韋世哲

【摘 要】中國啤酒行業(yè)一直存在著綜合能耗大、 生產(chǎn)成本高、噸酒利潤低的問題。其中二氧化碳作為主要副產(chǎn)物，是-種啤酒生產(chǎn)過程中重要的原料，在啤酒發(fā)酵過程中會產(chǎn)生大量的二氧化碳，同時在啤酒成產(chǎn)中又會需要大量的二氧化碳做為原料，因此對其回收利用能大幅降低生產(chǎn)成本。本文結(jié)合工作的啤酒企業(yè)實踐經(jīng)驗，簡要介紹了二氧化碳的回收技術(shù)，再提出關(guān)鍵成功和改進的措施。

【關(guān)鍵詞】二氧化碳;回收技術(shù);改進

1 引言

眾所周知，我國啤酒行業(yè)發(fā)展速度迅速，總產(chǎn)量已連續(xù)多年穩(wěn)居世界第一，2006年達到3150萬噸，成為全球名副其實的啤酒大國。隨著人們對啤酒質(zhì)量的要求不斷提高，二氧化碳在啤酒生產(chǎn)企業(yè)中的使用量也在不斷增大，同時二氧化碳的采購成本較高，因而越來越多啤酒生產(chǎn)企業(yè)都利用二氧化碳回收裝置對發(fā)酵所產(chǎn)生的二氧化碳進行回收來滿足自身生產(chǎn)的需要。二氧化碳是一種啤酒生產(chǎn)過程中重要的原料，在啤酒發(fā)酵過程中會產(chǎn)生大量的二氧化碳同時在啤酒成產(chǎn)中又會需要大量的二氧化碳為原料。作為啤酒廠二氧化碳的回收和使用平衡問題是做好節(jié)約能源和循環(huán)經(jīng)濟工作的重要部分。目前國內(nèi)大部分啤酒企業(yè)二氧化碳回收率低、回收使用不平衡導(dǎo)致在啤酒發(fā)酵過程中大量的高純度的二氧化碳氣體白白的排放到大氣中，不但造成了能源浪費而且給環(huán)境帶來了污染，同時啤酒生產(chǎn)中需要購買大量的二氧化碳為啤酒生產(chǎn)的原材料造成了生產(chǎn)成本增加。所以研究啤酒廠二氧化碳回收和使用的平衡是十分必要的。二氧化碳同時又是一種制冷劑，編號為R744二氧化碳作為制冷劑對臭氧層破壞較小，對環(huán)境的負荷是微不足道的，是一種優(yōu)質(zhì)、高效、環(huán)保的制冷劑。目前在商業(yè)冷凍、汽車、家庭正在逐步得到推廣應(yīng)用。

2 二氧化碳回收技術(shù)

傳統(tǒng)的二氧化碳回收工藝包括二氧化碳壓縮單元、干燥單元、除臭單元、汽化單元等下面簡單敘述一下：

2.1二氧化碳壓縮單元

主要是二氧化碳回收系統(tǒng)的壓縮機將氣袋中的二氧化碳氣體進行壓縮成高壓氣體。其工作原理：往復(fù)活塞式壓縮機工作原理：屬于容積式壓縮機，使一-定容積的氣體順序地吸入和排出封閉空間提高靜壓力的壓縮機。曲軸帶動連桿，連桿帶動活塞，活塞做上下運動?；钊\動使氣缸內(nèi)的容積發(fā)生變化，當(dāng)活塞向下運動的時候，汽缸容積增大，進氣閥打開，排氣閥關(guān)閉，氣體被吸進來，完成進氣過程當(dāng)活塞向，上運動的時候，氣缸容積減小，排氣閥打開，進氣閥關(guān)閉，完成壓縮過程。

2.2高級樣化技術(shù)

啤酒中二氧化碳回收高級氧化技術(shù)又稱深度氧化技術(shù)，其基礎(chǔ)在于運用電、光輻照、催化劑，有時還與氧化劑結(jié)合，在反應(yīng)中產(chǎn)生活性極強的自由基（如HO·），再通過自由基與有機化合物之間的加合、取代、電子轉(zhuǎn)移、斷鍵等，使水體中的大分子難降解有機物氧化降解成低毒或無毒的小分子物質(zhì)，甚至直接降解成為CO2和H2O，接近完全礦化目前的高級氧化技術(shù)主要包括化學(xué)氧化法、電化學(xué)氧化法、濕式氧化法、超臨界水氧化法和光催化氧化法等。第一種，化學(xué)氧化技術(shù)，化學(xué)氧化技術(shù)常用于生物處理的前處理。一般是在催化劑作用下，用化學(xué)氧化劑去處理有機廢水以提高其可生化性，或直接氧化降解廢水中有機物使之穩(wěn)定化。第二種，電化學(xué)催化氧化法，該技術(shù)起源于20世紀(jì)40年代，有應(yīng)用范圍廣、降解效率高、能量要求簡單、利于實現(xiàn)自動化操作，應(yīng)用方式靈活多樣等優(yōu)點。電化學(xué)催化氧化法既可用于難降解廢水的前處理措施來提高可生物降解性能，又可以作為難降解酚類廢水的深度處理技術(shù)，在優(yōu)化的pH值、溫度和電流強度條件下，苯酚可以得到幾乎完全的分解。針對高濃度、難降解、有毒有害的含酚廢水，傳統(tǒng)生物法和物化法已經(jīng)失去了其優(yōu)勢，化學(xué)氧化法又因其昂貴的費用阻礙了其推廣應(yīng)用，電化學(xué)催化氧化法越來越受到人們的青睞，但其自身也存在一些問題，如電耗，電極材料多為貴金屬，成本較高及存在陽極腐蝕，指導(dǎo)其推廣應(yīng)用的微觀動力學(xué)和熱力學(xué)研究尚不完善等。第三種，濕式氧化技術(shù)。濕式氧化，又稱濕式燃燒，是處理高濃度有機廢水的一種行之有效的方法，其基本原理是在高溫高壓的條件下通入空氣，使廢水中的有機污染物被氧化，按處理過程有無催化劑可將其分為濕式空氣氧化和濕式空氣催化氧化兩類.

2.3超聲波氧化法

聲化學(xué)的發(fā)展使人們越來越關(guān)注其在水及廢水處理中的應(yīng)用。超聲波氧化（ultrasonic oxidation）的動力來源是聲空化，當(dāng)足夠強度的超聲波（15 kHz —20 MHz）通過水溶液，在聲波負壓半周期，聲壓幅值超過液體內(nèi)部靜壓，液體中的空化核迅速膨脹;在聲波正壓半周期，氣泡又因絕熱壓縮而破裂，持續(xù)時間約0.1μs。破裂瞬間產(chǎn)生約5000 K和100 MPa的局部高溫高壓環(huán)境，并產(chǎn)生速率為110 m/s 的強沖擊微射流。

3 啤酒發(fā)酵二氧化碳回收技術(shù)流程中發(fā)現(xiàn)及改進要點

3.1二氧化碳回收技術(shù)工藝新應(yīng)用概念

由以上介紹可知，CO2回收工藝技術(shù)新技術(shù)與傳統(tǒng)的工藝在節(jié)能、效率、質(zhì)量都有了改進。如干燥、除臭單元的再生使用壓縮空氣吹冷技術(shù)不但效果良好而且節(jié)約大量的CO2消耗成本和排放;壓縮單元采用無油潤滑壓縮機保證了二氧化質(zhì)量;汽化單元采用冷量回收技術(shù)即節(jié)約了蒸汽消耗又回收利用了液態(tài)二氧化的冷量;提純裝置技術(shù)保證了二氧化高純度又可以在用氣均勻時采用直接供氣技術(shù)節(jié)約了一部分二氧化不需冷凝直接供用氣終端，從而節(jié)約用電消耗。

3.2回收方面問題

第一，旺季時儲罐不夠，導(dǎo)致回收量與回收能力不匹配。如果在回收不及時只能排空浪費?？梢钥紤]在保證二氧化碳站有一定儲備的情況下盡可能的外供，或者通過技改增加儲罐，增大回收能力。汽化器消耗蒸汽過大需要改造。除臭器再生時使用二氧化碳吹冷是一種極大的浪費，可改用壓縮空氣吹冷不但不影響工藝和二氧化碳純度而且效果很好，這樣就能節(jié)約大量的二氧化碳消耗。

第二，使用方面存在的問題有：a、外供分裝公司的使用量（噸酒消耗）相對總部的噸酒耗量大。b、終端流量計沒有定期校驗，只在出現(xiàn)偏差較大時才校驗。發(fā)酵終端使用無指標(biāo)，這樣就造成發(fā)酵終端需要多少量二氧化碳，供出方二氧化碳站就必須提供多少量二氧化碳，在貯備不足時，只能外購以滿足生產(chǎn)需要。

d、清酒罐，濁酒罐在進入酒體時，被置換出來的二氧化碳沒有回收只能排空，造成大量的浪費。e、雪堡發(fā)酵液在2009年以前一直使用二氧化碳加壓出罐，出罐后整罐二氧化碳排空，再清洗，不但造成了二氧化碳的浪費，也造成了堿耗的增加以及罐的周轉(zhuǎn)時間的延長。

4 關(guān)鍵鍵發(fā)現(xiàn)和需要改進的措施

4.1關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)

一是流量計誤差有時偏大，導(dǎo)致回收和使用數(shù)據(jù)偏差大。二是回收系統(tǒng)的汽化器消耗蒸汽過大，且液態(tài)的CO2冷量沒有回收造成浪費。三是生產(chǎn)旺季時發(fā)酵車間和包裝廠消耗CO2量大，將CO2進行冷凝后在汽化是一種浪費。四是發(fā)酵車間用于罐體加壓，補壓，備壓用CO2量超過車間使用總量的50%以上?？刂坪眠@部分的使用量是降低車間用量，實現(xiàn)CO2平衡的關(guān)鍵。五是除臭器再生吹冷可改用壓縮空氣替代CO2。

4.2關(guān)鍵成功因素

加強對終端流量的校驗，對發(fā)酵終端使用量制定考核指標(biāo)，安裝流量計對終端使用量較大的點進行監(jiān)控，提高CO2存儲能力，以解決啤酒生產(chǎn)旺季CO2儲存能力不足和啤酒生產(chǎn)負荷不穩(wěn)定時CO2供需不平衡的矛盾。改造CO2回收系統(tǒng)的汽化系統(tǒng)不但節(jié)約蒸汽使用而且可以將液態(tài)的CO2冷量回收用于糖化制冰水系統(tǒng)。

改造在生產(chǎn)旺季發(fā)酵和包裝廠消耗量大時進行直接供應(yīng)氣態(tài)CO2可以直接停掉冷機或者少開冷機。