DE102009030623A1

DE102009030623A1 - Ein Verfahren zur Aufreinigung von Gärungskohlensäure

Info

Publication number: DE102009030623A1
Application number: DE102009030623A
Authority: DE
Original assignee: Nitzsche Frank Dr-Ing
Current assignee: Nitzsche Frank Dr-Ing
Priority date: 2009-06-25
Filing date: 2009-06-25
Publication date: 2010-12-30

Abstract

Verfahren zur Reinigung von Gärungskohlensäure, dadurch gekennzeichnet, dass diese Reinigung mithilfe der Kühlung der Kohlensäure vorgenommen wird

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufreinigung von Gärungskohlensäure.
Während der Fermentation von zuckerhaltigen Substraten entsteht in größeren Mengen Kohlensäure. Diese Kohlensäure kann in nachgeschalteten Anlagen aufgefangen, aufgereinigt und verflüssigt werden. Dieser Prozess ist in der Industrie bekannt und wird im großen Stile angewendet.
Ein wesentlicher Verfahrensschritt in diesem Prozess ist die Aufreinigung der Kohlensäure, um unerwünschte Aromastoffe zu entfernen. Während der Fermentation entstehen neben dem gewünschten Alkohol auch weitere Inhaltsstoffe, die mit der gebildeten Kohlensäure aus der Fermentationsbrühe mitgerissen werden.
Um diese Fremdstoffe aus der Kohlensäure zu entfernen, werden vielfach Aktivkohlefilter eingesetzt. Diese zeichnen sich dadurch aus, dass sie die in der Kohlensäure enthaltenen Fremdkomponenten absorbieren können. Die Absorption dieser Komponenten hängt unter anderem von der Konzentration in dem Roh Gas ab.
Neben dem mitgerissenen Wasser ist Ethanol die Hauptkomponente in der nicht gereinigten Kohlensäure. Tritt nun zu viel Ethanol in die Aktivkohlefilter ein, besetzt er Bindungsstellen, die für die Absorption anderer Komponenten benötigt werden.
Um die Konzentration des Ethanol in der Kohlensäure zu reduzieren, werden in den heutigen Anlagen so genannte Gaswäscher eingesetzt. Diese beruhen auf dem Prinzip der Wassereindüsung in den Gasstrom.
Heutzutage geht man davon aus, dass für die ausreichende Entfernung des Ethanols circa 1 m³ Wasser pro Kubikmeter Kohlensäure benötigt werden. Dieser Wasserverbrauch ist nicht gerade Ressourcen schonend und führt zu einer deutlichen Kostenbelastung des Unternehmens.
Gegenstand dieser Erfindung ist es nun, diesen Schritt des Gaswaschens durch ein innovatives Verfahren zu ersetzen. In dem neuen Anlagenlayout wird auf einen Gaswäscher verzichtet. Um das Entfernen des Ethanols aus dem Gasstrom sicherzustellen, wird die gesamte gasförmige Kohlensäure inklusive der Inhaltsstoffe mit einem Wärmetauscher oder durch Einblasen eines kalten Gases oder durch das Einsprühen verflüssigter Gase heruntergekühlt. Der Kühlprozess orientiert sich an der Kondensationstemperatur von Wasser und Ethanol im Rohgas und an der zulässigen Konzentration des Ethanols für die nachgeschalteten Prozesse. Vorgesehen sind Temperaturen im Bereich zwischen +10 und –20°C.
Diese Temperaturabsenkung im Rohgas führt zu einer Unterschreitung der Taupunkte der genannten Komponenten und so zu einem Ausscheiden aus dem Gasstrom durch Kondensation. Über entsprechende mechanische Vorrichtungen können diese Komponenten dann einfach aus der Anlage abgeführt werden.
Diese Entfernung der störenden Komponenten ist genau die Funktion, die von einem solchen Verfahren erwartet wird. Damit wird sichergestellt, dass die nachfolgende Aufreinigung des Rohgases im Aktivkohlefilter mit der gleichen Intensität durchgeführt werden kann. Vorteilhaft stellt sich hierbei die gleichzeitige Entfernung des Wassers dar, die zu einer geringeren Belastung der Aktivkohlefilter mit Feuchtigkeit führt.
Wenn in dem Unternehmen gleichzeitig gasförmige frische Kohlensäure benötigt wird, kann der Verdampfungsprozess diese Kohlensäure zur Abkühlung des Rohgases herangezogen werden. Darüber hinaus optimiert die abgesenkte Eintrittstemperatur des Rohgases die Arbeitsweise der Verdichter.
Diese Aufgabe wird durch eine Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst

Claims

Verfahren zur Reinigung von Gärungskohlensäure, dadurch gekennzeichnet, dass diese Reinigung mithilfe der Kühlung der Kohlensäure vorgenommen wird
Verfahren zur Reinigung von Gärungskohlensäure, dadurch kennzeichnet, dass die Entfernung unerwünschter Komponenten wie zum Beispiel Ethanol mithilfe der Kühlung der Kohlensäure vorgenommen wird
Verfahren zur Reinigung von Gärungskohlensäure, dadurch gekennzeichnet, dass diese Reinigung zweckmäßigerweise bei Temperaturen von +10 bis –20°C vorgenommen wird
Verfahren zur Reinigung von Gärungskohlensäure, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlung durch einen Wärmetauscher vorgenommen wird
Verfahren zur Reinigung von Gärungskohlensäure, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlung durch Einblasen eines gekühlten oder verflüssigten Gases vorgenommen wird
Verfahren zur Reinigung von Gärungskohlensäure, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Reinigungschritt vor dem Verdichten der Kohlensäure durchgeführt wird
Verfahren zur Reinigung von Gärungskohlensäure, bei dem die Kühlung des Rohgases durch die Verdampfung eines anderen Gases erreicht wird
Verfahren zur Reinigung von Gärungskohlensäure, bei dem die Kühlung des Rohgases durch die Energiegewinnung aus einem Energierückgewinnungsprozess erreicht wird
Verfahren zur Reinigung von Gärungskohlensäure, bei dem die Kühlung des Rohgases durch die Erwärmung des kondensierten Ethanols und Wassers erreicht wird