关于酒精厂液体co2 回收项目的可行分析

关于酒精厂液体CO 2回收项目的可行分析
一、概述
二氧化碳又称碳酸气、碳酸酐。

它是碳元素氧化的最终产物，化学分子式为：CO 2，相对分子量44，常压（0.1013mPa）下，沸点是194.65K（-78.50℃）它广泛存在于自然界矿物质中。

酒精发酵废气中含有纯度较高的二氧化碳，达97%—99%以上，利用发酵废气生产二氧化碳不需要提高二氧化碳浓度的设备，只需要将其进一步净化即可，是公认最经济的气源。

二、市场预测
二氧化碳作为一种化工产品和冷冻剂广泛地在国民经济各部门和人民的日常生产中应用。

二氧化碳在工业上的应用已有100多年的历史。

具记载1888年美国芝加哥的液体二氧化碳公司（lignid carbanic）首先使用干冰（固体二氧化碳下同）运送冰淇淋。

目前，全世界进入市场的商品二氧化碳每年约800万吨，其中北美450万吨西欧150万吨，东欧100万吨，远东50万吨，发展中国家50万吨。

在发展中国家，二氧化碳主要用于碳酸饮料的生产，而在工业发达国家二氧化碳的用途更加广泛。

日本使用二氧化碳和干冰的情况如下：
焊接44%
冷却16%
饮料14%
铸造7%
其他19%
北美国家二氧化碳的用途如下：
食品冷冻冷藏40%
碳酸饮料20%
化工生产10%
冶金10%
其它20%
西欧市场上的45%的二氧化碳用于矿泉水和软饮料。

我国1990年全国酒
精行业据不完全统计，二氧化碳的产量为66396吨，但根据酒精产量的推算，当年二氧化碳的产量约为10万吨，而我国酒精工业二氧化碳增产潜力约为80—100万吨，总价值约为4亿元，是一个不小的资源。

开发利用这个宝贵的资源是每一个从事发酵工程的相关学科科技人员光荣的责任。

我国的液体二氧化碳市场是近几年刚刚形成的，在此之前二氧化碳都是用落后的工艺生产的低纯度气体，杂质多使用不便。

采用高压钢瓶运输浪费极大，更重要的是低质量的二氧化碳供应，严重阻碍了二氧化碳应用市场的发展，所以急需完善的科学合理的液体二氧化碳回收技术。

我国四大工业城市市场状况：穗（广州）是我国液体二氧化碳供应规模最大，最早的市场，到目前为止，当地年产液体二氧化碳3.5万吨左右，加上从茂名等地运到广州的市场供应量有5万吨左右，液体二氧化碳吨价格为2800元，干冰吨价格为12000元，上海是继广州之后形成的液体二氧化碳供应市场吨价格为1500元。

天津的二氧化碳液体也是近几年才有市场供应的，但全市只有0.5万吨的生产能力，吨价格达1900元，北京的液体二氧化碳供应几乎为零。

随着民航食品保鲜等行业的发展，液体二氧化碳及干冰的应用市场也将越来越广。

三、技术方案
⒈技术依据
CO2在常温常压下是一种无色五味的气体，随着温度和压力变化能够处于聚集状态。

在二氧化碳的P—T相平衡曲线可以明显地看到以下特征点：升华点、三相平衡点、临界点。

升华点：P=0.1013mPa（常压）T=194.65K（-78.5℃）
三相点：P=0.5186mPa T=216.58K（-56.67℃）
临界点：P=7.38mPa T=304.2K（31.05℃）
根据二氧化碳相平衡曲线可以清楚看到：当压力和温度在一定的范围时，气体二氧化碳可以凝聚成液态或固体，反之亦然。

⒉酒精厂二氧化碳的回收
在淀粉质或糖蜜原料发酵法生产酒精的过程中，伴随着大量的二氧化碳的生产，根据发酵反应式：
C6H12O2=2C2H5OH+2CO2↑
可以看出，理论上每生成1分子的酒精，可同时生成1分子的二氧化碳，每生产1公斤的酒精就可得到0.956公斤的二氧化碳，实际上由于发酵过程中的其他辅助反应等，往往产生的酒精量和二氧化碳量几乎是相等的。

从我国目前的酒精生产厂家来看，回收二氧化碳的并不是很多，作为酒精生产的主要副产品，二氧化碳的生产是绝对可取的，如果不回收，就只能白白的排放掉，这是资源的巨大浪费，也是不经济的。

与其它形式的二氧化碳相比，发酵法生产的二氧化碳具有纯度高、质量好，回收价值高的优点。

而二氧化碳作为一种重要的国民生产原材料，也有着广泛的应用前景，随着二氧化碳应用的新领域的开发，其市场需求也将随之成倍的增加，这一点，也正被越来越多的酒精厂所认识。

酒精厂的二氧化碳回收，可分为高压法和低压法二种，它们是根据二氧化碳温度/压力关系，在不同的温度和压力下可达到使二氧化碳气体液化的目的。

高压回收法就是在常温状态下将二氧化碳气体压缩至7—8MPa左右，再冷却到-20℃—-25℃左右，使之液化。

这种方法的缺点就是由于压力较高，对运行设备、管道、容器等的要求也就较高，而且运输、贮存不方便。

低压回收法就是利用二氧化碳气体在低温状态下所需的液化压力较低将二氧化碳压制到1.6—1.8MPa后，再冷却到-20℃—-25℃左右，使之液化。

因为其压力较低，对设备的要求也就较低而且低压液体较易贮存。

因而低压二氧化碳回收法正在逐步代替高压回收法
四、低压法二氧化碳回收流程
酒精厂的二氧化碳是伴随着酒精发酵而产生的，因此回收的二氧化碳气体中含有部分酒精蒸汽及其它一些有机化合物，为了得到高纯度的二氧化碳，必须进行净化处理。

二氧化碳的净化回收过程可以分以下步骤（见低压法二氧化碳回收流程图）
----------------------------------收集
----------------------------------洗涤
----------------------------------压缩
----------------------------------净化
----------------------------------干燥
----------------------------------液化和贮存
收集：
当发酵罐中发酵开始时，产生的二氧化碳气体依靠发酵罐中的压力（或引风机2的压力）通过管道经汽液分离器（见流程图中位号1）进入回收设备，汽液分离器的作用是收集被二氧化碳带走的泡沫
洗涤：
二氧化碳气体经汽液分离器出来后，进入到水洗塔（见流程图中位号3），在此，可以回收掉被二氧化碳带出的酒精蒸汽和部分粗杂质。

这个过程是系统中较重要的环节，这不但起到排杂的作用，而且回收的淡酒也较可观，约占酒精产量0.8%左右。

在经过淡酒回收洗涤后，二氧化碳气体则进入一台高锰酸钾洗涤塔（见流程图中位号4），利用高锰酸钾的强氧化性，可以除去气体中的有机化合物。

经高锰酸钾洗涤后，再经一清水洗涤塔，将气体中可能夹带的高锰酸钾漂洗掉，以免影响以后的设备。

压缩：
二氧化碳经水洗塔后，被送到压缩机（见流程图中位号6）中压缩，该设备是一种无油、二级压缩机，可以将二氧化碳气体压缩到1.6—1.8MPa，这一压力对于饱和二氧化碳三相温度/压力中的-20℃—-25℃。

净化：
经过压缩后的二氧化碳气体，经过一个装有活性碳的吸附塔（见流程图中位号7）活性炭能够吸附清除掉残留在二氧化碳中的最细微的有机杂质，达到净化的目的，吸附塔通常有两套组成，其中一台用于生产，另一台用于蒸汽再生，两台间的切换可以是手动的，也可以是自动进行的。

干燥：
净化出来的二氧化碳要在下一个环节中冷却液化，所以除去气体中的水蒸汽是很重要的，这样可以避免管道、阀门中的结冰现象。

干燥过程就是将二氧化碳气体通过一个有分子筛床的与吸附器类似的干燥塔（见流程图中位号8），通过分子筛的吸附干燥，除去二氧化碳气体中可能携带的水分及一些杂质，经干燥塔出来的二氧化碳气体露点温度可以达到60℃
干燥塔和吸附塔一样设有二台，其中一台用于生产，另一台再生，干燥塔的再生可以利用热空气或热的二氧化碳气体。

液化和贮存：
二氧化碳经过净化、干燥后，便进入二氧化碳冷凝器（见流程图中位号9），它是一台管壳式热交换器，二氧化碳在这被冷凝至液态（-20℃）—-25℃），而后液压态二氧化碳经管道流入贮罐。

贮罐中的二氧化碳液体可根据用户的不同要求，用槽车运输或用增压泵将其灌入钢瓶中。

经过该流程处理的二氧化碳液体纯度可以达到99.97%
五、效益分析如下：
以年产10万吨酒精厂，回收年产8万吨高纯度液体二氧化碳计算。

设备购置费：3850万元
土建4000m2及公用工程费用：80万元
吨液体二氧化碳价格：1000元
吨干冰价格：1000元
吨液体二氧化碳生产成本（包括工资折旧、财务、销售等费用）：500元吨干冰生产成本（包括工资折旧、财务、销售等费用）：600元
经济效益：
产值：80000×1000+2000×10000=1（亿元）
生产成本：80000×500+2000×600=4120（万元）.
税金：1500万元
税后利润：10000万元—4120万元—1500万元=4380万元
可见投资效益相当可观，并且可以提高出酒率，二氧化碳淡酒回收塔可回收酒精0.5%—1.2%。

六、工艺流程图（见附图）
设备一览表
配套年产吨/年酒精厂二氧化碳工程设备
序号设备名称规格数量单价总价备注
1 风机
2 汽液分离器
3 淡酒塔
4 洗涤塔
5 漂洗塔
6 汽水分离器
7 吸附塔
8 干燥剂
9 压缩机
10 后冷器
11 冷冻机
12 屏蔽泵
13 贮罐
14 蒸发器
15 小冷冻机
16 气柜
17 灌装总成
18 电器、仪表
19 管道、阀门
20 钢瓶
合计：万元。