JPH1128081A - 二酸化炭素液化装置 - Google Patents
二酸化炭素液化装置Info
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- JPH1128081A JPH1128081A JP9200901A JP20090197A JPH1128081A JP H1128081 A JPH1128081 A JP H1128081A JP 9200901 A JP9200901 A JP 9200901A JP 20090197 A JP20090197 A JP 20090197A JP H1128081 A JPH1128081 A JP H1128081A
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Abstract
べく、第1の発明で、従来の設備では解決困難であった
時系列的に変動する二酸化炭素の発生量に対応して容量
制御可能の二酸化炭素圧縮手段を構成し、第2の発明
で、圧縮過程の二酸化炭素の一部を当該プロセスが要求
する高純度、高濃度の二酸化炭素に分離する高純度、高
濃度二酸化炭素分離手段を設け、動力費のコスト削減を
図る構成とした、二酸化炭素第1液化装置、及び第2液
化装置を提供する。 【構成】 ガス供給部11と、ブースタ用コンプレッサ
部12と、二酸化炭素圧縮部23と、脱湿精製部14
と、液化部15と、脱湿精製部24と、貯蔵タンク群1
6と、気化部17とガスタンク17aとを含む構成とす
る。
Description
圧縮機よりなる液化装置を使用して、ビール醗酵時に時
系列的に変動しながら発生する二酸化炭素を回収して、
エネルギーの有効利用を可能にした、二酸化炭素液化装
置に関する。
うに、麦汁冷却器100で冷却された麦汁に酵母室10
1より酵母を添加することにより始まる主醗酵工程10
2では、醗酵タンク群103より略99.5%濃度の二
酸化炭素111を発生する。即ち、麦汁に混入した酵母
は、麦芽糖を体内酵素マルターゼによりブドウ糖に変換
し、更にそれを種々の酵素群によりエチルアルコールと
二酸化炭素とに分解する。上記、二酸化炭素を発生する
主醗酵工程102は、酵母を生体細胞とする反応装置系
で8〜12日間の反応期間を必要とし、二酸化炭素発生
状態も時系列的に一定なものでなく、また、醗酵タンク
群103のタンク数を増やし分散し醗酵開始時期をずら
しても、土日の休業日が入るため、上限と下限とを挟ん
で周期的に二酸化炭素発生量は変動する。
群104における後醗酵工程105とを経由して、熟成
を終えたビールは、蛋白質を凝固させるビール冷却工程
106と、凝固した蛋白質を濾過するビール濾過工程1
07を経て、温調(冷却)濾過留めタンク108を経
て、壜詰め、缶詰め、樽詰めの包装工程109に移行す
るわけであるが、その最終過程において、 1)上記濾過留めタンク108より壜詰め、缶詰め、樽
詰めの包装工程迄の配管に設けたビールの仕切りの際、
該仕切り部に発生する微生物によるビールの汚染防止の
ため、二酸化炭素水によるビールの封止遮断が必要であ
る。 2)上記、壜詰め、缶詰め、樽詰めの場合のビールの搬
送、及び樽詰め状態よりジョッキに注ぐ際のビール搬送
に、ビール泡立ち防止のため二酸化炭素による圧送ない
し圧入システムを必要とする。 3)上記、壜詰め、缶詰め、樽詰めの際、ビール充填後
に二酸化炭素を介して封印して、空気を完全遮断して酸
化を防止する。 等のプロセス用二酸化炭素を必要としている。なお、上
記プロセス用二酸化炭素は略5Kg/cm2 、濃度9
9.97%の高純度二酸化炭素を使用する。
炭素は炭酸飲料ディスペンサ用、食添用に使用され、液
化二酸化炭素は冷却剤としての用途を持っている。ま
た、二酸化炭素が下記特性を持つため、食品工業、医薬
品、化学工業分野における有用成分の分離取出しに、液
化二酸化炭素を溶媒として使用する液化二酸化炭素抽
出、過冷却液化二酸化炭素を昇圧、圧送、臨界温度前後
への加温等の操作により得られた超臨界二酸化炭素を使
用した超臨界炭酸ガス抽出が多用される傾向にある。 a、毒性の心配がなく、食品添加物として使用制限がな
い b、酸化防止作用及び静菌作用がある c、高純度の割に安価である d、不活性であるため、引火性、化学反応性がなく安全
である e、比較的低温、低圧の臨界点(Tc=31℃、Pc=
7.3MPa)を持つ f、超臨界二酸化炭素抽出の場合は選択抽出ができる
る二酸化炭素111は図3に見るように、二酸化炭素液
化装置110により液化している。ところが二酸化炭素
111の発生量が時系列的に変動するためと、二酸化炭
素圧縮機がオイルフリーの容量制御不可能の一定回転、
一定容量のレシプロ圧縮機で構成されているため、従来
はこの変動を吸収するためバッファータンクを設けた
り、特開平8−290909号公報に開示されているよ
うに、戻しバイパスや大気ブローを行っていた。
ンクと昇降自在の帽状蓋体とよりなり、流入ガス量が多
いときは前記蓋体がガス圧により上昇し、ガスの流入量
が小さいときは前記蓋体が自重により下降して、二酸化
炭素圧縮機への二酸化炭素供給量が一定に供給できるよ
うに調整したものである。しかし、この装置は大型のも
ので、例えば運転重量が30トンで、ガス容量が20m
3 のものでは直径3.2m、高さが略8mに達する大き
な設備を必要とし、大きな設備空間ばかりでなく、大な
る設備コストを必要としていた。
されている提案は、上記大型設備であるバッファータン
クを不用とする省設置スペース、省コストを図るべくな
されたもので、図4に示すように、二酸化炭素発生タン
ク111a、111bからの二酸化炭素が送気管115
を介して洗浄塔112に送られ、洗浄塔112から二酸
化炭素が吸入管116によって圧縮機113に吸入さ
れ、該圧縮機からの圧縮二酸化炭素が吐出管117にて
凝縮器114に供給される構成とした二酸化炭素液化装
置において、洗浄塔112や送気管115に設けた上限
圧力調整器118aからの指令信号により送気管115
より送気中の二酸化炭素の一部を大気に放出させる圧力
調整弁118bを設け、また、圧縮機の113の吐出管
117から分岐して洗浄塔112へ接続した戻し管11
0を設け、この戻し管に、洗浄塔112や送気管あるい
は吸入管116に設けた下限圧力調整器119aよりの
指令信号により圧縮機113からの吐出圧縮二酸化炭素
の一部を洗浄塔112や吸入管116に戻す圧力調整弁
119bを設ける構成としたものである。
ては、ビール製造の際、発生する二酸化炭素の全量を補
足することは困難で、基準処理量を超過する二酸化炭素
発生時期にはその一部を大気中に放出させ、基準量を割
る発生時期にはバイパスを介してフィードバックさせ、
二酸化炭素圧縮機への二酸化炭素吸入量を所定量に維持
するようにしたもので、全量回収の点では未解決であ
る。
も考えられていることからも、徒に大気中に放出して環
境汚染をすることは許されない状況にあり、また、上記
したように回収した二酸化炭素や液化二酸化炭素は当該
プロセスにおいても必要とされ且つプロセス外において
も二酸化炭素の無毒、酸化防止作用及び静菌作用、不活
性等の特性から特に食品加工面からも、二酸化炭素の全
量回収が強く要求されている。
で、洗浄塔及び二酸化炭素圧縮機及び液化装置等を含む
従来の二酸化炭素液化設備の有効利用を図るべく、第1
の発明と第2の発明とよりなる二酸化炭素液化装置を提
供するもので、第1の発明では、従来の設備では解決困
難であった時系列的に変動する二酸化炭素の発生量に対
応して容量制御可能の二酸化炭素圧縮手段を構成した二
酸化炭素第1液化装置を提供し、第2の発明では、上記
第1の発明により容量制御可能とした二酸化炭素の圧縮
過程に、二酸化炭素の一部を当該プロセスが要求する高
純度、高濃度の二酸化炭素に分離する高純度、高濃度二
酸化炭素分離手段を設け、残余の二酸化炭素を圧縮液化
工程へ送り込み圧縮及び冷却動力費のコスト削減を図る
構成とした、二酸化炭素第2液化装置の提供を目的とし
たものである。
御可能の二酸化炭素圧縮手段は、従来の二酸化炭素圧縮
機の前段に容量制御可能の低段昇圧用のスクリューコン
プレッサを設ける構成とし、また、プロセス用高純度、
高濃度二酸化炭素分離手段は、圧縮過程における二酸化
炭素の一部を膜濾過による分子選択分離機能を介して供
給可能の構成としたものである。
は、ビール醗酵時に発生する二酸化炭素の液化装置にお
いて、二酸化炭素の時系列的発生量の変化に対応してス
イング状吐出圧力を高段側の二酸化炭素圧縮機の吸入圧
力として出力するブースタ用スクリューコンプレッサを
低段側に設けた、ことを特徴とする。
ッサは水インジェクション冷却方式を持つ構成とした、
ことを特徴とする。
的発生量の変化の検出は、ガスバルーン内の圧力変化に
より構成した、ことを特徴とする。
は、ビール醗酵時に発生する二酸化炭素液化装置におい
て、二酸化炭素の時系列的発生量の変化に対応してスイ
ング状吐出圧力を出力するブースタ用スクリューコンプ
レッサを低段側に設け、該コンプレッサのスイング状吐
出圧により容量制御を可能とした高段側二酸化炭素圧縮
機の前段側と後段側の間にメンブランフィルタを設け、
略99.97%、7Kg/cm2 の二酸化炭素を得るよ
うにした、ことを特徴とする。
ば、二酸化炭素圧縮機用レシプロ圧縮機はオイルフリー
の一定回転数で容量制御不能の構造となっているが、こ
れを解決するために低段側にブースタ用の容量制御可能
のスクリューコンプレッサを使用して前記容量制御可能
の二酸化炭素圧縮手段を構成した。
用のスライドバルブの作動により、醗酵タンクより発生
する二酸化炭素の発生量が時系列的に変動しても、例え
ば発生量変化を圧力センサで検出して、該検出値により
前記スライドバルブを作動させるようにすれば、前記変
動する二酸化炭素の発生量に対応してスクリューコンプ
レッサの吐出側に上下にスイングする圧縮二酸化炭素を
出力させることができる。該出力を定速運転するレシプ
ロ二酸化炭素圧縮機の吸入側に入力させれば、該二酸化
炭素圧縮機の出力も吸入圧に対応した容量制御が可能と
なる。斯くして、従来不可能であった時系列的変動する
二酸化炭素に対応所用の多段圧縮を可能とし、発生量が
変動する二酸化炭素の液化も可能となる。
1記載のスクリューコンプレツサは、圧縮部に水ないし
二酸化炭素水のインジェクションによる冷却をなし、圧
縮二酸化炭素の冷却とオイルフリーの圧縮を可能とし、
二酸化炭素中への油や不純物の混入を防止するようにし
たものである。
1記載の二酸化炭素の時系列的発生量の変化は、ガスバ
ルーン内に発生ガスを分岐充填し、内部圧力の変動を圧
力センサ等により検出するようにしたものである。
第2液化装置により、高段側前段の圧縮を終了した中圧
二酸化炭素(略7Kg/cm2 )を高純度、高濃度二酸
化炭素分離手段を形成する膜構造の膜濾過器を濾過さ
せ、高純度、高濃度の二酸化炭素を選別分離し、略60
〜70%の圧縮二酸化炭素をプロセス処理に流送可能に
したもので、一方、残部の低濃度の中圧二酸化炭素は更
に多段圧縮して16〜20Kg/cm2 の高圧二酸化炭
素を得て、液化冷却を経て高純度の液化二酸化炭素を得
るようにしたもので、圧縮動力費及び冷却動力費の大幅
削減を図ることができる。
を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載され
る構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特
に特定的な記載が無い限り、この発明の範囲をそれのみ
に限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。図1
は、本発明の二酸化炭素第1液化装置の工程図で、図2
は本発明の二酸化炭素第2液化装置の工程図である。
置は、従来の洗浄塔、二酸化炭素圧縮機、液化装置等は
そのまま使用する構成とし、前記圧縮機の低段側に容量
制御可能のブースタ用スクリューコンプレッサを設けた
もので、ガス供給部11と、ブースタ用コンプレッサ部
12と、二酸化炭素圧縮部13と、脱湿精製部14と、
液化部15と、貯蔵タンク群16(16a、16b)
と、気化部17とガスタンク17aとを含む構成とす
る。
発生する二酸化炭素の泡抜き取り部11bと二酸化炭素
発生量検出用ガスバルーン11aとよりなり、ガスバル
ーン11aは発生二酸化炭素の一部を導入して導入ガス
圧をにより二酸化炭素の発生量の変化を検出できる構成
にしてある。ブースタ用コンプレッサ部12は、水洗浄
塔12bと低段側圧縮部を形成するスクリューコンプレ
ッサ12aとより構成し、容量制御用スライドバルブの
アクチュエータは前記ガスバルーン11a内のガス圧に
より作動して吸入量を調整し、略2Kg/cm2 のスイ
ング状吐出圧力を出力できるようにしてある。また、圧
力室には水インジェクション冷却方式を持つ構成とし、
圧縮中の二酸化炭素の冷却と無給油運転を可能にし、圧
縮中の二酸化炭素に油分の混入を皆無とする構成にして
ある。
高段側圧縮部を形成するオイルフリーレシプロ圧縮機1
3a、13bとより構成し、低段側のブースタ用スクリ
ューコンプレッサ部12よりの容量可変制御されスイン
グ状吐出圧力を持つ低圧二酸化炭素の供給を受け、吸入
圧力は容量可変に変動し、16〜20Kg/cm2 の高
圧二酸化炭素を得るようにし、沸点の低い二酸化炭素の
凝縮を可能にしてある。
14bとより構成し、精製器14bは活性炭素により油
分や硫黄分を除去するようにしてある。油分及び硫黄分
等の不純物を除去した高圧二酸化炭素は液化部15で液
化され、液化部15の凝縮器15aより、液化二酸化炭
素15bは貯蔵タンク群16へ流送され、ついで気化部
17で気化されガスタンク17aを経由取出し可能の構
成にしてある。
置の工程図が示してあるが、図に見るように、図1に示
す二酸化炭素第1液化装置の高段側二酸化炭素圧縮部の
前段と後段のレシプロ圧縮機の中間に高純度、高濃度二
酸化炭素分離手段を介在させ、且つ、高段側圧縮機の低
段側には図1と同様に容量制御可能のブースタ用スクリ
ューコンプレッサを設けたもので、ガス供給部11と、
ブースタ用コンプレッサ部12と、二酸化炭素圧縮部2
3と、脱湿精製部14と、液化部15と、脱湿精製部2
4と、貯蔵タンク群16と、気化部17とガスタンク1
7aとを含む構成とする。
ースタ用コンプレッサ部12と、脱湿精製部14、24
と、液化部15と、貯蔵タンク群16と、気化部17と
ガスタンク17aの各部の構成は、前記二酸化炭素第1
液化装置と同一構成であるので説明を省略する。
タ用スクリューコンプレッサ部12よりの容量可変制御
したスイング状吐出圧力を持つ低圧二酸化炭素を吸入し
て容量可変に二酸化炭素を圧縮する高段側圧縮部を形成
するオイルフリーの前段レシプロ圧縮機23aと、後段
レシプロ圧縮機23bと、洗浄塔23cと、膜濾過構造
のメンブランフィルタ20とより構成する。上記メンブ
ランフィルタ20は、膜濾過構造で前段レシプロ圧縮機
23aにより、高段側前段の圧縮を終了した中圧二酸化
炭素(略7Kg/cm2 )を濾過させ、濾過の過程で高
純度、高濃度の二酸化炭素を選別分離し、略60〜70
%をプロセス処理に向け流送させるようにして高純度、
高濃度二酸化炭素分離手段を形成し、残部の低濃度の中
圧二酸化炭素は後段レシプロ圧縮機23bを介して多段
圧縮して16〜20Kg/cm2 の高圧二酸化炭素を得
るようにしてある。上記構成により後段レシプロ圧縮機
23bの圧縮動力費及び液化部15の冷却動力費の大幅
削減を図ることができる。
濾過された高純度、高濃度の略7Kg/cm2 の中圧二
酸化炭素は、脱湿精製部24へ流送され脱湿器24a,
精製機24bを介して脱湿と油及び硫黄分等の不純物除
去を行い、プロセス処理用二酸化炭素としてプロセス2
5へ流送するようにしてある。プロセス25において
は、前述したように、濾過留めタンクより壜詰め、缶詰
め、樽詰めの包装工程における二酸化炭素水によるビー
ルの封止遮断、及び壜詰め、缶詰め、樽詰めの場合のビ
ールを搬送に使用する二酸化炭素による押圧搬送、及び
壜詰め、缶詰め、樽詰め時におけるビールを充填後二酸
化炭素による封印等に使用される。
の一部は洗浄塔18を介して不純二酸化炭素をパージす
るようにし、パージした二酸化炭素で炭酸水を作り前段
の洗浄塔に使用する。
す二酸化炭素第2液化装置により説明する。醗酵タンク
10より時系列的に変動しながら発生する二酸化炭素
は、洗浄塔12bを経て低段側ブースタ用スクリューコ
ンプレッサ12aに供給されるが、該コンプレッサに1
2aにおいては吸入二酸化炭素をガスバルーン11aに
おいて検出した供給ガス圧に対応して容量制御される。
ついで、スクリューコンプレッサ12aにより略2Kg
/cm2 に昇圧され且つスイング状吐出圧力を持つ低圧
二酸化炭素は、高段側の二酸化炭素圧縮機23に吸入さ
れ容量可変に多段圧縮され、略16〜20Kg/cm2
の高圧二酸化炭素が得られ、液化部15へ脱湿精製部1
4を介して供給される。
化炭素は液化され、液化二酸化炭素15bは、貯蔵タン
ク16に貯蔵されたのち、必要に応じて気化部17を介
してガス化してガスタンク17aを経てプロセス25へ
供給される。なお、上記、貯蔵タンク16に貯蔵された
液化二酸化炭素は、ビール醗酵時に発生する時系列的発
生量とプロセスにおける二酸化炭素の時系列的消費量の
不一致のカバーに使用される。
aを経由して前段の圧縮を終了した中圧二酸化炭素(略
7Kg/cm2 )は、前記前段レシプロ圧縮機23a、
後段レシプロ23bとの間に介在させたメンブランフィ
ルタ20により濾過され、その60〜70%は濾過の過
程で高純度、高濃度の二酸化炭素に選別分離され、脱湿
精製部24を経由プロセス25へ供給される。残部の低
濃度の中圧二酸化炭素は前記したように後段レシプロ圧
縮機23bを介して多段圧縮して16〜20Kg/cm
2 の高圧二酸化炭素を得るようにしてある。
発生量の変化に対応して、完全回収をなし容量可変の圧
縮を可能にして、その一部は高純度の二酸化炭素として
圧縮系より分岐させプロセスガスとして利用するととも
に、残部は多段圧縮の上高圧二酸化炭素となし液化二酸
化炭素として貯蔵しプロセス用二酸化炭素が不足する時
使用し作業に支障をきたさないようにしてある。
炭素液化設備の有効利用を図るとともに、従来の設備で
は解決困難であった時系列的に変動する二酸化炭素の発
生量に対応して容量制御可能にその全量を圧縮液化し、
併せてその一部を圧縮過程の中段に当該プロセスが要求
する高純度、高濃度の二酸化炭素に分離し、残余の二酸
化炭素を圧縮液化工程へ送り込み圧縮及び冷却動力費の
コスト削減を図ることができ、従来設備を生かしたなか
で、効率的エネルギーの有効利用を図ることができた。
る。
る。
Claims (4)
- 【請求項1】 ビール醗酵時に発生する二酸化炭素の液
化装置において、 二酸化炭素の時系列的発生量の変化に対応してスイング
状吐出圧力を高段側の二酸化炭素圧縮機の吸入圧力とし
て出力するブースタ用スクリューコンプレッサを低段側
に設けた、ことを特徴とする二酸化炭素液化装置。 - 【請求項2】 前記ブースタ用スクリューコンプレツサ
は水インジェクション冷却方式を持つ構成とした、こと
を特徴とする請求項1記載の二酸化炭素液化装置。 - 【請求項3】 前記二酸化炭素の時系列的発生量の変化
の検出はガスバルーン内の圧力変化により構成した、こ
とを特徴とする請求項1記載の二酸化炭素液化装置。 - 【請求項4】 ビール醗酵時に発生する二酸化炭素液化
装置において、 二酸化炭素の時系列的発生量の変化に対応してスイング
状吐出圧力を出力するブースタ用スクリューコンプレッ
サを低段側に設け、該コンプレツサのスイング状吐出圧
により容量制御を可能とした高段側二酸化炭素圧縮機の
前段側と後段側の間にメンブランフィルタを設け、略9
9.97%、7Kg/cm2 の二酸化炭素を得るように
した、ことを特徴とする二酸化炭素液化装置。
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---|---|---|---|
JP20090197A JP3568090B2 (ja) | 1997-07-10 | 1997-07-10 | 二酸化炭素液化装置 |
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---|---|---|---|
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