸类、醇类采用高活性吸附剂吸附并再生使用工艺，工艺简捷环保，能耗较低，运行费用也较低。b采用组合式提纯（精馏）工艺，无需外供热源，实现无外加动力自动回流，既力求降低消耗又保证产品纯度。c系统操作压力为2.3～2.8MPa，属气体压缩功耗与冷凝功耗较合适区域，运行功耗低，较为节能。d本流程中吸附剂再生介质采用蒸汽，干燥剂再生介质采用空气。较其它方法中采用二氧化碳气作再生介质，能耗相对较低，并有利于提高产品得率。
4 自控技术方案
①控制方式 根据工艺主装置布置较集中的特点及工艺操作的要求，本设计采用控制系统PLC，对工艺装置和生产过程进行集中控制和监视；压缩机在现场岗位集中监控，由设备制造厂成套提供就地检测和监控仪表设备，重要参数引入PLC集中监视。工艺装置现场设置有必要的就地检测仪表，以满足工艺就地操作的要求。设计的检测和控制系统将保证生产装置的正常、稳定、安全、可靠运行以及在异常情况下的紧急处理。②控制室监控操作系统 由操作站、打印机、存储设备、通讯网络、控制器、I/O卡件等设备组成。完成主要工艺参数流程图的显示、趋势记录、历史事件记录、故障查询、报警、控制及流程图画面动态显示等多种功能。完成数据采集、过程控制、逻辑运算、顺序控制和快速联锁等功能。实现中控有效的监控全套设备系统的生产、运行、储供过程。重要参数、运行信号、在中控室显示、记录和报警。联锁保护均由PLC系统完成，当工艺参数越限时，能记忆、显示、打印并报警。有关的联锁保护根据工艺要求，由PLC系统完成启动或停车或关闭阀门，并可进行手动设备的开、停和改变运行状态。
参考文献：
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