NL1018708C2 - Procesinrichting voor het bereiden van zuiver kooldioxide (CO2) uit een gasvormig CO2-bevattend product. - Google Patents

Procesinrichting voor het bereiden van zuiver kooldioxide (CO2) uit een gasvormig CO2-bevattend product. Download PDF

Info

Publication number
NL1018708C2
NL1018708C2 NL1018708A NL1018708A NL1018708C2 NL 1018708 C2 NL1018708 C2 NL 1018708C2 NL 1018708 A NL1018708 A NL 1018708A NL 1018708 A NL1018708 A NL 1018708A NL 1018708 C2 NL1018708 C2 NL 1018708C2
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
water
processing device
screw compressor
product
screw
Prior art date
Application number
NL1018708A
Other languages
English (en)
Inventor
Emile Thomas Marti Martynowicz
Menno Martijn Holterman
Nicolaas Den Heijer
Original Assignee
Haffmans Bv
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 Haffmans Bv filed Critical Haffmans Bv
Priority to NL1018708A priority Critical patent/NL1018708C2/nl
Priority to EP02746195A priority patent/EP1412290A1/en
Priority to US10/485,546 priority patent/US7172639B2/en
Priority to CA002456013A priority patent/CA2456013A1/en
Priority to PCT/NL2002/000445 priority patent/WO2003011757A1/en
Application granted granted Critical
Publication of NL1018708C2 publication Critical patent/NL1018708C2/nl

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/08Separating gaseous impurities from gases or gaseous mixtures or from liquefied gases or liquefied gaseous mixtures
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/50Carbon dioxide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12FRECOVERY OF BY-PRODUCTS OF FERMENTED SOLUTIONS; DENATURED ALCOHOL; PREPARATION THEREOF
    • C12F3/00Recovery of by-products
    • C12F3/02Recovery of by-products of carbon dioxide
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/30Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using a washing, e.g. "scrubbing" or bubble column for purification purposes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/60Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using adsorption on solid adsorbents, e.g. by temperature-swing adsorption [TSA] at the hot or cold end
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2215/00Processes characterised by the type or other details of the product stream
    • F25J2215/80Carbon dioxide
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2220/00Processes or apparatus involving steps for the removal of impurities
    • F25J2220/80Separating impurities from carbon dioxide, e.g. H2O or water-soluble contaminants
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2230/00Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
    • F25J2230/04Compressor cooling arrangement, e.g. inter- or after-stage cooling or condensate removal
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2230/00Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
    • F25J2230/30Compression of the feed stream
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00Refrigeration techniques used
    • F25J2270/90External refrigeration, e.g. conventional closed-loop mechanical refrigeration unit using Freon or NH3, unspecified external refrigeration
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2290/00Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
    • F25J2290/62Details of storing a fluid in a tank

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
  • Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)

Description

Korte aanduiding: Procesinrichting voor het bereiden van zuiver kooldioxide (C02) uit een gasvormig C02-bevattend product.
BESCHRIJVING
5 De uitvinding heeft betrekking op een procesinrichting voor het bereiden van zuiver kooldioxide (C02) uit een gasvormig C02-bevattend product, welke inrichting een proceslijn omvat, tenminste omvattende een toevoer van het gasvormige product, middelen voor het verwijderen van in water oplosbare verontreinigingen uit het product, compressiemiddelen 10 voor het comprimeren en onder druk brengen van het product, reinigingsmiddelen voor het verwijderen van verdere verontreinigingen uit het product, alsmede opslagmiddelen voor het verzamelen en opslaan van het gezuiverde C02, welke onderdelen door middel van geschikte leidingen met elkaar zijn verbonden.
15 Een dergelijke procesinrichting is bijvoorbeeld bekend uit het op naam van de aanvraagster toegekend Europees octrooi schrift nr. EP-B-0 646 756. Tijdens het procesmatig bereiden van dranken waarbij fermentatieprocessen plaatsvinden, zoals het brouwen van bier en dergelijke, komt een aanzienlijke hoeveelheid gas in de vorm van 20 kooldioxide (C02) vrij.
Omdat met name een bierbrouwer C02 nodig heeft voor het afvullen van het gebrouwen bier, het spoelen van leiding, etc. en daarnaast tegenwoordig het bij het brouwproces vrijgekomen gas na opvangen en zuivering gebruikt wordt voor het vervaardigen van 25 koolzuurhoudende (fris)dranken, wordt het gas niet afgeblazen, maar opgevangen en gezuiverd.
Hiertoe wordt een procesinrichting of een C02-terugwin-installatie volgens de bovengemelde aanhef en zoals bijvoorbeeld geopenbaard in EP-B-0 646 756 ingezet. Met behulp van deze bekende 30 installatie wordt het C02-bevattende gas opgevangen en via een aantal bewerkingsstappen gezuiverd van allerlei componenten, zoals de tijdens 1018708· 2 het gistingsproces ontstaande organische en zwavelhoudende componenten, verschillende alcoholen, lucht en schuim, water, etc., totdat kooldioxide met een hoog zuiver gehalte wordt verkregen.
Een andere toepassing van een dergelijke procesinstallatie 5 is het winnen van zuiver C02 uit bijvoorbeeld procesgas uit de chemische industrie, natuurlijke bronnen, etc.
Het belangrijkste onderdeel van de C02-terugwininstallatie zijn de compressiemiddelen, welke momenteel uit drooglopende zuiger-compressoren bestaan. Nadelen van de toepassing van zuigercompressoren in 10 de huidige procesinrichtingen zijn vooral de inbouwafmetingen, alsmede het gewicht ten opzichte van de overige onderdelen van de terugwin-installatie. Doordat met olie gesmeerde zuigercompressoren niet toegepast mogen worden voor het bereiden van zuiver "food-grade" kooldioxide, worden drooglopende zuigercompressoren ingezet. Dit type zuigercompressor 15 vereist mede door de bewegende onderdelen veel onderhoud en wordt voorts gekenmerkt door een hogere uitval.
De uitvinding beoogt een procesinrichting voor het bereiden van zuiver kooldioxide uit een gasvormig COz-bevattend product te verschaffen, welke de bovengenoemde nadelen niet bezit. Hiertoe wordt de 20 procesinrichting overeenkomstig de uitvinding gekenmerkt, doordat de compressiemiddelen tenminste een schroefcompressor omvatten. Het inzetten van een schroefcompressor in plaats van een zuigercompressor bij een C02-terugwininstallatie heeft een aantal voordelen, met name het rendement, dat hoger ligt dan bij de huidige toegepaste zuigercompressoren. 25 Daarnaast wordt de schroefcompressor gekenmerkt door een compacte bouw, zowel qua gewicht als afmetingen en bezit deze minder bewegende onder delen, hetgeen de kans op storing en uitval kleiner maakt.
Bij een verbijzondering van de procesinrichting volgens de onderhavige uitvinding wordt deze gekenmerkt, doordat de schroef-30 compressor een watergekoelde schroefcompressor is. Hierdoor worden de bewegende onderdelen niet alleen gekoeld, maar ook "gesmeerd" door een 1018708· 3 medium, dat in een dergelijke "food-grade"-toepassing niet schadelijk is voor het eindproduct en de consument.
Daarbij kunnen overeenkomstig de uitvinding direct na de schroefcompressor scheidingsmiddelen zijn geplaatst voor het scheiden van 5 het water van het gecomprimeerde product, waarbij eventueel de wateruitlaat van de scheidingsmiddelen verbonden is met de waterinlaat van de watergekoelde schroefcompressor. Deze uitvoeringsvorm heeft voorts als voordeel, dat zodoende de middelen voor het verwijderen van in water oplosbare verontreinigingen uit het product deel uit kunnen maken van de 10 waterscheidingsmiddelen van de schroefcompressor. Hierdoor wordt een goedkopere procesinrichting verkregen, die nog compacter van opbouw is, daar nu twee essentiële onderdelen van de procesinrichting met elkaar geïntegreerd kunnen worden.
Bij de specifieke uitvoeringsvorm van de procesinrichting 15 overeenkomstig de uitvinding omvatten de scheidingsmiddelen een cycloon.
Voor een meer effectieve wijze voor het onder druk brengen van het gasvormige C02-bevattende product omvatten de compressie-middelen twee in serie geplaatste schroefcompressoren, waarbij eventueel één aandrijfmiddel de beide schroefcompressoren aandrijft. Eventueel kan het 20 aandrijfmiddel de schroefcompressoren via een bandoverbrenging of via afzonderlijke bandoverbrengingen aandrijven.
Door de beide schroefcompressoren via het aandrijfmiddel tijdens bedrijf op elkaar af te stemmen kan een tweetraps-compressieslag verkregen worden, waarmee het C02-bevattende gasvormige product tot een 25 hoge druk gecomprimeerd kan worden, hetgeen zeer wenselijk is voor de zuiveringsstappen verder in de procesinrichting. Met name het rendement van de procesinrichting, als ook de opbrengst van zuiver C02 kan zo aanzienlijk worden verbeterd.
De uitvinding zal nu aan de hand van een tekening nader 30 worden toegelicht, welke tekening achtereenvolgens toont:
Figuur 1 een algeheel schema van een procesinrichting I0t8708· 4 volgens de stand van de techniek;
Figuur 2 een aspect van de procesinrichting volgens de uitvinding;
Figuur 3 een opengewerkt aanzicht van een schroefcompressor 5 voor toepassing in een procesinrichting volgens de uitvinding;
Figuur 4a-4c verdere aanzichten van een schroefcompressor voor toepassing in een procesinrichting volgens de uitvinding.
Voor de duidelijkheid worden de in de verschillende figuren overeenkomende onderdelen met hetzelfde referentiecijfer aangeduid.
10 In fig. 1 wordt schematisch een procesinrichting getoond voor het terugwinnen van C0Z uit een gasvormig C02-bevattend product. Dit gasvormige C02-bevattend product zijn veelal gassen, welke vrij komen tijdens het brouwen van bier. In dit gas zitten allerlei componenten welke verwijderd dienen te worden, teneinde als eindproduct "food-grade" 15 kooldioxide te verkrijgen. Dit "food-grade" kooldioxide kan weer gebruikt worden voor het afvullen van flessen met bier, dan wel gebruikt worden voor het vervaardigen en bottelen van (fris)dranken. Het feit dat het gezuiverde kooldioxide C02 de classificatie "food-grade" dient te hebben, is gelegen in het feit dat tijdens het brouwen van bijvoorbeeld bier, 20 naast C02 ook allerlei andere fermentatie-componenten ontstaan, zoals verschillende alcoholen, alsmede organische en zwavelhoudende componenten. Deze componenten en aroma's beïnvloeden de smaak en geur van het uiteindelijke product, waarmee het C02 wordt behandeld. Derhalve is het wenselijk om zo zuiver mogelijk C02 te verkrijgen.
25 Het tijdens het brouwproces verkregen gas wordt via de leiding 10a door een zogenoemde schuimval geleid. Het tevens bij het fermentatieproces ontstane schuim dient als eerste uit het gas verwijderd te worden, omdat het schuim, dat voornamelijk uit lucht bestaat, bepaalde mechanische, veelal bewegende onderdelen (als kleppen, ventielen en ook 30 de schroefcompressor) verderop in de procesinrichting kan beschadigen.
Het gas wordt via de leiding 10a onderin de schuimval 10 geleid, waarna 10t 8708· 5 via de leiding 10c water of een vochtnevel de schuimval wordt ingesproeid. Hierdoor kan het schuim afgevoerd worden, terwijl via de leiding 10b ontschuimd gas opgeslagen kan worden in de opslagtank 11, welke als buffer dient voor het creëren van een stabiele volumestroom van 5 kooldioxide door de procesinrichting.
Via de leiding 12a wordt het ontschuimde gas een zogenoemde gaswas- of spoel inrichting 17 ingeleid, waarbij onder gebruikmaking van het zogenoemde tegenstroomprincipe de alcoholen en andere in water oplosbare componenten uit de C02-stroom worden gespoeld c.q. gewassen met 10 behulp van water, dat vanuit de aanvoer A en sproeikoppen 12c bovenin de gaswasinstallatie 12 wordt gespoten. Het spoelwater met daarin de opgeloste alcoholen en andere oplosbare componenten wordt onderin de gaswasinstallatie 12 opgevangen en via leiding B afgevoerd. De "gewassen” C02-stroom verlaat de gaswasinstallatie 12 via de leiding 12b en wordt 15 naar de compressiemiddelen 13 geleid, welke volgens de stand van de techniek als een drooglopende zuigercompressor zijn uitgevoerd.
Aangezien de werkdruk van de procesinrichting veelal 18 bar bedraagt, werkt de zuigercompressor in twee stappen, waarbij in de eerste stap het C02 gecomprimeerd wordt tot ongeveer 3,5 bar en in de tweede 20 trap tot de benodigde procesdruk van 18 bar. Bij voorkeur wordt er in twee stappen gecomprimeerd, teneinde de gastemperatuur van het gas in de compressor 13 niet te hoog op te laten lopen. Bij een te hoge gastemperatuur kan anders schade aan de bewegende onderdelen optreden. Hiertoe wordt het gas in de eerste compressietrap gecomprimeerd tot 25 ongeveer 3,5 bar en via de leiding 13a een tussenkoeler 14a ingeleid. Na afkoeling kan het C02 via de leiding 14a' naar de tweede trap worden geleid, alwaar het verder gecomprimeerd wordt tot de benodigde procesdruk van 18 bar.
Het eventueel in het gas aanwezige water (afkomstig uit de 30 gaswasinstallatie 12) kan bij de eerste compressietrap via de ontlaadleiding 14c in de vorm van condens worden afgescheiden. Ook na de 1018708· 6 tweede compressietrap wordt het C02 via de leiding 13b een tweede condensor 14b ingeleid, alwaar het gas verder wordt gekoeld en achtergebleven condenswater eventueel via de ontlaadleiding 14c' kan worden afgevoerd. Het voor de tussenkoelers of condensors 14a en 14b 5 benodigde koelmedium wordt via de koellei ding A, A' toegevoerd en via de retourleidingen B afgevoerd.
Na de compressieslag wordt de COz-stroom met een procesdruk van 18 bar door een eerste filtermiddel geleid, welke bij voorkeur een actief kool filter 15a is. Het actieve kool in dit filtermiddel 15a 10 absorbeert de niet in water oplosbare verontreinigingen uit de C02-stroom. Hierbij moet men bijvoorbeeld denken aan allerlei gasvormige zwavel componenten. Vervolgens wordt na het actief kool filter 15a de gezuiverde C02-stroom door een tweede filtermiddel 15b geleid voor het verwijderen van het eventueel nog in het C02 aanwezige vocht. Dit is 15 noodzakelijk, omdat het dauwpunt van de C02-stroom nog te hoog is om het condenseren van nog immer aanwezig vocht mogelijk te maken. Door de C02-stroom nu door een filter 15b met droogmiddel te leiden, wordt het dauwpunt van de C02-stroom verlaagd tot onder -64°C, zodat het aanwezige vocht condenseert en in het filter wordt geabsorbeerd.
20 Het zal duidelijk zijn dat de beide filtermiddelen 15a en 15b na verloop van tijd verzadigd raken, zodat overgeschakeld moet worden op een nieuw filter 15a respectievelijk 15b. Hiertoe is parallel aan de in serie geschakelde filtermiddel en 15a en 15b een tweede lijn met in serie geschakelde filtermiddelen 15a' en 15b’ (niet weergegeven) in de 25 procesinrichting opgenomen, waar de C02-stroom naar toe geleid kan worden op het moment dat de eerste filterlijn (15a en 15b) verzadigd is geraakt en voor reinigingswerkzaamheden stilgelegd dient te worden. Het overschakelen van de eerste lijn 15a en 15b naar de niet-weergegeven tweede filterlijn 15a' en 15b' geschied bijvoorbeeld om de twaalf uur, 30 zodat de C02-terugwininstallatie continu bedreven kan worden.
De nagenoeg zuivere C02-stroom wordt in een bepaalde 1018708« 7 toepassing van de terugwininstallatie vervolgens via leiding 15 naar een condensor 16 geleid, alwaar de C02-stroom met behulp van een koelspiraal, waardoor koelmedium stroomt (niet weergegeven), wordt afgekoeld tot onder -24*C. Deze temperatuur vormt namelijk het dauwpunt van kooldioxide bij 5 een procesdruk van 17,5 bar. Het in de condensor condenserende C02 zal zich onder in de condensor 16 verzamelen en onder invloed van de zwaartekracht via de tussenleiding 16a naar de opslagtank 17 stromen.
Hoewel niet weergegeven in fig. 1 kan de opslagtank 17 nog voorzien zijn van middelen welke het vloeibare C02 verwarmen, waardoor 10 het C02 gereinigd wordt in de tussenleiding 16a, in het bijzonder als deze voorzien is van een pakking. Het onzuivere gasvormige C02 kan eventueel als zogenoemd "purge"-gas gebruikt worden voor het regenereren c.q. reinigen van de actieve kool filters en de droogfilters (15a en 15b resp. 15a' en 15b') in de eerste en tweede filterlijn. Het vloeibare C02 15 bezit nu een zeer hoog zuiver gehalte en wordt na opslag in de tank 17 via leiding 17a afgevoerd voor verdere verwerking, bijvoorbeeld voor het afvullen van bierflesjes of het bottelen van koolzuurhoudende (fris)dranken. Dit zeer zuivere C02 bezit de kwalificatie "food-grade".
De inzet van een zuigercompressor 13 in de bekende C02-20 terugwininstallaties heeft onder andere als nadeel dat deze een aanzienlijke inbouwruimte vereist. Daarnaast dient altijd een droog-1 opende zuigercompressor te worden gebruikt, omdat een olie gesmeerde zuigercompressor ontoelaatbaar is om ingezet te worden bij het verkrijgen van zuiver "food-grade" C02. Deze zuigercompressor is ook gevoelig voor 25 de aanwezigheid van water in het te comprimeren gasvormige product, omdat bij de heersende drukken het water de bewegende onderdelen van de zuigercompressor onherstelbaar zou kunnen beschadigen. Daarnaast wordt een zuigercompressor gekenmerkt door een groot aantal bewegende delen, welke onderhoud vergen en bezit het ook een relatief laag rendement.
30 Het is gebleken dat in plaats van een zuigercompressor met de inzet van een zogenoemde schroefcompressor aanzienlijke betere 1018708· δ bedrijfsprestaties kan worden verkregen. Door overeenkomstig de uitvinding de compressiemiddelen uit te voeren als een schroefcompressor wordt niet alleen een compactere installatie verkregen, bovenal onderscheidt een schroefcompressor zich van de bekende zuigercompressoren 5 door bet hogere rendement alsook een aanzienlijke beperking in het aantal bewegende delen. Met name dit laatste vereenvoudigt het onderhoud aanzienlijk, terwijl ook de kans op storing kleiner is.
Doordat een schroefcompressor zowel qua afmetingen als gewicht kleiner is dan de gebruikelijke zuigercompressoren, is het 10 mogelijk om in het geval van onderhoud de schroefcompressor in zijn geheel te vervangen door een andere schroefcompressor, zodat eventueel onderhoud niet ter plekke hoeft te worden verricht. Een eventueel stilleggen van de C02-terugwininstallatie wordt hierdoor beperkt tot een korte tijdsduur en de procesinrichting kan door een snel omstellen van de 15 schroefcompressor weer snel worden opgestart. Hoewel overeenkomstig de uitvinding een drooglopende schroefcompressor, waarbij de schroefrotoren vrij in het pomphuis roteren, in een procesinrichting volgens de uitvinding kan worden ingezet, bezit deze als nadeel dat er geen koeling kan optreden en derhalve de procestemperatuur van de C02-stroom 20 aanzienlijk kan toenemen. Een drooglopende schroefcompressor is daarnaast ook beperkt tot kleine compressieverhoudingen. Om het C02 te comprimeren naar de gewenste procesdruk van 18 bar is het noodzakelijk om de schroefcompressor te koelen, waarbij is gebleken dat het injecteren van water in de C02-stroom voor het gewenste koelend effect kan zorgen. Omdat door de 25 injectie van water aan de inlaatzijde van de schroefcompressor het watergehalte in de C02-stroom aanzienlijk toeneemt, is het noodzakelijk om na de compressietrap het water van de C02-stroom te scheiden.
Fig. 2 toont schematisch het compressiegedeelte van de C02-terugwininstallatie volgens de uitvinding, waar waterscheidingsmiddelen 30 18 achter de schroefcompressor 13 zijn geplaatst. Bij voorkeur zijn de scheidingsmiddelen 18 uitgevoerd als een cycloon. Het afgescheiden water 1018708« 9 kan zeer effectief hergebruikt worden door het terug te leiden naar de inlaatzijde 13' van de schroefcompressor 13. Het terugleiden van het afgescheiden water via leiding 18c heeft bovendien als voordeel, dat door het injecteren van water aan de inlaatzijde van de schroefcompressor 5 eventuele in de C02-stroom aanwezige in water oplosbare componenten (zoals alcoholen etc.) zullen oplossen in het geïnjecteerde water. Hierdoor is het mogelijk om de middelen voor het verwijderen van in water oplosbare verontreinigingen uit het product, zijnde de gaswasinstallatie, in fig. 1 aangeduid met referentiecijfer 12, aanzienlijk te verkleinen, 10 hetgeen een reductie van de installatiekosten betekent.
Anderzijds kan de gaswasinstallatie 12 volledig achterwege worden gelaten, doordat de gaswasinstallatie 12 eventueel volledig opgenomen kan worden in de waterschei dings- en retourmiddelen 18-18c van de schroefcompressor 13. Voorts is gebleken dat een schroefcompressor 15 geen last ondervindt van het comprimeren en verpompen van waterhoudend C02. Dit in tegenstelling tot de tot nu toe ingezette zuigercompressor, welke alleen in staat is om "droog" C02 te comprimeren, daar de zuigercompressor anders door het eventueel gecondenseerde water geconfronteerd wordt met een zogenoemde waterslag, dat tot aanzienlijke schade aan de 20 bewegende onderdelen kan leiden. Om een eventuele temperatuurverhoginq van de C02-stroom na de eerste compressieslag op te vangen, kan eventueel in de uitlaatleiding 13a een koeler 19 opgenomen worden.
Analoog aan fig. 1 wordt het comprimeren van de C02-stroom met behulp van de schroefcompressor in twee stappen uitgevoerd, waarbij 25 in de proceslijn twee in serie geplaatste schroefcompressoren worden ingezet. In het geval van water geïnjecteerde schroefcompressoren zal elke compressiestap bestaan uit een schroefcompressor 13 alsmede waterschei dings- en retourmiddelen 18-18c, bijvoorbeeld in de vorm van een cycloon. Daarbij wordt de schroefcompressor van de tweede 30 compressietrap gevoed met de gecomprimeerde C02-stroom, dat de water schei dingsmiddel en 18 via de leiding 18a verlaat. Door in elke 1018708« , * 10 compressiestap het afgescheiden water terug te voeren naar de inlaatzijde van de desbetreffende schroefcompressor en het zodoende weer te injecteren, kan een versterkend effect van de oplossing van in water oplosbare componenten bewerkstelligd, zodat de gaswasinstallatie 12 (zie 5 fig. 1) volledig achterwege kan worden gelaten. De beide compressie- stappen met ieder een waterscheidingsinrichting 18 fungeren dan tevens als gaswasinstallatie.
De in fig. 3 getoonde schroefcompressor, welke één van de twee compressietrappen van de compressiemiddelen van de procesinrichting 10 volgens de uitvinding vormt, bezit een huis 20 voorzien van twee schroefrotoren 21 en 22. Beide schroefrotoren 21 en 22 zijn gemonteerd op rotorassen 21a respectievelijk 22a, welke met geschikte lagers 23 (bijvoorbeeld kogellagers) in het huis 20 zijn opgenomen. Rotoras 21a is daarbij verbonden met een (niet-weergegeven) aandrijfmiddel, zodat beide 15 schroefrotoren 21 en 22 via de as 21a roteerbaar aangedreven kunnen worden. De schroefvormige groef 24 van de schroefrotor 21 vormt samen met de overeenkomstige groef 25 van de andere schroefrotor 22 een compressiekamer, zoals ook duidelijk getoond in fign. 4A tot en met 4C. De compressi ekamer, welke in fign. 4A tot en met 4C wordt aangeduid met 20 het gearceerde gedeelte 30, bezit een variabel volume V, welke zich door de rotatie van de twee schroefrotoren 21 en 22 eerst zal vergroten tot de situatie getoond in fig. 4A. Het kamervol urne V gevormd door de compressi ekamer 30 vergroot zich dan van nul tot een maximale waarde, zie fig. 4A, waarbij de compressiekamer 30 verbonden is met de aanzuigpoort 25 26 (zie fig. 3) in de wand van het compressorhuis 20. Het C0Z stroomt daarbij onder vrijwel constante druk de compressiekamer 30 binnen.
Tijdens de comprimeerfase zal door de vorm van het compressorhuis 20 de compressiekamer 30, als hij zijn maximale volume V heeft bereikt, worden afgesloten. De rotatie van de schroefrotoren 21 en 30 22 via de aandrijfrotoras 21a is nu zo ver gevorderd, dat de gevormde compressiekamer 30 niet meer met de inlaatzijde 26 in verbinding staat.
1018708·
• I
11
Bij een verder roteren van de schroefrotoren 21 en 22 verkleint het compressievolume V van de compressiekamer 30 (zie fig. 4B). Door de compressie wordt de uitgangopening aan de achterzijde van de schroef-compressor op basis van overdruk geopend. De uitgangsopening aan de hoge 5 drukzijde van de schroefcompressor wordt in fig. 3 aangeduid met het referentiecijfer 27.
De volumeverkleining tussen het maxi mum-vol urne van de compressiekamer 30 vlak voor het afsluiten van de inlaatopening 26 en het volume aan de eindcompressieslag, precies voor het openen van de uitlaat-10 opening 27 wordt de compressieverhouding van de schroefcompressor genoemd. Bij bet openen van de uitlaatpoort 27 wordt het gecomprimeerde C02 onder vrijwel gelijkblijvende druk verplaatst naar de persleiding, in fign. 1 en 2 aangeduid met het referentieci jfer 13a en bij de tweede compressieslag aangeduid met referentiecijfer 13b.
15 Bij een geschikte schroefcompressor wordt het volume V van de compressiekamer 30 aan het einde van de compressieslag tot bij voorbeeld 1/5 verkleind. Doordat echter telkens meerdere groeven van de schroefrotoren 21 en 22 achter elkaar samenwerken en dienovereenkomstig opeenvolgende compressiekamers 30 vormen (in verschillende stadia van de 20 compressiecyclus) wordt de gecomprimeerde gasstroom nauwelijks onder broken.
Door het verkrijgen van de gewenste procesdruk van 18 bar dienen de beide schroefcompressoren op elkaar afgestemd te worden voor wat betreft de volumeverhouding en volumestroom. Dit wordt mede bereikt 25 door de beide schroefcompressoren op een geschikt toerental aan te drijven. Bij voorkeur worden de schroefcompressoren door een aandrijf-middel gelijktijdig aangedreven, teneinde zodoende een precies op elkaar afgestemde compressie te verkrijgen. Een geschikte aandrijving kan bijvoorbeeld een bandaandrijving zijn, waarbij door het selecteren van 30 een andere overbrengingsverhouding het toerental voor elke schroefcompressor voor de meest effectieve bedrijfsomstandigheden ingesteld kan *0ί1870δ· ► 12 worden.
Hoewel de C02-terugwininstal1atie overeenkomstig de uitvinding in de figuurbeschrijving beschreven is met twee compressie-trappen, kan ook slechts één schroefcompressor worden ingezet, welke de 5 voor de einddruk van het gasvormige product benodigde compressie- verhouding bezit, van bijvoorbeeld 1:18 of 1:20.
Voorts moet nog opgemerkt worden dat de C02-terugwininstallatie overeenkomstig de uitvinding in de figuurbeschrijving is toegelicht als een procesinrichting voor het terugwinnen van C02 uit 10 een C02-bevattend gasvormig product, dat bij het bierbrouwproces is vrijgekomen. Echter de procesinrichting volgens de uitvinding kan ook bij andere processen worden ingezet, waarbij kooldioxide vrijkomt, bijvoorbeeld bij de gisting van wijn of andere op basis van fermentatie-processen verkregen dranken, als ook bij het op industriële wijze winnen 15 van C02 uit procesgas, als ook bij de winning van C02 uit natuurlijke bronnen, zoals lucht.
1018708·

Claims (10)

1. Procesinrichting voor het bereiden van zuiver kooldioxide (COJ uit een gasvormig C02-bevattend product, welke inrichting een 5 proceslijn omvat, tenminste omvattende een toevoer van het gasvormige product, middelen voor het verwijderen van in water oplosbare verontreinigingen uit het product, compressiemiddelen voor het comprimeren en onder druk 10 brengen van het product, reinigingsmiddelen voor het verwijderen van verdere verontreinigingen uit het product, alsmede opslagmiddelen voor het verzamelen en opslaan van het gezuiverde C02, 15 welke onderdelen door middel van geschikte leidingen met elkaar zijn verbonden, met het kenmerk, dat de compressiemiddelen tenminste één schroefcompressor omvatten.
2. Procesinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de schroefcompressor een watergekoelde schroefcompressor is.
3. Procesinrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat direct na de schroefcompressor scheidingsmiddelen zijn geplaatst voor het scheiden van het water van het gecomprimeerde product.
4. Procesinrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de wateruitlaat van de scheidingsmiddelen verbonden is met de waterinlaat 25 van de watergekoelde schroefcompressor.
5. Procesinrichting volgens één of meer van de conclusies 2 tot en met 4, met het kenmerk, dat de middelen voor het verwijderen van in water oplosbare verontreinigingen uit het product deel uitmaken van de waterscheidingsmiddelen van de schroefcompressor.
6. Procesinrichting volgens één of meer van de conclusies 2 tot en met 5, met het kenmerk, dat de schei dingsmiddel en een cycloon 1018708· omvatten.
7. Procesinrichting volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de compressiemiddelen twee in serie geplaatste schroefcompressoren omvatten.
8. Procesinrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat een aandrijfmiddel de beide schroefcompressoren aandrijft.
9. Procesinrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat het aandrijfmiddel de schroefcompressoren via één bandoverbrenging aandrijft.
10. Procesinrichting volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat het aandrijfmiddel de schroefcompressoren via afzonderlijke band- overbrengingen aandrijft. 1018708·
NL1018708A 2001-08-03 2001-08-03 Procesinrichting voor het bereiden van zuiver kooldioxide (CO2) uit een gasvormig CO2-bevattend product. NL1018708C2 (nl)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL1018708A NL1018708C2 (nl) 2001-08-03 2001-08-03 Procesinrichting voor het bereiden van zuiver kooldioxide (CO2) uit een gasvormig CO2-bevattend product.
EP02746195A EP1412290A1 (en) 2001-08-03 2002-07-08 Apparatus for preparing pure carbon dioxide (co 2?) from a gaseous carbon dioxide containing product
US10/485,546 US7172639B2 (en) 2001-08-03 2002-07-08 Apparatus for preparing pure carbon dioxide (CO2) from a gaseous carbon dioxide containing product
CA002456013A CA2456013A1 (en) 2001-08-03 2002-07-08 Apparatus for preparing pure carbon dioxide (co2) from a gaseous carbon dioxide containing product
PCT/NL2002/000445 WO2003011757A1 (en) 2001-08-03 2002-07-08 Apparatus for preparing pure carbon dioxide (co2) from a gaseous carbon dioxide containing product

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL1018708A NL1018708C2 (nl) 2001-08-03 2001-08-03 Procesinrichting voor het bereiden van zuiver kooldioxide (CO2) uit een gasvormig CO2-bevattend product.
NL1018708 2001-08-03

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL1018708C2 true NL1018708C2 (nl) 2003-02-04

Family

ID=19773838

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL1018708A NL1018708C2 (nl) 2001-08-03 2001-08-03 Procesinrichting voor het bereiden van zuiver kooldioxide (CO2) uit een gasvormig CO2-bevattend product.

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7172639B2 (nl)
EP (1) EP1412290A1 (nl)
CA (1) CA2456013A1 (nl)
NL (1) NL1018708C2 (nl)
WO (1) WO2003011757A1 (nl)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DK1693442T3 (da) * 2005-02-16 2007-04-30 Krones Ag Aerosoludskiller i et anlæg til genindvinding af kuldioxid
US20110015456A1 (en) * 2008-02-03 2011-01-20 John Stephen Broadbent Gas treatment apparatus-water flooded screw compressor
DE102011014678A1 (de) * 2011-03-22 2012-09-27 Linde Ag Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung eines kohlendioxidhaltigen Gasstroms
EP2638951A1 (de) 2012-03-14 2013-09-18 Artan Holding Ag Kombinierte Gasaufbereitung
US12091646B2 (en) * 2022-11-04 2024-09-17 Fermentation Technology Services Methods for moisture removal and pest control of grains

Citations (4)

* 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
EP0646756A1 (en) * 1993-09-24 1995-04-05 Haffmans B.V. A method for preparing pure, gaseous carbon dioxide and an apparatus to be used therewith
JPH1128081A (ja) * 1997-07-10 1999-02-02 Mayekawa Mfg Co Ltd 二酸化炭素液化装置
EP0964215A2 (en) * 1998-06-08 1999-12-15 Praxair Technology, Inc. Method for carbon dioxide recovery from a feed stream

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4968231A (en) * 1988-02-23 1990-11-06 Bernard Zimmern Oil-free rotary compressor with injected water and dissolved borate
US6085549A (en) * 1998-04-08 2000-07-11 Messer Griesheim Industries, Inc. Membrane process for producing carbon dioxide

Patent Citations (4)

* 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
EP0646756A1 (en) * 1993-09-24 1995-04-05 Haffmans B.V. A method for preparing pure, gaseous carbon dioxide and an apparatus to be used therewith
JPH1128081A (ja) * 1997-07-10 1999-02-02 Mayekawa Mfg Co Ltd 二酸化炭素液化装置
EP0964215A2 (en) * 1998-06-08 1999-12-15 Praxair Technology, Inc. Method for carbon dioxide recovery from a feed stream

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1999, no. 05 31 May 1999 (1999-05-31) *

Also Published As

Publication number Publication date
CA2456013A1 (en) 2003-02-13
EP1412290A1 (en) 2004-04-28
US7172639B2 (en) 2007-02-06
WO2003011757A1 (en) 2003-02-13
US20040250682A1 (en) 2004-12-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3850009A (en) Cleaning of pressurized condensable gas
US5535596A (en) Refrigerant reclamation and purification apparatus and method
JP2000335912A (ja) 改善された回収率を有する二酸化炭素洗浄システム
CN105466154B (zh) 一种空分工艺方法
NL1018708C2 (nl) Procesinrichting voor het bereiden van zuiver kooldioxide (CO2) uit een gasvormig CO2-bevattend product.
CN103277311B (zh) 一种分体式两级中压空压机组
US20170014731A1 (en) CO2 Extraction and Filtration System
EP2476477B1 (en) A method for drying a wet co2 rich gas stream from an oxy-combustion process
CN102933283A (zh) 干燥和压缩富含co2的流的方法和装置
WO1991000484A1 (en) Method and apparatus for recovery of volatile liquids such as refrigerants
CN108344215A (zh) 制冷剂回收装置
CN110498401A (zh) 氦气回收净化装置
RU2004125172A (ru) Интегрированный способ и система для разделения воздуха, поступающего посредством сжатого воздуха из нескольких компрессоров
CN203458961U (zh) 一种压缩空气净化装置及压缩空气净化冷冻干燥装置
CN111675220B (zh) 碳酸酯生产尾气中含co2提取精制系统
US20030057165A1 (en) Process for the separation of a liquid or liquids from another liquid or liquids, or from a solid or mixture of solids, with the minimum energy required for separation and recovery and recovered for re-use within the process
JP2008096027A (ja) 圧縮式冷凍機の抽気装置
CN103949139B (zh) 一种压缩空气净化装置及压缩空气净化冷冻干燥装置
KR101996972B1 (ko) 발효 공정으로부터 이산화탄소의 고압 회수 방법
KR102315693B1 (ko) 증기 재순환용 다단압축장치
CN111569593A (zh) 碳酸酯生产尾气中的二氧化碳、环氧丙烷提取精制系统
AU624358B2 (en) A method and arrangement for pumping preferably refrigerants
US20200041073A1 (en) Processing system
KR102064612B1 (ko) 이산화탄소 정제 공정에서의 수분 함량 제어 방법 및 장치
CN213347826U (zh) 一种具有安全防护功能的超重力溶媒纯化回收系统

Legal Events

Date Code Title Description
PD2B A search report has been drawn up
V1 Lapsed because of non-payment of the annual fee

Effective date: 20110301