EA023639B1 - Выделение диоксида углерода из процесса брожения при высоком давлении - Google Patents

Выделение диоксида углерода из процесса брожения при высоком давлении Download PDF

Info

Publication number
EA023639B1
EA023639B1 EA201390052A EA201390052A EA023639B1 EA 023639 B1 EA023639 B1 EA 023639B1 EA 201390052 A EA201390052 A EA 201390052A EA 201390052 A EA201390052 A EA 201390052A EA 023639 B1 EA023639 B1 EA 023639B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
carbon dioxide
stream
pressure
condensation
gas
Prior art date
Application number
EA201390052A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201390052A1 (ru
Inventor
Расмус Финд
Ян Фленстед Поульсен
Original Assignee
Юнион Инджиниринг А/С
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Юнион Инджиниринг А/С filed Critical Юнион Инджиниринг А/С
Publication of EA201390052A1 publication Critical patent/EA201390052A1/ru
Publication of EA023639B1 publication Critical patent/EA023639B1/ru

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/08—Separating gaseous impurities from gases or gaseous mixtures or from liquefied gases or liquefied gaseous mixtures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/50—Carbon dioxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • B01D53/1406—Multiple stage absorption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • B01D53/1412—Controlling the absorption process
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • B01D53/1418—Recovery of products
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • B01D53/1425—Regeneration of liquid absorbents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • B01D53/1456—Removing acid components
    • B01D53/1475—Removing carbon dioxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/77—Liquid phase processes
    • B01D53/78—Liquid phase processes with gas-liquid contact
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
    • B01D2256/22—Carbon dioxide
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Extraction Or Liquid Replacement (AREA)
  • Fats And Perfumes (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
  • Distillation Of Fermentation Liquor, Processing Of Alcohols, Vinegar And Beer (AREA)

Abstract

Настоящее изобретение относится к способу извлечения диоксида углерода из газообразного потока, выделяющегося в процессе брожения, посредством сжатия, абсорбции, конденсации и дистилляции, в котором, по меньшей мере, абсорбцию и конденсацию осуществляют при высоком давлении, составляющем по меньшей мере 30 бар (3 МПа).

Description

Настоящее изобретение относится к способу извлечения диоксида углерода из газообразного потока, выделяющегося в процессе брожения или на линии бутылочного розлива, посредством сжатия, абсорбции, конденсации и дистилляции, причем данный способ осуществляют при высоком давлении.
Предпочтительный способ насыщения диоксидом углерода напитков, таких как продукты пивоварения, осуществляют, очищая диоксид углерода на месте применения. Таким образом, потоки диоксида углерода, образующиеся в процессе брожения, такого как на пивоваренном заводе, часто очищают и возвращают на пивоваренный завод. Таким образом, диоксид углерода, образующийся в процессе брожения, снова используют в изготовлении продуктов пивоварения или других насыщенных диоксидом углерода напитков, производимых на том же месте, где происходит процесс брожения, в качестве так называемого защитного газа на линии розлива, чтобы предотвращать захват воздуха или вытеснять воздух.
В настоящее время наиболее часто используемый способ включает следующие стадии: пеноудаление; промывание в водяном скруббере; сжатие; фильтрование через угольный фильтр; обезвоживание; повторное кипячение и дистилляция потока диоксида углерода для получения поток очищенного диоксида углерода. Данный способ эффективно очищает диоксид углерода, обеспечивая удовлетворительный выход и чистоту, но несколько элементов данного способа увеличивают суммарную стоимость процесса выделения. Прежде всего, необходима утилизация воды, используемой в водяном скруббере; кроме того, угольный фильтры и дегидраторы необходимо периодически регенерировать; и, наконец, для данного способа требуется внешний источник энергии. Большое количество технологических операций данного способа требует устройство для поддержания давления во всей системе. Как правило, чем больше технологических операций осуществляется в системе, тем больше падение давления и, следовательно, расходы на его поддержание.
Кроме того, для традиционного конечного сжижения диоксида углерода требуется значительный расход энергии. Конденсацию, как правило, осуществляют посредством охлаждаемого аммиаком конденсатора. Кроме того, получаемый жидкий диоксид углерода необходимо хранить в резервуаре для хранения и повторно испарять перед использованием в качестве защитного газа или в процессе насыщения напитков диоксидом углерода. Согласно традиционному способу система работает при давлении, составляющем приблизительно 16 бар (1,6 МПа), что соответствует давлению стандартного резервуара для хранения диоксида углерода, в котором жидкий диоксид углерода хранят перед использованием.
В данном контексте работа при низком давлении представляет собой традиционный способ в данной области для извлечения высокочистого диоксида углерода пищевого качества, главным образом, поскольку это считается наиболее экономичным по нескольким причинам, таким как получаемая чистота и стоимость установки.
Однако для работы при пониженных давлениях требуется очень высокая степень удаления воды, поскольку присутствие воды в системе вызывает проблемы, связанные с образованием льда или газовых гидратов. Кроме того, конденсация очищенного диоксида углерода для получения сжиженного диоксида углерода требует высокую входящую энергию.
Проблемы конденсации решаются в европейском патенте ЕР 0194795 А2, описывающем процесс выделения, в котором загрязненный диоксид углерода от пивоваренного завода сжимают и охлаждают, получая поток практически чистого жидкого диоксида и поток газообразных примесей, т.е. неконденсирующихся газов. После этого следует расширение потока чистого жидкого диоксида углерода для получения потока чистого жидкого и газообразного диоксида углерода, в результате чего полученный жидкий диоксид углерода используют для сжижения газового потока на начальной стадии сжатия. Таким образом, данный способ предлагает решение, в котором охлаждение и сжижение диоксида углерода осуществляют посредством расширения и испарения практически чистого жидкого диоксида углерода. В результате этого энергию внутренней теплопередачи и/или охлаждения используют для обеспечения энергии на стадии очистки. Заявлено, что данный способ уменьшает удельный и суммарный расход энергии и тепла, требуемого для испарения. Однако только когда сжиженный диоксид углерода полностью используют и расширяют, способ становится в полной мере экономичным. Таким образом, для данного способа все же требуется большое количество энергии, вводимой для конденсации диоксида углерода. Настоящее изобретение представляет собой способ, которой решает одну или более из перечисленных выше проблем предшествующего уровня техники.
Таким образом, в первом аспекте настоящее изобретение предлагает способ извлечения диоксида углерода из потока газообразного диоксида углерода, образующегося в процесса брожения, причем данный способ включает следующие стадии: а) производство потока диоксида углерода, выделяющегося в процессе брожения; Ь) сжатие произведенного потока посредством по меньшей мере одной стадии сжатия, производящего поток сжатого газа; с) направление сжатого газообразного потока на стадию абсорбции, производящей, по меньшей мере, обогащенный диоксидом углерода газовый поток; й) конденсация обогащенного диоксидом углерода газообразного потока в конденсаторе, производящем, по меньшей мере, конденсат и продувочный газ; и е) дистилляция конденсата для получения очищенного диоксида углерода, в котором давление потока сжатого диоксида углерода, полученного на стадии Ь), составляет по меньшей мере 30 бар (3 МПа), температура находится в интервале, в котором практически не происходит конденсация диоксида углерода, и указанное давление поддерживается, по меньшей мере, до ста- 1 023639 дии ά).
Благодаря настоящему изобретению в настоящее время обнаружено, что когда давление составляет по меньшей мере 30 бар (3 МПа), газ можно затем конденсировать, используя текучие среды, такие как текучие среды, используемые на линии розлива или в процессе брожения, в результате чего энергия, используемая в начале процесса, превышает энергию, получаемую на более поздней стадии процесса, а именно при сжижении чистого диоксида углерода, что обычно представляет собой одну из наиболее энергозатратных частей процесса выделения.
Способ согласно настоящему изобретению имеет несколько преимуществ. Когда давление в системе является высоким, обычный водяной скруббер заменяют водяным скруббером высокого давления или скруббером на основе диоксида углерода. Это уменьшает количество воды, необходимое для получения желательной чистоты, а также количество загрязненной воды, подлежащей очистке и утилизации. Кроме того, для конденсации после стадии абсорбции не требуются низкие температуры, составляющие приблизительно -30°С, которые обычно являются необходимыми для конденсации диоксида углерода, когда он присутствует при давлении от 15 до 20 бар (от 1,5 до 2 МПа). Таким образом, согласно настоящему изобретению температура конденсационной жидкости, далее именуемой термином хладагент, может составлять приблизительно 0°С или несколько ниже, в том числе от -10 до 10°С, предпочтительно от -8 до -3°С, например -5°С. Поскольку температура хладагента может быть относительно высокой по сравнению с традиционными установками СО2, было обнаружено, что можно использовать, например, солевой раствор, который обычно используют на пивоваренных заводах, чтобы охлаждать резервуары для брожения и т.д., и, следовательно, этот хладагент уже имеется на заводе. Солевой раствор предпочтительно представляет собой любую водную смесь, которая понижает температуру замерзания воды. Примеры представляют собой водные растворы гликолей и солей. Когда температуры окружающей среды являются низкими, конденсация СО2 посредством воздушного охлаждения также представляет собой возможный вариант.
Одно из основных преимуществ настоящего изобретения заключается в том, что можно использовать хладагент, у которого температура составляет приблизительно от -10 до 10°С, чтобы охлаждать диоксид углерода до температуры ниже -24°С, что значительно уменьшает удельный расход энергии в расчете на получаемое количество диоксида углерода.
Еще одно преимущество настоящего изобретения заключается в том, что можно дополнительно уменьшать суммарное количество воды, используемое в процессе. Растворимость в воде многих примесей определяется парциальным давлением данной определенной примеси. Если раствор представляет собой идеальный раствор, и концентрация соответствующих примесей является низкой, растворимость будет прямо пропорциональна парциальному давлению. Таким образом, если давление увеличивается вдвое, то растворимость также удваивается. Таким образом, когда растворимость в воде увеличивается вследствие повышенного давления, водосодержание может уменьшаться пропорционально, чтобы получать такую же степень очистки.
В еще одном варианте осуществления сжиженный диоксид углерода можно повторно испарять путем приведения его в контакт с более теплым хладагентом, например солевым раствором, получаемым с пивоваренного завода. Этот повторно испаренный диоксид углерода можно затем использовать, например, на линии бутылочного розлива линии. В результате этого температура хладагента уменьшается, например, от -5 до -8°С. Этот охлажденный солевой раствор в особенно предпочтительном варианте осуществления используют в качестве хладагента на стадии конденсации, в результате чего температура хладагента увеличивается, как правило, до исходного уровня температуры солевого раствора, и его можно использовать повторно на пивоваренном заводе в соответствующем качестве.
В результате этого система является нейтральной в отношении энергии конденсации и повторного испарения, что решает многие проблемы предшествующего уровня техники.
Энергию, требуемую для сжатия, можно оптимизировать посредством вставки нескольких последовательных стадий сжатия, например 2 или 3. Две или три стадии сжатия в настоящее время являются предпочтительными в качестве наиболее экономичного варианта с точки зрения объединенной установки и операций.
Наконец, при переносе конденсированного и дистиллированного диоксида углерода в резервуар для хранения, в котором диоксид углерода почти всегда хранят при меньшем давлении, чем давление конденсации, и составляющем, как правило, приблизительно 16 бар (1,6 МПа), что является стандартным уровнем в промышленности, образуется 20% газообразного диоксида углерода вследствие этой разности давлений (если давление уменьшается, например, от 35 бар (3,5 МПа)). Этот газообразный диоксид углерода можно переносить непосредственно на установку брожения, пивоваренный завод и/или завод безалкогольных напитков в качестве защитного газа или использовать в бутылках или банках для насыщения диоксидом углерода напитков, предпочтительно пива.
Когда полученный газообразный диоксид углерода переносят непосредственно на пивоваренный завод, суммарный расход энергии в процессе дополнительно уменьшается, и в определенном варианте осуществления, в котором давление уменьшают приблизительно от 35 до 16 бар (от 3,5 до 1,6 МПа), дополнительная экономия энергии составляет приблизительно 10%.
- 2 023639
Можно предусмотреть устройства для контроля диоксида углерода, которые обеспечивают, чтобы избыток газообразный диоксид углерода имел требуемую чистоту перед поступлением на установку брожения, пивоваренный завод и/или завод безалкогольных напитков.
В еще одном варианте осуществления, когда газообразный диоксид углерода, образующийся при переносе в резервуар для хранения, возвращают по меньшей мере в один компрессор и подвергают еще одной стадии очистки. В качестве альтернативы, избыток газа конденсируют и дистиллируют повторно или конденсируют и переносят в резервуар для хранения. В определенном варианте осуществления эту конденсацию осуществляют, используя солевой раствор, включающий гликоль, в качестве хладагента или используя энергию охлаждения при повторном испарении жидкого диоксида углерода.
Абсорбцию можно осуществлять, используя водяной скруббер высокого давления или скруббер на основе диоксида углерода. Когда используют водяной скруббер высокого давления, количество используемой воды существенно уменьшается по сравнению с очисткой воды в скруббере низкого давления, которое обычно используют в промышленности, т.е. близкое к давлению окружающей среды. Когда давление увеличивается вдвое, можно, как правило, вдвое уменьшать расход воды. Кроме того, последующая стадия обезвоживания, например, в фильтре и его регенерация потребует меньше диоксида углерода, количество которого уменьшается от нормального уровня, составляющего приблизительно 3%, до менее чем 1,5%, и, соответственно, повышается суммарный выход.
Когда абсорбент представляет собой воду, способ предпочтительно также включает стадию обезвоживания для удаления воды, которая может вызывать проблемы, связанные с образованием льда и газовых гидратов в последующем потоке, в том числе в системе конденсатора или дистилляционной колонны.
В предпочтительном в настоящее время варианте осуществления стадию абсорбции осуществляют, используя скруббер на основе диоксида углерода. Когда используют скруббер на основе диоксида углерода, выход диоксида углерода увеличивается по сравнению с использованием водяного скруббера, потому что диоксид углерода поглощается водой, используемой в качестве абсорбента, приводя к потере диоксида углерода. Кроме того, когда скруббер на основе диоксида углерода включает встроенное средство для обезвоживания, такое как этанол из процесса брожения, вода отделяется во время работы скруббера на основе диоксида углерода стадия. Таким образом, высушивающий фильтра является необязательным, поскольку любая присутствующая вода будет отделяться в скруббере на основе диоксида углерода. Следовательно, предотвращается регенерация фильтра, в которой обычно расходуется приблизительно 3% потока диоксида углерода, приводя к повышению выхода.
Еще одно преимущество использования скруббера на основе диоксида углерода заключается в том, что требуется меньше компонентов для полной очистки, что снижает расходы на установку. Меньшее суммарное число компонентов в процессе также означает, что падение давления является менее выраженным, и, следовательно, меньше энергии требуется для поддержания давления в системе.
В еще одном предпочтительном варианте осуществления по меньшей мере один компрессор представляет собой смазанный компрессор, такой как смазанный маслом или водой компрессор, более конкретно, смазанный маслом винтовой компрессор.
Такие компрессоры являются менее дорогостоящими, более простыми для регулирования мощности и приспособленными к условиям процесса. Кроме того, они отличаются простотой в обслуживании и высокой надежностью.
Несмазанные поршневые компрессоры традиционно выбирают в качестве компрессором. Смазывающие текучие среды, такие как масло, являются в высокой степени нежелательными в случае диоксида углерода, предназначенного для потребления, и в данной области существуют препятствия к замене традиционных компрессоров на эти дешевые смазанные компрессоры. Проблему можно решить путем установки фильтра, по меньшей мере, между одной стадией сжатия и стадией абсорбции. Однако качество продукта будет в высокой степени зависимым от работы фильтра, причем это единственное средство для отделения смазочного материала, который будет неизбежно смешиваться с потоком диоксида углерода. Однако когда стадию абсорбции осуществляют с помощью скруббера на основе диоксида углерода, смазочное масло эффективно удаляется в нем, и можно не осуществлять установку фильтра, или он может служить в качестве дополнительной меры предосторожности и/или устройства для сбора смазочного материала, возвращаемого в компрессоры. Это уменьшит используемое количество смазочного материала, а также обеспечит качество продукта.
Таким образом, в предпочтительном в настоящее время варианте осуществления абсорбент представляет собой жидкий диоксид углерода, и по меньшей мере один компрессор представляет собой смазанный компрессор. Это сокращает расходы на установку, а также обеспечивает повышенный выход без снижения чистоты в процессе работы.
В настоящее время обнаружено, что конкретное давление, осуществляемое в способе согласно настоящему изобретению, должно быть таким, чтобы диоксид углерода можно было эффективно конденсировать, используя охлаждающую текучую среду, как правило, доступную в месте образования потока диоксида углерода. Благодаря этим обнаруженным фактам, высокие в иных условиях расходы на увеличение давление выше по потоку в данном процессе более чем компенсируются в суммарном процессе.
- 3 023639
Таким образом, давление частично определяется температурой хладагента, получаемого из процесса брожения, а также составом обедненного примесями потока диоксида углерода, который выходит со стадии очистки. Авторы настоящего изобретения также наблюдали, что при увеличении чистоты потока, подлежащего конденсации, повышенные температуры хладагента при данном давлении являются достаточными. В одном предпочтительном варианте осуществления температура текучей среды составляет 5°С, давление составляет по меньшей мере 35 бар (3,5 МПа), и такое сочетание обеспечивает высокий выход продукта, имеющего высокую степень чистоты.
В еще одном варианте осуществления жидкий диоксид углерода из резервуара для хранения повторно испаряют для использования на пивоваренном заводе. Повторное испарение осуществляют посредством хладагента перед использованием в качестве хладагента на стадии конденсации или посредством более теплого хладагента после конденсации. Обе альтернативы являются нейтральными в отношении расхода энергии. Особенно предпочтительной является альтернатива, в которой хладагент используют перед использованием на стадии конденсации, поскольку так получают хладагент, имеющей менее высокую температуру, которая допускает меньшее давление и/или степень чистоты потока, подлежащего конденсации.
В еще одном варианте осуществления давление уменьшают после стадии конденсации й) и дистилляцию на стадии е) осуществляют при уменьшенном давлении. Этот вариант осуществления обладает преимуществом в том, что требуется использовать меньше хладагента для конденсации диоксида углерода. Вместо этого можно использовать воздух или воду для охлаждения выше по потоку в данном процессе. Оказывается предпочтительным, чтобы уменьшенное давление, при котором происходит дистилляция, представляло собой стандартное в промышленности давление для хранения диоксид углерода, которое составляет, как правило, приблизительно от 15 до 18 бар (от 1,5 до 1,8 МПа), предпочтительно 16 бар (1,6 МПа).
В еще одном варианте осуществления способ дополнительно включает стадию 1) направления газового потока, полученного на стадии й), на объединенную стадию конденсации и повторного испарения, где повторное испарение осуществляют при меньшем давлении, чем давление газового потока, полученного на стадии й), предпочтительно при стандартном давлении, применяемом в промышленности для хранения диоксида углерода и составляющем, например, приблизительно от 15 до 18 бар (от 1,5 до 1,8 МПа), предпочтительно приблизительно 16 бар (1,6 МПа). В данном варианте осуществления резко уменьшается объем продувочного газа, который бы в противном случае выводился. В результате этого увеличивается суммарный выход диоксида углерода. Давление уменьшают, как правило, путем установки клапана.
В аспекте или варианте осуществления первого аспекта предложен способ повторного испарения жидкого диоксида углерода, полученного, например, способами, которые описаны выше, чтобы производить поток газообразного диоксида углерода для использования в производстве, в котором требуется газообразный диоксид углерода, причем данный способ включает следующие стадии: а) производство жидкого диоксида углерода, например, из источника, в качестве которого выбирают резервуар для хранения, дистиллированный диоксид углерода из дистилляционной установки или конденсированный диоксид углерода из конденсационной установки; Ь) испарение жидкого диоксида углерода в теплообменном устройстве для получения потока газообразного нагретого диоксида углерода; с) расширение потока газообразного нагретого диоксида углерода для получения потока расширенного газообразного нагретого диоксида углерода; и й) нагревание потока расширенного газообразного нагретого диоксида углерода для получения потока газообразного диоксида углерода для использования в производстве, в котором требуется газообразный диоксид углерода. Данный способ представляет собой сберегающий энергию способ повторного испарения жидкого диоксида углерода для любой подходящей цели.
Эффекты и преимущества будут дополнительно проиллюстрированы в представленном ниже подробном описании вариантов осуществления. Они являются иллюстративными, и настоящее изобретение не должно ограничиваться только данными примерами.
Описание чертежей
Фиг. 1 представляет подробную общую технологическую схему согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 2 представляет подробную общую технологическую схему согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 3 представляет упрощенную общую схему процессов согласно вариантам осуществления на фиг. 1 и 2.
Фиг. 4 представляет частичную схему процесса согласно настоящему изобретению, в котором дистилляцию осуществляют при высоком давлении.
Фиг. 5 представляет частичную схему процесса согласно настоящему изобретению, в котором дистилляцию осуществляют при стандартном для промышленности давлении.
Фиг. 6 представляет конкретный вариант осуществления повторного испарения жидкого диоксида углерода.
- 4 023639
Подробное описание изобретения
Для иллюстративных целей ниже перечислены компоненты и потоки, указанные в подробном описании настоящего изобретения и на чертежах.
Пеноуловитель А0; первый, второй и третий компрессоры А1_1, А1_2, А1_3; сепаратор А2; очистительная установка/абсорбер А3; конденсатор А4; дистилляционная установка А5; сепаратор А6; резервуар для хранения А7; ребойлер А8; фильтр А9; скруббер-ребойлеры на основе диоксида углерода А10 и А10_1; предварительный охладитель А11; второй предварительный охладитель А11_1; второй ребойлер А12; второй конденсатор А13; клапан А14; первое теплообменное устройство А15; расширитель А16; второе теплообменное устройство А17 и теплообменное устройство А18.
Потоки, которые представлены на чертежах и описаны ниже, включают следующие.
Образующийся при брожении газ 101; обеспененный газовый поток 102; первый, второй и третий потоки сжатого газа 103, 104, 106; сжатый полученный в ребойлере газ 107; обогащенный диоксидом углерода/обедненный загрязнителем газовый поток 108; профильтрованный поток 109; продувочный газ 110; поток абсорбента 111; конденсат 111_1; конденсированный предварительно охлажденный поток 111_2; охлажденный поток высокого давления 111_3; поток пониженного давления 111_4; очищенный диоксид углерода 111_5; поток хладагента 111_5_1; поток продукта 111_5_2; повторно испаренный поток 111_6; жидкий диоксид углерода из дистилляционной колонны/сжиженный диоксид углерода 112; фракция потока сжиженного диоксида углерода 112_1; испаренный диоксид углерода 112_2; мгновенно выделяющийся газ 113; жидкость пониженного давления 114; поток продукта на хранение 116; поток нагретого продукта 117; конечный продувочный поток 118; поток расширенного продукта 119; поток газообразного диоксида углерода 120; конденсированные примеси 203; обогащенный загрязняющими отходами поток 204; обогащенный загрязняющими отходами поток 206; газовый поток из ребойлера 207; поток жидкого диоксида углерода из скруббера 208; хладагент 301, 401; теплый хладагент 302, 501; и охлажденный хладагент 402.
Дополнительные потоки представлены на фиг. 1. Природа этих потоков будет легко понятна специалисту в данной области техники и не нуждается в подробном разъяснении.
Далее рассмотрим фиг. 1 и 3, которые более подробно описывают настоящее изобретение.
Исходный газ в данном способе представляет собой образующийся при брожении газ 101, от которого можно отделять пену в пеноуловителе А0 перед дальнейшей обработкой. Пеноудаление является необязательным, и его необходимость зависит от природы поступающего газа, например, от действия ферментеров. Обеспененный газовый поток 102 направляют на первую стадию сжатия в первый компрессор А1_1. Число стадий сжатия может представлять собой любое число от 1 и выше. Стоимость этой операции уменьшается при увеличении числа компрессоров; однако это компенсируется стоимостью приобретения компрессоров. В данном контексте наиболее экономичное число равно трем, как представлено на фиг. 1 и 3. На стадии сжатия образуются потоки сжатого газа 103, 104 и 106 соответственно. Между компрессорами поток можно подвергать теплообмену, если это целесообразно.
В представленном варианте осуществления сепаратор А2 устанавливают перед третьим компрессором А1_3. Это служит для отделения конденсированных примесей 203, главным образом, воды от газообразного диоксида углерода. Как правило, сепаратор можно устанавливать между любыми из стадий сжатия, и специалист в данной области техники сможет определить, где это будет необходимо. В представленном варианте осуществления сжатый газ 106 направляют в ребойлер А8 перед поступлением в очистительную колонну А3. Рассмотрим на фиг. 1, где горячий газовый поток 106 затем используют для испарения фракции потока сжиженного диоксида углерода 112_1 из дистилляционной колонны А5, чтобы получить испаренный диоксид углерода 112_2, в результате чего упрощается процесс дистилляции. Можно также использовать и другие источники энергии.
Как упомянуто выше, вследствие разности давлений между процессом и резервуаром для хранения приблизительно от 15 до 30% жидкого диоксида углерода в некоторой точке образует мгновенно выделяющийся газ. Этот мгновенно выделяющийся газ можно использовать в дистилляционной колонне вместо газа, который образует, например, ребойлер А8.
По меньшей мере один используемый компрессор А1_1 и т.д. может представлять собой любой подходящий компрессор. Оказывается предпочтительным, что по меньшей мере один компрессор представляет собой смазанный, более конкретно, смазанный маслом винтовой компрессор, поскольку это сокращает капитальные и эксплуатационные расходы. Когда используют такой компрессор, предпочтительно, чтобы фильтр (не показан на чертеже) использовали перед стадией абсорбции, в частности, когда абсорбент, используемый на стадии абсорбции с), представляет собой воду. Когда диоксид углерода представляет собой абсорбент, 111, как, в частности, в варианте осуществления, который представлен на фиг. 1, остатки масла удаляют, и присутствие фильтра служит в качестве дополнительной меры предосторожности, а также средства для выделения и рециркуляции масла в компрессоры.
Сжатый полученный в ребойлере газ 107 поступает в абсорбционную колонну А3, предпочтительно в ее нижней части. Показанная очистительная колонна представляет собой скруббер на основе диоксида углерода, который также описан в совместно рассматриваемых патентных заявках νθ 2009/127217 и РСТ/ИК 2010/050146, включенных в настоящий документ посредством ссылки. Таким образом, в пред- 5 023639 ставленном варианте осуществления система абсорбционной колонны включает скруббер А3 и необязательный ребойлер-скруббер СО2 А10. Ребойлер А10 служит для сведения к минимуму обогащенного загрязняющими отходами потока 204 посредством повторного кипячения промывных потоков 208 и 206 жидкого диоксида углерода, чтобы получить из ребойлера газовый поток 207, который снова очищают в колонне.
Абсорбент в очистительной колонне представляет собой жидкий диоксид углерода, предпочтительно полученный из процесса ниже по потоку. В проиллюстрированном варианте осуществления абсорбент представляет собой поток 111, полученный после окончательной дистилляцией перед уменьшением давления.
Кроме того, предусмотрено, что скруббер на основе диоксида углерода можно усовершенствовать согласно решению, представленному в датской патентной заявке РСТ/ΏΚ 2010/050146, где сжатый исходный поток очищают в очистительной колонне, производящей, по меньшей мере, обогащенный загрязнителем жидкий поток и обедненный загрязнителем газовый поток и повторное кипячение обогащенного загрязнителем жидкого потока, производя газовый поток и направляя газовый поток в очистительную колонну. Разность давлений между обогащенным загрязнителем жидким потоком и обедненным загрязнителем газовым потоком создается перед тем, как потоки поступают в ребойлер, таким образом, что давление в обогащенном загрязнителем жидком потоке меньше давления в обедненном загрязнителем газовом потоке. Более конкретно, это получают, направляя сжатый поток на а) стадию абсорбции в колонне, производящей обедненный загрязнителем газовый поток, который выходит из верхней части колонны, и обогащенный загрязнителем жидкий поток, который необязательно выходит из нижней части колонны, причем обедненный загрязнителем газовый поток, который выходит из верхней части колонны, далее направляют на стадии, выбранные из следующих:
1: Ы) сжатие обедненного загрязнителем газового потока для получения потока сжатого газа; с1) охлаждение потока сжатого газа в ребойлере для получения, по меньшей мере, потока продукта, который подлежит конденсации и дистилляции, и газового потока; и 61) направление газового потока в очистительную колонну в нижней части колонны; и
2: Ь2) охлаждение обедненного загрязнителем газового потока в ребойлере для получения, по меньшей мере, потока продукта, который подлежит последующей конденсации и дистилляции, и газового потока; с2) сжатие газового потока для получения потока охлажденного сжатого газа; и 62) направление охлажденного потока сжатого газа в колонну в нижней части колонны и уменьшение давления обогащенного загрязнителем жидкого потока, который выходит в нижней части колонны, перед поступлением в ребойлер. Уменьшение давления в определенном варианте осуществления производят посредством клапана.
Скруббер на основе диоксида углерода может включать встроенный ингибитор или поглотитель воды, если это необходимо. Когда исходный газ образуется из в процессе брожения, этот газ наиболее вероятно включает этанол, который может служить в качестве ингибитора воды.
Данное усовершенствование согласно патентной заявке РСТ/ΏΚ 2010/050146 является особенно предпочтительным, когда поток включает много загрязнителей, чтобы сводить к минимуму обогащенный загрязняющими отходами поток 204. Это обеспечивает высокую чистоту, а также высокий выход.
После стадии абсорбции обогащенный диоксидом углерода/обедненный загрязнителем газовый поток 108 фильтруют в фильтре А9, причем этот фильтр может представлять собой механический фильтр, фильтр, содержащий активированный уголь или адсорбент другого типа, если это целесообразно, для удаления следов, например, Н2§. Фильтр не является обязательным.
Профильтрованный поток 109 конденсируют в конденсаторе А4. Конденсатор может быть встроенным в дистилляционную колонну А5, как представлено на фиг. 1. Кроме того, предусмотрено, что блоки являются раздельными, как проиллюстрировано на фиг. 2, 3 и 5. Конденсацию осуществляют посредством хладагента 301, получая более теплый хладагент 302. Хладагент представляет собой любую текучую среду, которая производит достаточный охлаждающий эффект, чтобы конденсировать диоксид углерода при заданных высоких давлениях. Особенно предпочтительным является хладагент, присутствующий на пивоваренном заводе или заводе безалкогольных напитков, например, солевой раствор, как правиле, имеющий температуру от -5 до 5°С, в том числе -2 или -3°С, и используемый, например, чтобы охлаждать резервуары для брожения. В результате этого конденсацию осуществляют без какого-либо внешнего источника энергии и без установки дополнительного оборудования на заводе. В особенно предпочтительном варианте осуществления (не показан на чертеже) сжиженный диоксид углерода получают из резервуара для хранения А7 и повторно испаряют, используя поступающий хладагент 301. В этом варианте осуществления сжиженный диоксид углерода предпочтительно получают из резервуара для хранения, и хладагент охлаждают посредством испарения диоксид углерода до меньшей температуры перед поступлением в конденсатор А4. После выхода из конденсатора А4 температуру более теплого хладагента 302 можно возвратить на уровень исходной установленной температуры. Следовательно, процесс конденсации является полностью нейтральным в отношении энергии, что является большим экономическим достижением по сравнению с предшествующим уровнем техники.
После конденсации конденсат 111_1 дистиллируют для дополнительной очистки диоксида углеро- 6 023639 да, в результате чего получают поток сжиженного диоксида углерода 112; предусмотрено, что газообразный диоксид углерода поступает из дистилляционной установки, помимо прочего, в конденсационную установку, как представлено на фиг. 1 и 3. Часть потока сжиженного диоксида углерода 112 можно получать в качестве абсорбента 111, когда жидкий диоксид углерода используют в качестве абсорбента на стадии абсорбции.
На фиг. 2 представлен еще один вариант осуществления способа согласно настоящему изобретению. Условные обозначения на фиг. 1 и 3 также применяются к фиг. 2. Процессы ниже по потоку в варианте осуществления на фиг. 2 подробно описаны на фиг. 5. Таким образом, следует рассматривать фиг. 1, 3 и 5 совместно. Вариант ребойлера скруббера СО2 А10_1 представлен на фиг. 2. В этом варианте осуществления ребойлер-скруббер СО2 А10_1 соединен с потоком, выходящим из последнего сжимающего устройства перед поступлением в абсорбционную колонну А3.
В представленном варианте осуществления на фиг. 4, который подробно иллюстрирует процессы ниже по потоку согласно варианту осуществления, показанному на фиг. 1, снижают давление потока сжиженного диоксида углерода 112, в результате чего образуется определенное количество мгновенно выделяющегося газа. Перед сжижением поток необязательно предварительно охлаждают один или два раза (представлено на чертеже) посредством предварительных охладителей А11 и А11_1, причем предварительные охладители можно приводить в действие посредством солевого раствора и/или диоксида, насколько это целесообразно для определенного охлаждаемого потока. Доля мгновенно выделяющегося газа зависит от разности давлений. В типичном варианте осуществления, где давление уменьшают от 35 до 16 бар (от 3,5 до 1,6 МПа), причем 16 бар (1,6 МПа) представляет собой промышленный стандарт резервуаров для хранения диоксида углерода, количество мгновенно выделяющегося газа составляет 20% суммарного потока. Жидкость и газ разделяют в сепараторе А6, получая имеющую пониженное давление жидкость 114 для хранения в резервуаре А7. Сепаратор А6, например, импульсная дистилляционная колонна, также производит мгновенно выделяющийся газ 113. В представленном варианте осуществления этот мгновенно выделяющийся газ 113 возвращают в положение перед стадией конечного сжатия для повторной очистки. В качестве альтернативы, еще один компрессор может присутствовать между сепаратором А6 и конденсатором А4, в результате чего мгновенно выделяющийся газ 113 можно конденсировать и снова дистиллировать.
В представленном на фиг. 5 варианте осуществления уменьшают давление конденсата 111_1 перед дистилляцией. В представленном варианте осуществления конденсат 111_1 может иметь давление, составляющее 47 бар (4,7 МПа). В предпочтительном варианте осуществления конденсат 111_1 может проходить через предварительный охладитель А11_1. Цель установки предварительного охладителя заключается в том, чтобы сводить до минимума количество мгновенно выделяющегося газа 113, рециркулирующего на стадию сжатия и очистки. Таким образом, предварительное охлаждение уменьшает суммарное потребление энергии. Предварительное охлаждение можно также использовать по техническим причинам для защиты оборудования, в том числе для предотвращения замерзания, если вода присутствует в потоке сжатого газа 104, как представлено на фиг. 1.
После необязательного предварительного охлаждения конденсированный предварительно охлажденный поток 111_2 пропускают через второй ребойлер А12, производящий охлажденный поток высокого давления 111_3. Давление потока 111_3 затем уменьшают, например, от 47 бар (4,7 МПа) до 16 бар (1,6 МПа), получая при уменьшенном давлении поток 111_4, в результате чего существенная часть потока испаряется и образует мгновенно выделяющийся газ, который можно использовать на стадии дистилляции е) в дистилляционной колонне А5.
В насыщенном потоке (т.е. при 12°С) приблизительно 30% поступающего потока испаряется, образуя мгновенно выделяющийся газ при уменьшении давления. Когда конденсированный предварительно охлажденный поток 111_2 предварительно охлаждают до 1°С, эта часть составляет приблизительно 20%; если продолжать предварительное охлаждение до -11°С, эта часть будет составлять приблизительно 12%.
В данной конфигурации уменьшение давления приводит к образованию мгновенно выделяющегося газа, причем этот мгновенно выделяющийся газ можно использовать на конечной стадии дистилляции (стадия е).
Сначала конденсированный предварительно охлажденный поток 111_2 поступает в ребойлер А12. Этот конденсированный предварительно охлажденный поток 111_2 является теплее, чем поступающий поток хладагента 111_5_1, имеющий меньшее давление; как правило, это жидкий диоксид углерода, поступающий из нижней части дистилляционной колонны А5 в представленном варианте осуществления. Тепло конденсированного предварительно охлажденного потока 111_2 переносят в поток хладагента 111_5_1, получая повторно испаренный поток 111_6, снова поступающий в дистилляционную колонну. Имеющий теперь меньшую температуру предварительно охлажденный поток высокого давления 111_3 затем подвергают уменьшению давления, в результате чего получают еще более холодный поток 111_4 со смешанными фазами при уменьшенном давлении. Имеющий меньшее давление поток 111_4 поступает в дистилляционную колонну А5, где жидкую фракцию очищают противоточным повторно испаренным газовым потоком 111_6, получая очищенный жидкий диоксид углерода 111_5. Очищенный жидкий диоксид углерода 111_5 разделяют на две фракции 111_5_1 (поток хладагента) и 111_5_2 (продукт), из
- 7 023639 которых 111_5_1 поступает в ребойлер А12, и 111_5_2 представляет собой продукт.
В результате этого стадия дистилляции является энергетически нейтральной, потому что отсутствует потребности в поступлении внешнего тепла или холода.
По сравнению с вариантом осуществления, представленным на фиг. 4, не является обязательным тепло, поступающее в ребойлер А8 и образующееся в процессе выше по потоку, как представлено на фиг. 3 (а также на фиг. 1 и 2).
Вместо этого в представленном на фиг. 5 варианте осуществления может оказаться выгодной включение дополнительной теплообменной стадии посредством установки теплообменника А18 в положение после последнего компрессора А1_3 для извлечения тепла из системы. Это сведет до минимума количество солевого раствора, используемого ниже по потоку в процессе, происходящем в конденсаторе А4, где сжижается диоксид углерода.
Это извлечение тепла осуществляют посредством теплообменника, используя охлаждение водой или воздухом. Когда теплообменник устанавливают после стадии сжатия Ь), в этом варианте осуществления используется меньше энергии, чем в варианте осуществления на фиг. 1, поскольку поток 106 охлаждают, используя для охлаждения, например, воздух или воду вместо солевого раствора.
В еще одном предпочтительный варианте осуществления (представленном на обоих фиг. 4 и 5) вторую теплообменную стадию в сочетании со стадией повторного испарения осуществляют после стадии конденсации б). Этот вариант осуществления является выгодным для дистилляции при высоком и низком давлении согласно вариантам осуществления, представленным на фиг. 4 и 5, соответственно.
В данном конкретном варианте осуществления продувочный газ 110 (поток газообразного диоксида углерода), который выходит из конденсатора А4, пропускают во второй конденсатор А13, присоединенный к контуру посредством клапана А14 или аналогичного устройства для уменьшения давления продувочного газа 110, например, от 47 до 16 бар (от 4,7 до 1,6 МПа), аналогично уменьшению давления, которое описано для варианта осуществления, проиллюстрированного на фиг. 5. Это уменьшение давления также приводит к образованию содержащего смешанные фазы потока, включающего до 30% мгновенно выделяющегося газа. Уменьшение давления сопровождается уменьшением температуры приблизительно на 30%, в этом варианте осуществления от -34 до -44°С, вследствие содержания неконденсирующихся газов.
Охлаждение потока до -44°С сопровождается тем, что меньше диоксида углерода присутствует в конечном продувочном потоке 118. Таким образом, результат включения этой дополнительной стадии конденсации продувочного газа 110, поступающего с первой стадии конденсации б), заключается в том, что количество диоксида углерода, выходящего с конечным продувочным потоком 118, уменьшается в значительной степени, т.е. от 1300 до 190 кг/ч в проиллюстрированном примере. Следовательно, увеличивается суммарный выход диоксида углерода.
Кроме того, в предпочтительном варианте осуществления предусмотрено, что мгновенно выделяющийся газ 113 используют непосредственно на производственной линии пивоваренного завода в качестве защитного газа или для насыщения напитков диоксидом углерода.
Наконец, предусмотрено, что газ конденсируют, используя эффект охлаждения от повторного испарения жидкого диоксида углерода.
Хранящийся сжиженный диоксид углерода можно извлекать из резервуара для хранения в качестве хранящегося потока 116 и повторно испарять для использования на пивоваренном заводе. Для повторного испарения хладагент 301 предпочтительно используют перед поступлением в конденсатор А4, как подробно описано выше.
Кроме того, предусмотрено, что присутствуют теплообменники, насосы, клапаны и другие устройства, насколько это целесообразно, для включения и поддержания желательного давления, температуры и других параметров во всем технологическом процессе. Такие условия известны специалисту в данной области техники.
Теперь рассмотрим на фиг. 6, который подробно описывает еще один конкретный аспект и вариант осуществления настоящего изобретения.
Во время, например, насыщения напитков диоксидом углерода на пивоваренном заводе сжиженный диоксид углерода можно получать из резервуара для хранения А7 или непосредственно со стадии дистилляции е) в виде, например, мгновенно выделяющегося газа 113.
Сжиженный диоксид углерода 116 из резервуара или дистилляционной колонны, у которого температура, как правило, находится в интервале от -30 до 20°С, и давление, как правило, находится в интервале от 10 до 55 бар (от 1 до 5,5 МПа), согласно данному варианту осуществления повторно испаряют, используя первое теплообменное устройство А15, предпочтительно испаритель, посредством контакта потока сжиженного диоксида углерода 116 с хладагентом 401, например, солевым раствором, получаемым с пивоваренного завода.
В результате этого температура хладагента 401 уменьшается, например, от -5 до -8°С, и температура потока нагретого продукта 117, который выходит из первого теплообменного устройства А5, может увеличиваться, например, до -6°С. Температуру 25°С можно получить, используя две или более теплообменных стадий, где вторую и дополнительные стадии, как правило, осуществляют, используя не соле- 8 023639 вой раствор, но воду, воздух или любой другой теплоноситель (не показан на чертеже). В особенно предпочтительном варианте осуществления полученный в результате хладагент 402 используют в качестве хладагента (301 в процессе на фиг. 1 в качестве конденсатора А4 на фиг. 1), в результате чего температура хладагента увеличивается, как правило, до исходной температуры солевого раствора, т.е. до -5°С, и его можно использовать снова в соответствующем качестве на пивоваренном заводе.
Кроме того, после нагревания газообразный поток нагретого продукта 117 расширяют посредством расширителя А16. Температура и давление потока расширенного продукта 119 может составлять от -55 до -20°С и от 5 до 7 бар (от 0,5 до 0,7 МПа) соответственно. Поток расширенного продукта 119 нагревают, используя второе теплообменное устройство А17.
Во втором теплообменном устройство А17 нагревание в определенном варианте осуществления осуществляют, используя более теплый хладагент 501, такой как более теплый хладагент 302 на фиг. 1. Таким образом, более теплый хладагент 302/501 может иметь такое же происхождение, как хладагент, используемый для первого теплообменного устройства А15, теплый хладагент (302 на фиг. 1), выходящий из конденсатора А4, или его можно получать непосредственно из резервуара для хранения хладагента (не показан на чертеже). Операции расширения и соответствующего нагревания можно осуществлять в виде одной или нескольких стадий.
Энергию, получаемую при охлаждении, можно использовать, например, в конденсаторе А4.
Поток газообразного диоксида углерода 120, выходящий из второго теплообменного устройства А17, может иметь температуру, составляющую приблизительно от 5 до 25°С, и давление от 1 до 6 бар (от 0,1 до 0,6 МПа), и его можно использовать в соответствующем качестве на заводе алкогольных напитков/заводе безалкогольных напитков и т.д.
Посредством использования первого и второго теплообменных устройств (А15 и А17) можно получать энергию охлаждения от 90 до115 кВт-ч на тонну диоксида углерода. Кроме того, используя расширитель А16, можно дополнительно получать мощность от 10 до 20 кВт по сравнению с традиционным процессом, в котором используют клапан и теплообменник. Полученную энергию можно использовать для совершения работы сжатия в любом месте процесса, в котором выделяется диоксид углерода, на пивоваренном заводе или в любом другом производстве.
Кроме того, предусмотрено, что этот последний аспект и/или вариант осуществляется в любом месте, в котором сжиженный диоксид углерода повторно испаряют для использования, и это не должно ограничиваться способом согласно настоящему изобретению.

Claims (19)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Способ извлечения диоксида углерода из потока газообразного диоксида углерода, выделяющегося в процессе брожения или на линии бутылочного розлива, причем способ включает следующие стадии, на которых:
    a) подают поток диоксида углерода, выделяющегося в процессе брожения или на линии бутылочного розлива, в компрессор;
    b) сжимают поданный поток диоксида углерода посредством по меньшей мере одной стадии сжатия, где получают поток сжатого газа;
    c) сжатый газообразный поток направляют на стадию абсорбции, где получают, по меньшей мере, обогащенный диоксидом углерода газовый поток;
    ά) конденсируют обогащенный диоксидом углерода газообразный поток в конденсаторе, производящем, по меньшей мере, конденсат и продувочный газ;
    е) дистиллируют поток конденсата для получения очищенного диоксида углерода, где давление сжатого газообразного потока, полученного на стадии Ь), составляет по меньшей мере
    30 бар (3 МПа), температура находится в интервале, в котором практически не происходит конденсация диоксида углерода, причем указанное давление сохраняется, по меньшей мере, до стадии ά), и где конденсацию на стадии ά) осуществляют посредством хладагента, например солевого раствора, присутствующего на пивоваренном заводе или заводе безалкогольных напитков.
  2. 2. Способ по п.1, в котором абсорбент на стадии с) представляет собой воду или жидкий диоксид углерода, предпочтительно жидкий диоксид углерода.
  3. 3. Способ по п.1 или 2, дополнительно включающий стадию, где подают конденсированный дистиллированный диоксид углерода в резервуар для хранения, в котором давление ниже, чем давление конденсации на стадии ά), в результате чего помимо жидкого диоксида углерода образуется газовый поток, причем указанный газовый поток подвергают дополнительной обработке.
  4. 4. Способ по п.3, в котором в качестве дополнительной обработки выбирают перенос в качестве продукта на завод по производству напитков.
  5. 5. Способ по п.3, в котором в качестве дополнительной обработки выбирают конденсацию и перенос в резервуар для хранения.
  6. 6. Способ по п.3, в котором в качестве дополнительной обработки выбирают направление на стадию сжатия Ь) или на стадию дистилляции е).
    - 9 023639
  7. 7. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором конденсацию на стадии ά) осуществляют посредством хладагента, используемого в процессе брожения, такого как солевой раствор, включающий гликоль или соль.
  8. 8. Способ по пп.3 и 7, в котором конденсированный дистиллированный диоксид углерода повторно испаряют посредством хладагента, предпочтительно посредством хладагента перед стадией конденсации ά).
  9. 9. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором по меньшей мере одну стадию сжатия осуществляют посредством смазанного компрессора, предпочтительно смазанного маслом винтового компрессора.
  10. 10. Способ по п.9, в котором абсорбент на стадии с) представляет собой жидкий диоксид углерода.
  11. 11. Способ по любому из предыдущих пунктов, включающий 2 или 3 стадии сжатия.
  12. 12. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором поток сжатого газа фильтруют перед конденсацией на стадии ά) предпочтительно посредством механического и/или адсорбционного фильтра.
  13. 13. Способ по любому из пп.1, 2 и 4-12, в котором давление уменьшают после стадии конденсации ά) и дистилляцию на стадии е) осуществляют при уменьшенном давлении.
  14. 14. Способ по п.13, в котором уменьшенное давление представляют собой стандартное давление, применяемое в промышленности для хранения диоксида углерода, такое как составляющее приблизительно от 15 до 18 бар (от 1,5 до 1,8 МПа), предпочтительно приблизительно 16 бар (1,6 МПа).
  15. 15. Способ по любому из предыдущих пунктов, дополнительно включающий стадию ί), на которой направляют продувочный газ, полученный на стадии ά), на объединенную стадию конденсации и повторного испарения, в котором повторное испарение осуществляют при меньшем давлении, чем давление продувочного газа, полученного на стадии ά), предпочтительно при стандартном давлении, применяемом в промышленности для хранения диоксида углерода, таком как приблизительно от 15 до 18 бар (от 1,5 до 1,8 МПа), предпочтительно приблизительно 16 бар (1,6 МПа).
  16. 16. Способ по п.15, в котором давление уменьшают посредством клапана.
  17. 17. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором дистиллированный диоксид углерода хранят в резервуаре для хранения диоксида углерода.
  18. 18. Способ по п.8, включающий следующие стадии, на которых:
    д) получают жидкий диоксид углерода, например, из источника, в качестве которого выбирают резервуар для хранения, дистиллированный диоксид углерода из дистилляционной установки или конденсированный диоксид углерода из конденсационной установки;
    й) испаряют жидкий диоксид углерода в теплообменном устройстве для получения потока газообразного нагретого диоксида углерода;
    ί) расширяют поток газообразного нагретого диоксида углерода для получения потока расширенного газообразного нагретого диоксида углерода и _() нагревают поток расширенного газообразного нагретого диоксида углерода для получения потока газообразного диоксида углерода для использования в производстве, в котором требуется газообразный диоксид углерода.
  19. 19. Способ по п.18, в котором произведенный холод от расширения утилизируют и/или электричество или механическую работу производят посредством расширителя.
EA201390052A 2010-07-02 2011-07-01 Выделение диоксида углерода из процесса брожения при высоком давлении EA023639B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DKPA201070314 2010-07-02
PCT/DK2011/050258 WO2012000520A2 (en) 2010-07-02 2011-07-01 High pressure recovery of carbon dioxide from a fermentation process

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201390052A1 EA201390052A1 (ru) 2013-05-30
EA023639B1 true EA023639B1 (ru) 2016-06-30

Family

ID=44359784

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201390052A EA023639B1 (ru) 2010-07-02 2011-07-01 Выделение диоксида углерода из процесса брожения при высоком давлении

Country Status (18)

Country Link
US (2) US9851143B2 (ru)
EP (1) EP2588215B1 (ru)
JP (1) JP5886281B2 (ru)
KR (1) KR101996972B1 (ru)
CN (1) CN102985160B (ru)
AP (1) AP3744A (ru)
AU (1) AU2011274008B2 (ru)
CA (1) CA2802231A1 (ru)
CL (1) CL2012003717A1 (ru)
DK (1) DK2588215T3 (ru)
EA (1) EA023639B1 (ru)
ES (1) ES2531570T3 (ru)
MX (1) MX2012015031A (ru)
MY (1) MY166401A (ru)
NZ (1) NZ606552A (ru)
PL (1) PL2588215T3 (ru)
WO (1) WO2012000520A2 (ru)
ZA (1) ZA201300171B (ru)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5886281B2 (ja) * 2010-07-02 2016-03-16 ユニオン・エンジニアリング・エー／エスＵｎｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ａ／Ｓ 発酵工程からの二酸化炭素の高圧回収
CN104923052B (zh) * 2015-05-22 2018-01-16 中国神华能源股份有限公司 一种烟气处理装置及方法
WO2018069778A1 (es) * 2016-09-20 2018-04-19 Universidad Industrial De Santander Sistema de recirculación de dióxido de carbono supercrítico que usa un dispositivo integrado de licuado y almacenamiento del fluido

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0194795A2 (en) * 1985-03-05 1986-09-17 Kins Developments Limited Purification of carbon dioxide for use in brewing
EP1319911A1 (en) * 1999-02-02 2003-06-18 Praxair Technology, Inc. Method for producing carbon dioxide
US20030161780A1 (en) * 2001-10-17 2003-08-28 Praxair Technology, Inc. Recycle for supercritical carbon dioxide
WO2006037323A1 (en) * 2004-10-08 2006-04-13 Union Engineering A/S Method for recovery of carbon dioxide from a gas
WO2009127217A1 (en) * 2008-07-16 2009-10-22 Union Engineering A/S Method for purification of carbon dioxide using liquid carbon dioxide

Family Cites Families (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1095866B (de) * 1959-09-30 1960-12-29 Linde S Eismaschinen Ag Zweign Verfahren und Einrichtung zur Abscheidung von Kohlendioxyd aus Druckgasen
GB1021453A (en) * 1962-11-29 1966-03-02 Petrocarbon Dev Ltd Purification of carbon dioxide
US3751878A (en) * 1972-10-20 1973-08-14 Union Carbide Corp Bulk separation of carbon dioxide from natural gas
FR2292503A1 (fr) * 1974-11-27 1976-06-25 Technigaz Procede et dispositif de regeneration d'un fluide effluent impur et produit ainsi obtenu
US4009575A (en) * 1975-05-12 1977-03-01 said Thomas L. Hartman, Jr. Multi-use absorption/regeneration power cycle
US4206237A (en) * 1977-08-15 1980-06-03 Asahi Breweries Ltd. Method of cooling beer within a fermentation tank
US4609388A (en) * 1979-04-18 1986-09-02 Cng Research Company Gas separation process
GB2069118B (en) * 1980-02-13 1984-10-03 Cryoplants Ltd Method for purifying a gas mixture
US4363654A (en) * 1980-04-08 1982-12-14 Geoffrey Frederick Production of reducing gas for furnace injection
US4346563A (en) * 1981-05-15 1982-08-31 Cvi Incorporated Super critical helium refrigeration process and apparatus
US4733528A (en) * 1984-03-02 1988-03-29 Imperial Chemical Industries Plc Energy recovery
US5234472A (en) * 1987-11-16 1993-08-10 The Boc Group Plc Separation of gas mixtures including hydrogen
US4963339A (en) * 1988-05-04 1990-10-16 The Boc Group, Inc. Hydrogen and carbon dioxide coproduction
US4995234A (en) * 1989-10-02 1991-02-26 Chicago Bridge & Iron Technical Services Company Power generation from LNG
JPH04240101A (ja) * 1991-01-19 1992-08-27 Iwatani Internatl Corp メタノールからの水素製造設備での二酸化炭素製造方法
JP3568090B2 (ja) * 1997-07-10 2004-09-22 株式会社前川製作所 二酸化炭素液化装置
WO2000027509A1 (fr) * 1998-11-09 2000-05-18 Nippon Sanso Corporation Procede et dispositif d'enrichissement en composant lourd d'isotopes d'oxygene
JP4327287B2 (ja) * 1999-01-29 2009-09-09 大陽日酸株式会社 重酸素水の製造方法および装置
US6174506B1 (en) * 1999-06-10 2001-01-16 Praxair Technology, Inc. Carbon dioxide recovery from an oxygen containing mixture
JP4773641B2 (ja) 2001-07-19 2011-09-14 三菱重工業株式会社 メタノールの製造方法
CA2521010C (en) * 2003-04-03 2010-01-19 Fluor Corporation Configurations and methods of carbon capture
MX2008000817A (es) * 2005-07-18 2008-03-14 Union Engineering As Un metodo para la recuperacion de dioxido de carbon de alta pureza a partir de una fuente gaseosa que comprende compuestos de nitrogeno.
FR2894838B1 (fr) 2005-12-21 2008-03-14 Gaz De France Sa Procede et systeme de capture du dioxyde de carbone present dans des fumees
US7666251B2 (en) * 2006-04-03 2010-02-23 Praxair Technology, Inc. Carbon dioxide purification method
DE102006035273B4 (de) * 2006-07-31 2010-03-04 Siegfried Dr. Westmeier Verfahren zum effektiven und emissionsarmen Betrieb von Kraftwerken, sowie zur Energiespeicherung und Energiewandlung
WO2008086812A1 (en) * 2007-01-17 2008-07-24 Union Engineering A/S A method for recovery of high purity carbon dioxide
US7850763B2 (en) * 2007-01-23 2010-12-14 Air Products And Chemicals, Inc. Purification of carbon dioxide
AR068841A1 (es) * 2007-10-12 2009-12-09 Union Engeneering As Remocion de dioxido de carbono de un gas de alimentacion
FR2926876B1 (fr) 2008-01-28 2010-03-05 Air Liquide Procede de combustion de combustibles carbones avec filtration des fumees de combustion avant compression.
MX2011001185A (es) * 2008-07-29 2011-04-05 Union Engineering As Un metodo para recuperacion de dioxido de carbono de alta pureza.
BRPI1005363A2 (pt) * 2009-02-02 2017-11-21 Union Eng A/S método para a separação de um líquido e método para a recuperação do dióxido de carbono de um gás contendo dióxido de carbono
MY159234A (en) * 2010-06-17 2016-12-30 Union Eng As Improved method and plant for the purification of carbon dioxide using liquid carbon dioxide
JP5759543B2 (ja) * 2010-07-02 2015-08-05 エクソンモービル アップストリーム リサーチ カンパニー 排ガス再循環方式及び直接接触型冷却器による化学量論的燃焼
JP5886281B2 (ja) * 2010-07-02 2016-03-16 ユニオン・エンジニアリング・エー／エスＵｎｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ａ／Ｓ 発酵工程からの二酸化炭素の高圧回収
US20130118171A1 (en) * 2011-11-15 2013-05-16 Shell Oil Company System and process for generation of electrical power
CN102553396B (zh) * 2011-12-23 2014-06-04 武汉凯迪工程技术研究总院有限公司 一种高效低能耗捕集电站烟气中二氧化碳的方法及其设备
ES2639370T3 (es) * 2014-12-11 2017-10-26 Union Engineering A/S Un método para la recuperación de dióxido de carbono a partir de un absorbente con un suministro reducido de vapor de separación
EP3031511B1 (en) * 2014-12-11 2018-03-07 Union Engineering A/S Method for energy efficient recovery of carbon dioxide from an absorbent

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0194795A2 (en) * 1985-03-05 1986-09-17 Kins Developments Limited Purification of carbon dioxide for use in brewing
EP1319911A1 (en) * 1999-02-02 2003-06-18 Praxair Technology, Inc. Method for producing carbon dioxide
US20030161780A1 (en) * 2001-10-17 2003-08-28 Praxair Technology, Inc. Recycle for supercritical carbon dioxide
WO2006037323A1 (en) * 2004-10-08 2006-04-13 Union Engineering A/S Method for recovery of carbon dioxide from a gas
WO2009127217A1 (en) * 2008-07-16 2009-10-22 Union Engineering A/S Method for purification of carbon dioxide using liquid carbon dioxide

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130032382A (ko) 2013-04-01
CN102985160A (zh) 2013-03-20
AP2013006691A0 (en) 2013-06-30
WO2012000520A3 (en) 2012-03-01
CL2012003717A1 (es) 2013-07-12
US20180120024A1 (en) 2018-05-03
AU2011274008B2 (en) 2015-03-26
EP2588215B1 (en) 2014-12-03
JP5886281B2 (ja) 2016-03-16
DK2588215T3 (da) 2015-03-09
EA201390052A1 (ru) 2013-05-30
ES2531570T3 (es) 2015-03-17
US20130133363A1 (en) 2013-05-30
US9851143B2 (en) 2017-12-26
CN102985160B (zh) 2016-03-09
AU2011274008A1 (en) 2013-02-21
KR101996972B1 (ko) 2019-07-05
WO2012000520A2 (en) 2012-01-05
MY166401A (en) 2018-06-25
US11397049B2 (en) 2022-07-26
CA2802231A1 (en) 2012-01-05
ZA201300171B (en) 2014-03-26
PL2588215T3 (pl) 2015-05-29
JP2013536142A (ja) 2013-09-19
MX2012015031A (es) 2013-01-29
AP3744A (en) 2016-07-31
NZ606552A (en) 2014-08-29
EP2588215A2 (en) 2013-05-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11287183B2 (en) Method and plant for the purification of carbon dioxide using liquid carbon dioxide
KR100454442B1 (ko) 공급 스트림으로부터 이산화탄소를 회수하는 방법
KR20040051543A (ko) 크립톤 및/또는 크세논의 회수 방법 및 장치
US20210172677A1 (en) Cryogenic process for removing nitrogen from a discharge gas
US20120067082A1 (en) Method and apparatus for producing at least one argon-enriched fluid and at least one oxygen-enriched fluid from a residual fluid
CN202246075U (zh) 利用低温乙烯升温汽化冷量生产食品级二氧化碳的系统
US11397049B2 (en) High pressure recovery of carbon dioxide from a fermentation process
AU2013288510A1 (en) Method and apparatus for purifying a carbon dioxide-rich mixture at a low temperature
RU2524714C2 (ru) Способ очистки газов и выделения серосодержащих газов
US8852318B2 (en) Method and apparatus for drying and compressing CO2-rich flow
US6487877B1 (en) Nitrogen generation process
CN118031238A (zh) 一种在甲醇防冰保护下富氧燃烧烟气压缩纯化制高纯co2的工艺
CN111439733A (zh) 一种精馏法去除一氧化碳的氩气回收方法和装置
CA3219347A1 (en) Co2 enrichment processing system and method

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): RU