Установка для утилизации побочных продуктов бродильного производства Советский патент 1989 года по МПК C12F3/02 

ел о to

Од )СО

31502

Изобретение относится к бродильной промышленности.

Целью изобретения является повьпие ние эффективности утилизации летучих продуктов брожения.

На фиг. 1 приведена технологическая схема предлагаемой установки; на фиг, 2 - конструктивная схема термокаталитического реактора.

Установка содержит (фиг. I) трехступенчатый компрессор 1, между первой и второй ступенями которого включены холодильник 2 и влагоотде- литель 3, а к выходу второй ступени через теплообменник 4 рекуперации подключен реактор 5 термокаталитического сжигания органических примесей.

Выход реактора через теплообменник 4 рекуперации тепла, холодильник 6 и влагоотделитель 7 подключен к входу третьей ступени компрессора, к нагнетательной стороне которой последовательно подключены холодильник 8, влагоотделитель 9, блок 10 фильт- ров осушки СО2 и конденсатор 11 .

Термокаталитический реактор содержит колонки 12 с палладий-марганцевым катализатором 13 и патрубками 14, кожух 15, крьаику 16, термоизоля- цию 17, электронагреватель 18 и штуцер 19 для входа газов брожения и кислорода и штуцер 20 для. выхода очищенного СО.

Установка для утилизации побочных продуктов бродильного производства работает следующим образом.

Отходящие газы бродильного производства компримируют в первой ступе- ни j oMnpeccopa 1 , охлаждают в холодильнике 2, отделяют от избыточной влаги во влагоотделителе 3, компримируют во второй ступени компрессора до 1,7 МПа и 135 С, в теплооб- меннике 4 подогревают до 200°С за счет рекуперации тепла очищенного газа, выходящего из термокаталитического реактора 5. В термокаталитическом реакторе 5 газы догревают до необходимой температуры (220-250 С) термокаталитического сжигания органических примесей, и при этом при дозированной подаче в реактор кислорода на палладий-марганцевом катали- заторе спирты, органические кислоты эфиры, альдегиды сгорают с образованием целевого продукта - двуокиси углерода и воды.

Очищенную от органических примесей двуокись углерода после рекуперации ее тепла в теплообменнике 4 охлаждают в холодильнике 6, освобождают от избыточной влаги во влагоотделителе 7, компримируют в третьей ступени компрессора и последовательно направляют в холодильник 8, влагоотделитель 9, осушают в блоке 10 фильтров, конденсируют в конденсаторе II и направляют на затаривание Пример. Отходящие газы бродильного производства в количестве соответствующем производительности установки (125 нм /ч), компримируют в первой ступени компрессора 1, охлаждают в холодильнике 2 первой ступени, отделяют от избыточной влаги влагоотделителем -3, компримируют во второй ступени до 1,7 МПа и 135 С и содержания COj 95 об,%, воздуха 4 об.%,спиртов 10000 мг/нм , органических кислот 250 мг/нм, эфиров 750 мг/нм , альдегидов 450 мг/нм через теплообменник 4 рекуперации тепла, где нагревают от 135 до 200 С и подают на термокаталитическую очистку в реактор 5 через штуцер 19. Вместе с газами брожения в реактор дозируют кислород в количестве 2 кг/ч, необходимом для окисления органических примесей. В термокаталитическом реакторе (фиг. 2) газы через патрубки 14 поступают в колонки 1 2 с палладий-марганцевым катализатором 13, а проходя через теплоноситель, догреваются электронагревателем 18 до 220 С - температуры, необходимой для термокаталитического сжигания органических примесей. На палладий-марганцевом катализаторе все органические примеси окисляются с образованием целевого продукта СО и воды в количестве соответственно 2,5 и 1,5 кг/ч (на 125 нм газов брожения). В процессе окисления органических примесей утилизируется также кислород воздуха, содержащегося в газах брожения. Чистый СО, освобожденный от всех органических примесей при 250 С выходит из реактора через штуцер 20 в рекупера- ционный теплообменник 4 (фиг. 1), где подогревает встречный поток отходящих газов брожения, доохлаждает холодильнике 6 второй ступени, проходит через влагоотделитель 7, компримируют его в третьей ступени до

515

давления 7,0 МПа, пропуская через холодильник 8 третьего ступени и влаг отделитель 9, осушают в фильтрах 10, конденсируют в конденсаторе 1I и подают на затаривание.

Таким образом, СО., полученный при сжигании органических примесей, утилизируется в общей массе. Одновременно обеспечивается экологическая чистота, а готовый продукт - жидкая двуокись углерода - соответствует вышему сорту.

В существующих установках блок фильтров очистки СО от органических примесей следует регенерировать чере каждые 8 ч работы в цикле адсорбции горячим воздухом (40fc) или паром в течение 7-8 ч, которые вместе с десорбируемыми органическими приме- сями выбрасываются в атмосферу. Экологические требования при этом нарушаются.

Частые циклы десорбции ведут к потере тепла на нагрев оборудования, а поскольку тепло десорбирующего воздуха или пара впоследствии не используется, удельные энергозатраты не оправданы.

Палладий-марганцевый катализатор в термокаталитическом реакторе не требует регенерации и обеспечивает работу реактора в течение 5 лет.

Газы брожения поступают в реактор нагретыми до 200°С за счет тепла компримирования и тепла рекуперации очищенного СО. Дополнительный нагрев до 250 с необходим только в начале реакции, а затем за счет саморазогрева (экзотермичности процес- са) поддерживается практически постоянно необходимая температура для полного окисления органических примесей.

Обезвреживание коррозионно-актив- ных органических примесей на ступень ниже исключает их коррозионное воздействие на оборудование, арматуру, газопроводы третьей ступени компрессора, где концентрация активных при- месей достигает опасных значений. Конденсаты влагоотделителей третьей ступени имеют рН 0,5, а концентрация органических кислот в них составляет

61

Q

J5 20

5

0

О

0

5

36

4 г/л, что способствует ycилeннo ry коррозионному разрушению оборудования, трубопроводов, арматуры, работающих под давлением 7,0 МТТа.

Поскольку основным конструкционным материалом углекислотного производства является углеродистая сталь, влагоотделители, газопроводы, арматура и очистные фильтры выходят из строя из-за коррозии в течение 3- 6 мес. Для их замены или ремонта требуются частые остановки производства, что приводит к снижению выпуска двуокиси углерода, дефицит в которой испытывают все потребляющие ее отрасли.

Размещение реактора термокаталитического сжигания органических примесей после второй ступени кo шpими- рования на рабочее давление 2,0 МТ7а (вместо 7,0 МПа - рабочего давления фильтров очистки) позволяет более чем в 2,5 раза снизить металлоемкость очистного оборудования.

Предлагаемая установка позволяет повысить эффективность утилизации летучих продуктов брожения за счет каталитического дожигания органических примесей непосредстьенно в цикле получения жидко о диоксида углерода.

Формула изобретения

Установка для утилизации побочных продуктов бродильного производства, содержащая трехступенчатый компрессор, соединенный после каждой ступени с холодильником и влагоотде- лителем, блок очистки диоксида углерода от органических примесей и последовательно подключенные после третьей ступени блок фильтров осушки диоксида углерода и конденсатор, отличающая ся тем, что, с целью повыщения эффективности утилизации летучих продуктов брожения, блок очистки диоксида углеродп от органических примесей выполнен в виде термокаталитического реактора, установлен между второй и третьей ступенями компрессора и соединен с входом третьей ступени через холодильник и влагоотделитель.

7 J8 fJ /J2 /J6

19

15

Изобретение относится к бродильной промышленности. Целью изобретения является повышение эффективности утилизации летучих продуктов брожения. Установка содержит трехступенчатый компрессор 1, между первой и второй ступенями включены холодильник 2 и влагоотделитель 3, а к выходу второй ступени через теплообменник 4 подключен термокаталитический реактор 5. Выход реактора через теплообменник 4 рекуперации тепла, холодильник 6, влагоотделитель 7 подключен к входу третьей ступени компрессора, нагнетательная сторона которой последовательно соединена с холодильником 8, влагоотделителем 9, блоком фильтров сушки диоксида углерода 10 и конденсатором 11. 2 ил.