一種適用于啤酒生產的高純二氧化碳回收供氣系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種適用于啤酒生產的高純二氧化碳回收供氣系統(tǒng)，屬于啤酒生產工程【技術領域】，包括CO2氣體初步洗滌凈化裝置、CO2儲氣囊、CO2氣體預壓縮機、CO2預壓縮冷卻器、CO2一級壓縮機、一級循環(huán)水氣體冷卻器、CO2二級壓縮機、冷卻水裝置、二級循環(huán)水氣體冷卻器、酒精水CO2氣體冷卻器、酒精水儲罐、CO2氣體凈化和吸附脫水裝置、CO2再沸器、CO2深度提純塔、CO2低溫冷凝器、低溫制冷裝置、CO2液態(tài)儲罐、液體CO2節(jié)流降溫器、CO2預凝器、酒精水CO2氣體加熱器、二級循環(huán)水氣體加熱器、CO2氣體一級加熱器、CO2氣體二級加熱器、氣體CO2膨脹機和減壓調節(jié)閥。本實用新型降低了傳統(tǒng)啤酒生產過程中的CO2回收供氣系統(tǒng)的電耗和蒸汽耗量，提高了系統(tǒng)效率和運行的經濟性。
【專利說明】一種適用于啤酒生產的高純二氧化碳回收供氣系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本實用新型屬于啤酒生產工程【技術領域】，特別是涉及一種適用于啤酒生產的高純二氧化碳回收供氣系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002]啤酒生產的發(fā)酵過程中會產生大量的二氧化碳，其為發(fā)酵過程中酵母發(fā)酵過程的副產物。同時，C02又是啤酒的重要成分之一，在成品啤酒中二氧化碳的含量為0.5%左右，其對啤酒的泡沫性能和殺口力有重要作用，是啤酒風味物質的重要組成部分，還能有效的改善啤酒質量，促進啤酒的成熟，增加啤酒的防腐和抗氧化能力，提升啤酒的品質?？傊瑢ζ【茝S而言，有效的回收使用高純度的C02，有利于提高啤酒的新鮮度、延長啤酒保質期、提升啤酒的品質和降低生產成本，是啤酒企業(yè)的關鍵技術之一。在全國幾百家啤酒生產廠中，除極少數(shù)小型企業(yè)外，均有二氧化碳回收設備。
[0003]通常啤酒廠的C02氣體回收供氣系統(tǒng)主要由除沫、水洗、壓縮、吸附、干燥、液化、儲存、氣化及供氣等單元組成。一般啤酒廠常用的C02回收和使用工藝流程為:C02收集一除沫一洗滌一壓縮一凈化一干燥一液化一深度提純一貯罐一氣化一使用。
[0004]圖1是目前啤酒生產常用的高純二氧化碳回收供氣系統(tǒng)簡圖，工藝流程簡述如下，氣態(tài)二氧化碳回收液化流程:從C02氣源(啤酒發(fā)酵系統(tǒng))產生的C02氣體經過除沫器和洗滌塔進行初步洗滌凈化，除沫器和洗滌塔的初步洗滌凈化的作用是將啤酒發(fā)酵工藝中產生的二氧化碳氣體經除沫器除去夾帶的泡沫和固體雜質，再經過水洗塔除去部分可溶性有機物和絕大部分可溶、不可溶性的雜質；經過初步洗滌凈化后的C02氣體送入C02儲氣囊，儲氣囊的作用是為了保證二氧化碳壓縮機工作穩(wěn)定；儲氣囊中的C02氣體通過管路送入C02 一級壓縮機進行初步升壓，經過一級壓縮機升壓后的C02氣體進入C02 —級氣體冷卻器進行換熱降溫，降溫后送入C02 二級壓縮機進行再次升溫升壓，經過二級壓縮機升壓到1.8MPa后的C02氣體進入C02 二級氣體冷卻器再次進行換熱降溫，降溫后的C02氣體進入活性炭吸附塔和分子篩干燥器進行進一步氣體凈化和脫水；然后進入C02深度提純系統(tǒng)中的C02再沸器中進行換熱降溫，降溫后的C02氣體進入C02低溫冷凝器進行進一步冷凝液化，轉變成一 25°C的液體C02，C02氣體低溫冷凝器的冷源一般由獨立的低溫制冷機裝置單獨供給。液化后的C02送入C02深度提純塔進行精細提純，經進一步提純后，純度可達到99.98%以上，提純后的液態(tài)C02最后送入C02液態(tài)儲罐進行儲存。
[0005]如圖1所示的系統(tǒng)，液態(tài)二氧化碳氣化供氣流程:從C02液態(tài)儲罐出來的液態(tài)C02通過C02蒸汽氣化器加熱氣化后，使液體C02轉變?yōu)闅怏wC02，再經過減壓調節(jié)閥的減壓調節(jié)至符合使用要求的壓力，一般為0.5?0.8Mpa，然后通過輸氣管路送至高純C02氣體用戶或終端用氣點(單元)進行最終使用。C02蒸汽氣化器的加熱熱源為工業(yè)上常用的低壓蒸汽。
[0006]然而，在以上系統(tǒng)中液態(tài)C02的氣化通常采用蒸汽加熱的方式進行氣化，不但消耗了一定量的蒸汽，而且使得寶貴的液態(tài)C02所含有的大量的低溫冷源也白白的浪費掉了，造成了能量的極大浪費；同時由于高壓氣體C02直接通過減壓調節(jié)閥進行降壓，也造成了高壓C02氣體所含有的部分機械能沒有被回收利用。


【發(fā)明內容】

[0007]本實用新型的目的是:針對上述現(xiàn)有技術的不足，提供了一種適用于啤酒生產的節(jié)能型高純二氧化碳回收供氣系統(tǒng)，它不但節(jié)省了 C02氣化過程的蒸汽用量，有效的回收了液體C02含有的低溫冷量，進一步的回收了高壓C02氣體所含有的部分機械能，大大降低了啤酒廠C02回收供氣系統(tǒng)實際運行的熱耗和電耗。
[0008]具體地說，本實用新型是采用以下的技術方案來實現(xiàn)的:包括C02氣體初步洗滌凈化裝置2、C02儲氣囊3、C02氣體預壓縮機4、C02預壓縮冷卻器5、C02 一級壓縮機6、一級循環(huán)水氣體冷卻器7、C02 二級壓縮機8、冷卻水裝置、二級循環(huán)水氣體冷卻器11、酒精水C02氣體冷卻器12、酒精水儲罐30、C02氣體凈化和吸附脫水裝置、C02再沸器15、C02深度提純塔16、C02低溫冷凝器17、低溫制冷裝置18、C02液態(tài)儲罐19、液體C02節(jié)流降溫器20X02預凝器21、酒精水C02氣體加熱器22、二級循環(huán)水氣體加熱器23、C02氣體一級加熱器24、C02氣體二級加熱器25、氣體C02膨脹機26和減壓調節(jié)閥27，其中C02氣源I產生的C02氣體通過C02氣體初步洗滌凈化裝置2送入C02儲氣囊3，C02儲氣囊3輸出的C02氣體送入C02氣體預壓縮機4進行預壓縮升壓，預壓縮升壓后的C02氣體經過C02預壓縮冷卻器5冷卻降溫后送入C02 —級壓縮機6進行進一步升壓，一級壓縮升壓后的C02氣體依次進入C02氣體二級加熱器25和一級循環(huán)水氣體冷卻器7進行換熱降溫，降溫后的C02氣體送入C02 二級壓縮機8進行二次升壓，二次升壓后的C02氣體依次進入C02氣體一級加熱器24、二級循環(huán)水氣體冷卻器11和酒精水C02氣體冷卻器12進行逐步換熱降溫，降溫后的C02氣體進入C02氣體凈化和吸附脫水裝置進行進一步氣體凈化和脫水，然后進入C02再沸器15中進行換熱降溫，降溫后的C02氣體進入C02預凝器21進行初步冷凝液化，初步冷凝液化后液態(tài)C02和未完全凝結的C02氣體進入C02低溫冷凝器17繼續(xù)冷凝液化，冷凝液化后的C02送入C02深度提純塔16進行精細提純，提純后的液態(tài)C02送入C02液態(tài)儲罐19，C02液態(tài)儲罐19輸出液態(tài)C02經過液體C02節(jié)流降溫器20進行降壓降溫，降溫降壓后的液態(tài)C02進入C02預凝器21進行氣化，氣化后的C02進入酒精水C02氣體加熱器22進行加熱升溫，酒精水儲罐30分別與酒精水C02氣體加熱器22和酒精水C02氣體冷卻器12相連，酒精水作為低溫載熱流體介質在酒精水C02氣體加熱器22和酒精水C02氣體冷卻器12中循環(huán)將酒精水C02氣體冷卻器12中氣體C02降溫時的放熱量用于對進入酒精水C02氣體加熱器22的氣體C02的加熱升溫，經酒精水C02氣體加熱器22加熱升溫后的氣體C02隨之進入二級循環(huán)水氣體加熱器23繼續(xù)升溫，冷卻水裝置分別與二級循環(huán)水氣體加熱器23和二級循環(huán)水氣體冷卻器11相連，冷卻水作為載熱流體介質在二級循環(huán)水氣體加熱器23和二級循環(huán)水氣體冷卻器11中循環(huán)將來自于二級循環(huán)水氣體冷卻器11中氣體C02降溫時的放熱量用于對進入二級循環(huán)水氣體加熱器23的氣體C02的加熱升溫，經二級循環(huán)水氣體加熱器23升溫后的C02氣體依次經C02氣體一級加熱器24和C02氣體二級加熱器25逐步升溫，然后進入氣體C02膨脹機26膨脹做功，膨脹做功的產生的能量用于驅動C02氣體預壓縮機4對C02儲氣囊3輸出的C02氣體進行預壓縮升壓，經過氣體C02膨脹機26做功后的C02氣體經減壓調節(jié)閥27送至高純C02氣體用戶28，C02氣體二級加熱器25的熱源來自經C02 —級壓縮機6壓縮升壓后的C02氣體流經C02氣體二級加熱器25降溫換熱時的放熱量，C02氣體一級加熱器24的熱源來自經C02 二級壓縮機8壓縮升壓后的C02氣體流經C02氣體一級加熱器24降溫換熱時的放熱量。
[0009]上述技術方案的進一步特征在于，所述冷卻水裝置包括冷卻水冷水儲罐9、冷卻水溫水儲罐10和涼水塔29，冷卻水冷水儲罐9中的冷卻水分別經C02預壓縮冷卻器5、C02 —級壓縮機6、一級循環(huán)水氣體冷卻器7、C02 二級壓縮機8和二級循環(huán)水氣體冷卻器11進入冷卻水溫水儲罐10，冷卻水溫水儲罐10的水流過二級循環(huán)水氣體加熱器23后進入涼水塔29，涼水塔29中的水在排放多余的熱量后流回冷卻水冷水儲罐9。
[0010]上述技術方案的進一步特征在于，所述C02氣體凈化和吸附脫水裝置包括活性炭吸附塔13和分子篩干燥塔14，來自于酒精水C02氣體冷卻器12的降溫后的C02氣體依次通過入活性炭吸附塔13和分子篩干燥塔14后進入C02再沸器15。
[0011]上述技術方案的進一步特征在于，所述C02氣體預壓縮機4和氣體C02膨脹機26為膨脹壓縮一體機，在對高壓端的高壓C02氣體進行膨脹降壓的同時對低壓端的低壓C02氣體進行壓縮升壓。
[0012]本實用新型的有益效果如下:
[0013]1.相比現(xiàn)有技術，本實用新型回收利用液態(tài)二氧化碳自身含有的絕大部分冷量，有效地降低了 C02液化流程中制冷機的耗電量。
[0014]2.相比現(xiàn)有技術，本實用新型利用氣態(tài)C02液化、壓縮機及其排氣冷卻過程中的放熱量，作為液態(tài)C02氣化升溫的熱源，極大的節(jié)省了 C02氣化過程的蒸汽用量。
[0015]3.相比現(xiàn)有技術，本實用新型還進一步的回收利用了高壓C02氣體所含有的部分機械能，對C02氣體進行預壓縮升壓，進一步降低了 C02回收供氣系統(tǒng)運行時的電耗。
[0016]4.相比現(xiàn)有技術，本實用新型結構簡單并且實用，通用性強，既可以用于新產品的設計，也可以用于對現(xiàn)有系統(tǒng)的改造。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是目前啤酒生產常用的高純二氧化碳回收供氣系統(tǒng)簡圖。
[0018]圖2是本實用新型所述的一種適用于啤酒生產的節(jié)能型高純二氧化碳回收供氣系統(tǒng)簡圖。
[0019]圖2中:1為C02氣源，2為C02氣體初步洗滌凈化裝置，3為C02儲氣囊，4為C02氣體預壓縮機，5為C02預壓縮冷卻器，6為C02 —級壓縮機，7為一級循環(huán)水氣體冷卻器，8為C02 二級壓縮機，9為冷卻水冷水儲罐，10為冷卻水溫水儲罐，11為二級循環(huán)水氣體冷卻器，12為酒精水C02氣體冷卻器，13為活性炭吸附塔，14為分子篩干燥塔，15為C02再沸器，16為C02深度提純塔，17為C02低溫冷凝器，18為低溫制冷裝置，19為C02液態(tài)儲罐，20為液體C02節(jié)流降溫器，21為C02預凝器，22為酒精水C02氣體加熱器，23為二級循環(huán)水氣體加熱器，24為C02氣體一級加熱器，25為C02氣體二級加熱器，26為氣體C02膨脹機，27為減壓調節(jié)閥，28為高純C02氣體用戶，29為涼水塔，30為酒精水儲罐。

【具體實施方式】
[0020]下面參照附圖并結合實例對本實用新型作進一步詳細描述。
[0021]如圖2所示，本實用新型的高純二氧化碳回收供氣系統(tǒng)的一個實施例，主要包含二氧化碳收集液化系統(tǒng)和氣化供氣系統(tǒng)兩大部分。
[0022]其中，二氧化碳收集液化系統(tǒng)主要由C02氣體初步洗滌凈化裝置2(由除沫器和洗滌塔組成)、C02儲氣囊3、C02氣體預壓縮機4、C02預壓縮冷卻器5、C02 —級壓縮機6、一級循環(huán)水氣體冷卻器7、C02 二級壓縮機8、冷卻水裝置(由冷卻水冷水儲罐9、冷卻水溫水儲罐10和涼水塔29組成)、二級循環(huán)水氣體冷卻器11、酒精水C02氣體冷卻器12、C02氣體凈化和吸附脫水裝置(由活性炭吸附塔13和分子篩干燥塔14組成)、C02再沸器15、C02深度提純塔16、C02低溫冷凝器17、低溫制冷裝置18、C02液態(tài)儲罐19和C02預凝器21等部件組成。二氧化碳氣化供氣系統(tǒng)主要由液體C02節(jié)流降溫器20、C02預凝器21、酒精水C02氣體加熱器22、二級循環(huán)水氣體加熱器23、C02氣體一級加熱器24、C02氣體二級加熱器25、氣體C02膨脹機26和減壓調節(jié)閥27等設備組成。
[0023]該系統(tǒng)的二氧化碳回收液化流程如下:從C02氣源I (啤酒發(fā)酵系統(tǒng))產生的C02氣體經過C02氣體初步洗滌凈化裝置2后送入C02儲氣囊3，C02儲氣囊3主要起到是儲存和緩沖的作用。C02儲氣囊3輸出的C02氣體送入C02氣體預壓縮機4進行預壓縮升壓。預壓縮升壓后的C02氣體經過C02預壓縮冷卻器5冷卻降溫后送入C02 —級壓縮機6進行進一步升壓。一級壓縮升壓后的C02氣體依次進入C02氣體二級加熱器25和一級循環(huán)水氣體冷卻器7進行換熱降溫。降溫后的C02氣體送入C02 二級壓縮機8進行二次升壓。二次升壓后的C02氣體依次進入C02氣體一級加熱器24、二級循環(huán)水氣體冷卻器11和酒精水C02氣體冷卻器12進行逐步換熱降溫。降溫后的C02氣體進入C02氣體凈化和吸附脫水裝置進行進一步氣體凈化和脫水，然后進入C02再沸器15中進行換熱降溫。降溫后的C02氣體進入C02預凝器21進行初步冷凝液化。初步冷凝液化后液態(tài)C02和未完全凝結的C02氣體進入C02低溫冷凝器17繼續(xù)冷凝液化。冷凝液化后的C02送入C02深度提純塔16進行精細提純，提純后的液態(tài)C02最后送入C02液態(tài)儲iil 19進行儲存。
[0024]該系統(tǒng)的液態(tài)二氧化碳氣化供氣流程如下:從C02液態(tài)儲罐19出來的液態(tài)C02首先經過液體C02節(jié)流降溫器20進行降壓降溫。降溫降壓后的液態(tài)C02進入C02預凝器21進行氣化，氣化的同時對在回收液化流程中進入C02預凝器21的氣態(tài)C02進行冷凝液化。氣化后的C02進入酒精水C02氣體加熱器22進行加熱升溫，酒精水C02氣體加熱器22的熱源來自于回收液化流程中酒酒精水C02氣體冷卻器12中氣體C02降溫時的放熱量，酒精水儲罐30分別與酒精水C02氣體加熱器22和酒精水C02氣體冷卻器12相連，酒精水作為低溫載熱流體介質在酒精水C02氣體加熱器22和酒精水C02氣體冷卻器12中循環(huán)，利用回收液化流程中酒精水C02氣體冷卻器(12)中氣體C02降溫時的放熱對氣化后進入酒精水C02氣體加熱器22的氣體C02進行加熱升溫。經過酒精水C02氣體加熱器22加熱升溫后的氣體C02隨之進入二級循環(huán)水氣體加熱器23繼續(xù)升溫，二級循環(huán)水氣體加熱器23的熱源來自于回收液化流程中二級循環(huán)水氣體冷卻器11中氣體C02降溫時的放熱量，冷卻水作為載熱流體介質在二級循環(huán)水氣體加熱器23和二級循環(huán)水氣體冷卻器11中循環(huán)(具體循環(huán)過程為:冷卻水裝置的冷卻水冷水儲罐9中的冷卻水經二級循環(huán)水氣體冷卻器11進入冷卻水溫水儲罐10，冷卻水溫水儲罐10的水流過二級循環(huán)水氣體加熱器23后經涼水塔29流回冷卻水冷水儲罐9)，利用二級循環(huán)水氣體冷卻器(11)中氣體C02降溫時的放熱對進入二級循環(huán)水氣體加熱器23的氣體C02進行加熱升溫，多余的熱量通過涼水塔29對環(huán)境散失。經過二級循環(huán)水氣體加熱器23升溫后的C02氣體依次流經C02氣體一級加熱器24和C02氣體二級加熱器25逐步升溫，C02氣體二級加熱器25的熱源來自回收液化流程中經C02 —級壓縮機6壓縮升壓后的C02氣體流經C02氣體二級加熱器25降溫換熱時的放熱量，C02氣體一級加熱器24的熱源來自回收液化流程中經C02 二級壓縮機8壓縮升壓后的C02氣體流經C02氣體一級加熱器24降溫換熱時的放熱量。經過C02氣體一級加熱器24和C02氣體二級加熱器2升溫后的C02氣體進入氣體C02膨脹機26膨脹做功，在膨脹做功的同時經歷降壓降溫過程，膨脹做功的產生的能量用于驅動回收液化流程中C02氣體預壓縮機4對C02儲氣囊3輸出的C02氣體進行的預壓縮升壓。經過氣體C02膨脹機26做功后的C02氣體經過減壓調節(jié)閥27進一步的減壓調節(jié)至符合使用要求的壓力，然后通過輸氣管路送至高純C02氣體用戶28進行最終使用。
[0025]具體而言，二級循環(huán)水氣體加熱器23的氣體側進口與酒精水C02氣體加熱器22的氣體側的出口相連，二級循環(huán)水氣體加熱器23的氣體側出口與C02氣體一級加熱器24的低溫側氣體進口相連。換而言之，對于低溫氣體側，酒精水C02氣體加熱器22、二級循環(huán)水氣體加熱器23和C02氣體一級加熱器24的低溫側氣體進口在流程上是順序相連的。
[0026]具體而言，二級循環(huán)水氣體冷卻器11的氣體側進口與C02氣體一級加熱器24的高溫側氣體出口相連，二級循環(huán)水氣體冷卻器11的氣體側出口與酒精水C02氣體冷卻器12的氣體側的進口相連。換而言之，對于高溫氣體側，C02氣體一級加熱器24的高溫側氣體出口、二級循環(huán)水氣體冷卻器11和酒精水C02氣體冷卻器12在流程上是順序相連的。
[0027]具體而言，二級循環(huán)水氣體加熱器23、涼水塔29、冷卻水冷水儲罐9、二級循環(huán)水氣體冷卻器11和冷卻水溫水儲罐10構成一個循環(huán)加熱冷卻系統(tǒng)。循環(huán)冷卻水從冷卻水冷水儲罐9出來，流經二級循環(huán)水氣體冷卻器11對C02氣體一級加熱器24高溫側排出的高溫C02氣體進行冷卻，吸熱升溫后的冷卻水進入冷卻水溫水儲罐10 ;冷卻水溫水罐10的水流過二級循環(huán)水氣體加熱器23，對酒精水C02氣體冷卻器12排出的低溫C02氣體進行加熱升溫，放熱降溫后的溫水流經涼水塔29，排放多余的熱量后，流回冷卻水冷水儲罐9，形成一個完整的閉式加熱冷卻循環(huán)。循環(huán)水作為載熱流體介質在二級循環(huán)水氣體加熱器23和二級循環(huán)水氣體冷卻器11中進行循環(huán)，利用二級循環(huán)水氣體冷卻器11中高溫氣體C02降溫時的放熱對進入二級循環(huán)水氣體加熱器23的低溫氣體C02進行加熱升溫，多余的熱量通過涼水塔29對環(huán)境散失。
[0028]具體而言，冷卻水冷水儲罐9弓I出另一路冷卻水，流經一級循環(huán)水氣體冷卻器7對C02氣體二級加熱器25排出的高溫C02氣體進行冷卻，吸熱升溫后的冷卻水進入冷卻水溫水儲罐10。冷卻水冷水儲罐9和冷卻水溫水儲罐10同時也為C02 —級壓縮機6和C02 二級壓縮機8等發(fā)熱設備本體提供有效的冷卻和熱量回收。
[0029]具體而言，C02預凝器21的氣體側進口與C02再沸器15相連，C02預凝器21的未凝C02氣體和凝結液出口與C02低溫冷凝器17的進口相連，C02預凝器21的液體側進口與液體C02節(jié)流降溫器20的出口相連，液體C02節(jié)流降溫器20的進口與C02液態(tài)儲罐19相連，C02預凝器21的液體側氣化后氣體出口與酒精水C02氣體加熱器22的氣體側進口相連。換而言之，對于低溫C02液體側，C02液態(tài)儲罐19、液體C02節(jié)流降溫器20、C02預凝器21和酒精水C02氣體加熱器22在流程上是順序相連的。
[0030]具體而言，C02氣體一級加熱器24的低溫氣體側進口與二級循環(huán)水氣體加熱器23的氣體側的出口相連，C02 —級氣體加熱器24的低溫氣體側出口與C02氣體二級加熱器24的低溫氣體側進口相連，C02氣體一級加熱器24的高溫氣體側進口與C02 二級壓縮機8的高溫排氣相連，C02氣體一級加熱器24的高溫氣體側出口與二級循環(huán)水氣體冷卻器11的氣體側進口相連。換而言之，對于高溫氣體側，C02 二級壓縮機8、C02氣體一級加熱器24和二級循環(huán)水氣體冷卻器11在流程上是順序相連的。
[0031]具體而言，C02氣體二級加熱器25的低溫氣體側進口與C02氣體一級加熱器24的低溫氣體側的出口相連，C02氣體二級加熱器25的低溫氣體側出口與C02氣體膨脹機26的高壓氣體側進口相連，C02氣體二級加熱器25的高溫氣體側進口與C02 —級壓縮機6的高溫排氣相連，C02氣體二級加熱器25的高溫氣體側出口與一級循環(huán)水氣體冷卻器7的氣體側進口相連。換而言之，對于高溫氣體側，C02 一級壓縮機6、C02氣體二級加熱器25和一級循環(huán)水氣體冷卻器7在流程上是順序相連的。
[0032]該系統(tǒng)的特點在于:C02預凝器21設置于C02低溫冷凝器17前、C02再沸器15后的C02氣體的管路上。這樣，在對降溫后的C02氣體進入C02預凝器21進行初步冷凝液化時，可以利用從C02液態(tài)儲罐19出來的液態(tài)C02的節(jié)流降溫效應，通過節(jié)流降溫后的低溫液態(tài)C02與經過初步凈化后的進入C02低溫冷凝器17前的氣態(tài)C02進行換熱，實現(xiàn)對進入C02低溫冷凝器17前的氣態(tài)C02進行降溫液化，同時使得液態(tài)C02氣化。因此該系統(tǒng)能夠最大限度的回收和利用液態(tài)C02氣化過程中所含有的低溫冷量。
[0033]該系統(tǒng)的特點還在于:氣化后的低溫C02通過酒精水、循環(huán)水、C02壓縮機的兩級高溫排氣的逐步加熱進行升溫。氣化后的低溫C02升溫所需要的熱量來自于二氧化碳回收液化流程中酒精水C02氣體冷卻器12、C02壓縮機的冷卻水裝置、壓縮機排氣冷卻等C02氣體降溫過程的自身放熱量。酒精水的熱量來自于回收液化流程中的氣體C02在酒精水C02氣體冷卻器12中的降溫放熱；循環(huán)水的熱量來自于回收液化中的多級C02壓縮機本體和壓縮機排氣冷卻水所帶出的部分熱量。
[0034]該系統(tǒng)的特點還在于:經過升溫后的高壓氣體C02通過氣體C02膨脹機26進行膨脹降壓降溫，利用氣體C02膨脹機26回收高壓C02氣體所含有的部分機械能，同時利用氣體C02膨脹機26回收的有效功(電能或機械能)驅動回收液化流程中C02氣體預壓縮機4對C02儲氣囊3輸出的C02氣體進行的預壓縮升壓。C02氣體預壓縮機(4)和氣體C02膨脹機(26)可以為膨脹壓縮一體機，在對高壓端的高壓C02氣體進行膨脹降壓的同時對低壓端的低壓C02氣體進行壓縮升壓。
[0035]本實施例能夠克服現(xiàn)有技術的缺陷。首先，液態(tài)二氧化碳氣化過程的冷量應用于氣態(tài)二氧化碳的液化過程，其中液態(tài)二氧化碳自身含有的大部分冷量被回收利用，大大降低了低溫制冷機的電耗；其次，通過把C02壓縮機本體及其排氣冷卻過程中的熱量回收，用于氣化后C02氣體的逐步加熱進行升溫，大幅度降低了加熱蒸汽的耗量；再次，升溫后的高壓氣體C02通過膨脹機進行降壓降溫和對外輸出有效功，同時利用膨脹機輸出的有效功對從C02儲氣囊出來的C02氣體進行預壓縮升壓，大大降低了液化流程中壓縮機的耗電量。因此，本實施例不但有效的回收了液體C02含有的低溫冷量，節(jié)省了 C02氣化過程的蒸汽用量，還進一步的回收利用了高壓C02氣體所含有的部分機械能，大大降低了啤酒廠C02回收供氣系統(tǒng)運行的熱耗和電耗。
[0036]經過理論分析和試驗模擬證明，在連續(xù)穩(wěn)定的相同C02產氣量與供氣量的情況下，采用本實施例提供的節(jié)能型高純二氧化碳回收供氣系統(tǒng)相比傳統(tǒng)的系統(tǒng)(如圖1所示)，可以完全不用蒸汽，節(jié)約電能30%以上。
[0037]雖然本實用新型已以較佳實施例公開如上，但實施例并不是用來限定本實用新型的。在不脫離本實用新型之精神和范圍內，所做的任何等效變化或潤飾，同樣屬于本實用新型之保護范圍。因此本實用新型的保護范圍應當以本申請的權利要求所界定的內容為標準。
【權利要求】
1.一種適用于啤酒生產的高純二氧化碳回收供氣系統(tǒng)，其特征在于，包括C02氣體初步洗滌凈化裝置(2 )、C02儲氣囊(3 )、C02氣體預壓縮機(4 )、C02預壓縮冷卻器(5 )、C02 —級壓縮機(6)、一級循環(huán)水氣體冷卻器(7)、C02 二級壓縮機(8)、冷卻水裝置、二級循環(huán)水氣體冷卻器(11)、酒精水C02氣體冷卻器(12)、酒精水儲罐(30)、C02氣體凈化和吸附脫水裝置、C02再沸器(15)、C02深度提純塔(16)、C02低溫冷凝器(17)、低溫制冷裝置(18)、C02液態(tài)儲罐(19)、液體C02節(jié)流降溫器(20)、C02預凝器(21)、酒精水C02氣體加熱器(22)、二級循環(huán)水氣體加熱器(23)、C02氣體一級加熱器(24)、C02氣體二級加熱器(25)、氣體C02膨脹機(26)和減壓調節(jié)閥(27)，其中C02氣源(I)產生的C02氣體通過C02氣體初步洗滌凈化裝置(2)送入C02儲氣囊(3)，C02儲氣囊(3)輸出的C02氣體送入C02氣體預壓縮機(4)進行預壓縮升壓，預壓縮升壓后的C02氣體經過C02預壓縮冷卻器(5)冷卻降溫后送入C02 一級壓縮機(6)進行進一步升壓，一級壓縮升壓后的C02氣體依次進入C02氣體二級加熱器(25)和一級循環(huán)水氣體冷卻器(7)進行換熱降溫，降溫后的C02氣體送入C02 二級壓縮機(8)進行二次升壓，二次升壓后的C02氣體依次進入C02氣體一級加熱器(24)、二級循環(huán)水氣體冷卻器(11)和酒精水C02氣體冷卻器(12)進行逐步換熱降溫，降溫后的C02氣體進入C02氣體凈化和吸附脫水裝置進行進一步氣體凈化和脫水，然后進入C02再沸器(15)中進行換熱降溫，降溫后的C02氣體進入C02預凝器(21)進行初步冷凝液化，初步冷凝液化后液態(tài)C02和未完全凝結的C02氣體進入C02低溫冷凝器(17)繼續(xù)冷凝液化，冷凝液化后的C02送入C02深度提純塔(16)進行精細提純，提純后的液態(tài)C02送入C02液態(tài)儲罐(19)，C02液態(tài)儲罐(19)輸出液態(tài)C02經過液體C02節(jié)流降溫器(20)進行降壓降溫，降溫降壓后的液態(tài)C02進入C02預凝器(21)進行氣化，氣化后的C02進入酒精水C02氣體加熱器(22)進行加熱升溫，酒精水儲罐(30)分別與酒精水C02氣體加熱器(22)和酒精水C02氣體冷卻器(12)相連，酒精水作為低溫載熱流體介質在酒精水C02氣體加熱器(22)和酒精水C02氣體冷卻器(12)中循環(huán)將酒精水C02氣體冷卻器(12)中氣體C02降溫時的放熱量用于對進入酒精水C02氣體加熱器(22)的氣體C02的加熱升溫，經酒精水C02氣體加熱器(22)加熱升溫后的氣體C02隨之進入二級循環(huán)水氣體加熱器(23)繼續(xù)升溫，冷卻水裝置分別與二級循環(huán)水氣體加熱器(23)和二級循環(huán)水氣體冷卻器(11)相連，冷卻水作為載熱流體介質在二級循環(huán)水氣體加熱器(23)和二級循環(huán)水氣體冷卻器(11)中循環(huán)將來自于二級循環(huán)水氣體冷卻器(11)中氣體C02降溫時的放熱量用于對進入二級循環(huán)水氣體加熱器(23)的氣體C02的加熱升溫，經二級循環(huán)水氣體加熱器(23)升溫后的C02氣體依次經C02氣體一級加熱器(24)和C02氣體二級加熱器(25)逐步升溫，然后進入氣體C02膨脹機(26)膨脹做功，膨脹做功的產生的能量用于驅動C02氣體預壓縮機(4)對C02儲氣囊(3)輸出的C02氣體進行預壓縮升壓，經過氣體C02膨脹機26做功后的C02氣體經減壓調節(jié)閥(27)送至高純C02氣體用戶(28)，C02氣體二級加熱器(25)的熱源來自經C02 —級壓縮機(6)壓縮升壓后的C02氣體流經C02氣體二級加熱器(25)降溫換熱時的放熱量，C02氣體一級加熱器(24)的熱源來自經C02 二級壓縮機(8)壓縮升壓后的C02氣體流經C02氣體一級加熱器(24)降溫換熱時的放熱量。
2.根據(jù)權利要求1所述的適用于啤酒生產的高純二氧化碳回收供氣系統(tǒng)，其特征在于，所述冷卻水裝置包括冷卻水冷水儲罐(9)、冷卻水溫水儲罐(10)和涼水塔(29),冷卻水冷水儲罐(9)中的冷卻水分別經C02預壓縮冷卻器(5)、C02—級壓縮機(6)、一級循環(huán)水氣體冷卻器(7)、C02 二級壓縮機(8)和二級循環(huán)水氣體冷卻器(11)進入冷卻水溫水儲罐(10)，冷卻水溫水儲罐(10)的水流過二級循環(huán)水氣體加熱器(23)后進入涼水塔(29)，涼水塔(29 )中的水在排放多余的熱量后流回冷卻水冷水儲罐(9 )。
3.根據(jù)權利要求1所述的適用于啤酒生產的高純二氧化碳回收供氣系統(tǒng)，其特征在于，所述C02氣體凈化和吸附脫水裝置包括活性炭吸附塔(13)和分子篩干燥塔(14)，來自于酒精水C02氣體冷卻器(12)的降溫后的C02氣體依次通過入活性炭吸附塔(13)和分子篩干燥塔(14 )后進入C02再沸器(15 )。
4.根據(jù)權利要求f3任一所述的適用于啤酒生產的高純二氧化碳回收供氣系統(tǒng)，其特征在于，所述C02氣體預壓縮機(4)和氣體C02膨脹機(26)為膨脹壓縮一體機，在對高壓端的高壓C02氣體進行膨脹降壓的同時對低壓端的低壓C02氣體進行壓縮升壓。
【文檔編號】C12F3/02GK204058431SQ201420468735
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年8月20日 優(yōu)先權日:2014年8月20日
【發(fā)明者】蔣宏利, 李妍, 夏衛(wèi)華, 梁升, 張學松, 陳雷, 宋云翔 申請人:南京南瑞集團公司