啤酒厂二氧化碳回收与使用平衡技术的研究（四）

今天德润正明的小编和大家分享啤酒厂二氧化碳回收与使用平衡技术的研究：

  文/ 丰水平   华润雪花啤酒（中国）有限公司 065201

3.1. 改进蒸发冷凝器排杂控制方法，提高收得率

  CO2回收系统中蒸发冷凝器效率是影响CO2收得率的关键

1)工原理，如图4：

Qi：进入蒸发冷凝器中气体的量- Yi：进入蒸发冷凝器的气体中不凝性气体纯度

- Xi：进入蒸发冷凝器的气体中CO2气体纯度

- Qa：排放气体的量

- Ya：排放气体中不凝性气体的纯度

- Xa：排放气体中CO2气体纯度

- Qu：回收CO2气体的量

- Yu：回收CO2气体的不凝性气体纯度

CO2回收系统蒸发冷凝器的提纯效率η（或容积效率）是实际回收的（即液化的）CO2气体量与进入蒸发冷凝器（经过吸附干燥后）CO2气体量之比。

η=Qu/Qi;   Qu=Qi-Qa;

Qi*Yi=Qa*Ya; Qi*Xi=Qa*Xa;

η=1-Yi/Ya=1-Xi/Xa=1-(1-Xi)/(1-Xa)

由上式可得以下两个结论：

当进气中CO2纯度一定时，排放不凝性气体中CO2气体纯度决定回收率，排放不凝性气体中CO2气体纯度越高 提纯效率越低。

当排放不凝性气体中CO2纯度一定时，回收系统前端CO2进气纯度决定回收率，进气中CO2气体纯度越高提纯效率也越高。

             图4   工作原理

2)蒸发冷凝器不凝气体（杂气）排放方法改进

蒸发冷凝器不凝气体排放方法传统方法：不凝气体排放采用压力设定或对阀固定一开度进行排放，这样做的缺点在于：

- 当排放压力设置过低时，会造成大量二氧化碳排放浪费，辛辛苦苦使用水、电来进行提纯处理却在最后排掉了；

- 当排放压力设置过高时，会导致系统内不凝气体浓度过高，频繁停机相当于系统在做无用功，导致提纯效率低下；

- 即使排放压力设置适当也会存在排放不及时或排放过度的情况。

改进方法：在不凝气体排放处，安装一氧监控仪，并根据氧含量设自控阀精准控制排放：

- 当进气纯度低时，排放阀根据氧含量的检测值，自动将排放阀的开度增大，保证不凝气体及时排放，保证容积率不会减少，同时避免频繁停机和反复提纯；

- 当进气纯度高时，排放阀根据氧含量的检测值，自动将排放阀的开度减小甚至关闭，避免将高纯二氧化碳无谓排放掉，从而减少浪费

- 如果在旺季，产气量很大，可以降低排放的氧含量的设定值，从而提升最终二氧化碳的纯度，达到超纯如99.999%，将有利于产品的品质

- 如果在淡季，产气量小，可以适当提高排放的氧含量的设定值，从而提高收得率。

看似一个非常小的改进，通过我们大量的试验证明，排放杂气方式由压力设定或对阀固定一开度进行排放的方式改为根据氧含量精准自控排放，回收率都大为提升，改善效果最好的工厂回收效率提升了30%以上。  

3.2 科学管理生产过程 CO2 的使用消耗

3.2.1 不同使用点对二氧化碳纯度要求

表1 不同使用点对二氧化碳纯度要求

简单来说：CO2使用可以简单归为两类，一类是无氧保护达到“3个9”就可以（高纯），一类是填充的通常要求“4个9”以上（超纯）。

3.2.2 分级回收、分级使用

  现在一般的工厂都有两套CO2回收系统，就可以分级回收、分级使用了，如下图6。

                       图6 超纯、高纯CO2回收系统

1)当来气纯度低时进高纯系统回收，可以早回收、收得率可以提升 。

2)当来气纯度高时进超纯系统回收，可以确保品质。这样就做到了分级回收、分级使用，既提高收得率，又保证了二氧化碳使用品质。

3.2.3 直供技术

1)直供原理：

直供技术一般针对包装或备压，对二氧化碳纯度要求相对要低一点（高纯即可、不需要超纯）。因为净化后的二氧碳不需要再提纯就达到了高纯，可以满足使用要求，所以没必要再经过冷凝、液化、气化，而是直接供给使用，如下图7。

2)直供优点：

- 显著节省了能源，二氧化碳不用先液化再气化

- 不经过提纯系统，过程没有损耗、没有排放，会显著提高收得率。

3)直供应用的前提，需要先提升二氧化碳净化效果，确保二氧化碳品质能达到直供要求，否则是不可以直供使用的，好在目前净化技术的进展已完全能解决这个问题。

4 CO2 回收使用平衡技术应实践

华润雪花近几年在总部组织下，在所有工厂都开展“CO2零采购“项目，通过对CO2回收使用平衡技术的推广应用，取得极为显著的成效，集团CO2总体回收率由55%提高到70%以上，既保证了产品的品质，又减少了碳排放，同时年节省3000万余元的CO2外购费用。

青岛德润正明自动化设备有限公司可提供从500Kg/h到2000Kg/h产量的整套二氧化碳回收设备与各部分的标准化模块，也可对现有设备进行升级改造满足生产要求。设备确保运行可靠，低维护；高回收率，旺季可出售气体；露点低，口味纯正；进气纯度95%或18小时回收，连续生产时提纯纯度可达到0.1~0.5ppm，淡季生产保证1ppm以下，其中节能模块运用在的液、气相过程中，产生能量转化，节能降耗成果巨大。