Recuperación a alta presión de dióxido de carbono procedente de un procedimiento de fermentación.

Un procedimiento para la recuperación de dióxido de carbono procedente de una corriente de dióxido de carbono gaseoso que se origina a partir de un procedimiento de fermentación o de una línea de embotellado,

comprendiendo el procedimiento la etapas de:

a) suministro de la corriente de dióxido de carbono que se origina a partir del procedimiento de fermentación o de la línea de embotellado (101);

b) compresión de la corriente de dióxido de carbono suministrada (101) mediante al menos una etapa de compresión que proporciona una corriente gaseosa comprimida (103);

c) someter la corriente gaseosa comprimida (103) a una etapa de absorción que proporciona al menos una corriente gaseosa rica en dióxido de carbono (108);

d) condensación de la corriente gaseosa rica en dióxido de carbono (108) en un condensador (A4) que proporciona al menos un condensado (111_1) y un gas de purga (110);

e) destilación del condensado (111_1) para proporcionar dióxido de carbono purificado (112),

en el que la presión de la corriente de dióxido de carbono comprimido (103) obtenida en la etapa b) es al menos de 3.000 kPa, la temperatura está dentro de un intervalo en el que no existe substancialmente condensación de dióxido de carbono y que dicha presión se mantiene hasta al menos la etapa d) y en el que la etapa de condensación

d) se lleva a cabo mediante un refrigerante (301) presente en la cervecera o en la embotelladora, por ejemplo, salmuera.

DESCRIPCION

Recuperación a alta presión de dióxido de carbono procedente de un procedimiento de fermentación La presente invención se refiere a un procedimiento para la recuperación de dióxido de carbono procedente de una corriente gaseosa que se origina a partir de un procedimiento de fermentación o una línea de embotellado, mediante compresión, absorción, condensación y destilación, en la que el procedimiento se lleva a cabo bajo alta presión.

Una vía preferida de las bebidas carbonatadas, tales como productos de cervecería, es mediante la purificación del dióxido de carbono in situ. Por ello, las corrientes de dióxido de carbono que se originan a partir de un procedimiento de fermentación, tal como en una cervecera, son frecuentemente purificadas y devueltas a la cervecera. De acuerdo con ello, el dióxido de carbono generado mediante el procedimiento de fermentación se usa nuevamente en la elaboración de cerveza o en otras bebidas carbonatadas producidas en el mismo sitio que el procedimiento de fermentación, se usa como un denominado gas de cobertura en las embotelladoras para prevenir el arrastre de aire o para desplazar el aire.

Actualmente, el procedimiento el más comúnmente usado comprende las etapas de: desespumación; lavado en un depurador de agua; compresión; filtración a través de un filtro de carbón; deshidratación; recalentamiento a ebullición y destilación de la corriente de dióxido de carbono con el fin de proporcionar la corriente de dióxido de carbono purificado. Este procedimiento purifica de manera eficaz dióxido de carbono con un rendimiento y pureza satisfactorios, pero diversos elementos del procedimientos aumentan el coste del procedimiento general de recuperación. En primer lugar, el agua usada en el depurador de agua debe desecharse, además los filtros de carbón y los deshidratadores deben de regenerarse de manera rutinaria, y finalmente debe suministrarse energía externa al procedimiento. La gran cantidad de unidades de operaciones básicas en el procedimiento requieren medios para el mantenimiento de la presión a lo largo de todo el sistema. Generalmente, cuantas más unidades de operaciones básicas estén comprendidas en un sistema, mayor es la caída de presión y, en consecuencia, los costos de mantenimiento del mismo.

Más aún, la licuación final convencional del dióxido de carbono requiere un suministro substantivo de energía. La condensación normalmente se lleva a cabo mediante un condensador enfriado de amoníaco. Igualmente, el dióxido de carbono líquido producido debe de almacenarse en un tanque de almacenamiento y ha de ser re-evaporado antes de ser usado como gas de cobertura o como dióxido de carbono para la carbonatación de bebidas. En el procedimiento convencional, el sistema se opera a una presión de aproximadamente1.600 kPa, que corresponde a la presión de un tanque de almacenamiento de dióxido de carbono convencional, en el cual se almacena dióxido de carbono líquido antes de ser usado.

En este contexto, la operación a baja presión es la forma convencional en el campo de la recuperación de dióxido de carbono de alta pureza de calidad de grado alimentario, fundamentalmente debido a que esta ha sido considerada la más económica por diversas razones, tales como la pureza obtenida y el coste de la instalación.

Sin embargo, la operación a baja presión requiere un grado muy alto de eliminación de agua, ya que la presencia de agua en el sistema causará problemas con la formación de hielo o de hidratos gaseosos. Además, la condensación del dióxido de carbono purificado para proporcionar dióxido de carbono licuado requiere un consumo alto de energía.

Las consecuencias de la condensación han sido tratadas en la Patente EP 0194795 A2, en la que se describe un procedimiento de recuperación, en el cual el dióxido de carbono impuro procedente de una planta cervecera es presurizado y enfriado, produciendo una corriente líquida de dióxido de carbono substancialmente puro y una corriente de impurezas gaseosa, es decir, gases no condensables. Esto está seguido por la expansión de la corriente líquida de dióxido de carbono puro para proporcionar una corriente de dióxido de carbono puro líquido y gaseoso, en la que el dióxido de carbono líquido proporcionado se usa para licuar la corriente gaseosa de la etapa de compresión inicial. De acuerdo con esto, este procedimiento proporciona una solución en la cual el enfriamiento y licuación del dióxido de carbono se efectúa mediante la expansión y evaporación de dióxido de carbono líquido substancialmente puro. De este modo, se usa la transferencia de calor interno y/o la energía de enfriamiento para suministrar energía para una etapa de purificación. Tal como se ha expuesto, este procedimiento reduce el consumo de energía específico y general y el calor requerido para la vaporización. Sin embargo, únicamente cuando el dióxido de carbono licuado sea completamente usado y expandido, el procedimiento será totalmente económico. Por ello, este procedimiento requiere todavía un gran consumo de energía para la condensación del dióxido de carbono. La presente invención es un procedimiento en el cual uno o más de los problemas anteriores de la técnica anterior han sido solucionados. En la Patente EP-A-1.319.911 se divulga un procedimiento adicional de la técnica anterior.

De acuerdo con ello, en un primer aspecto, la presente invención proporciona un procedimiento para la recuperación de dióxido de carbono procedente de una corriente de dióxido de carbono gaseoso que se origina a partir de un procedimiento de fermentación, comprendiendo el procedimiento la etapas de a) suministro de la corriente de dióxido de carbono que se origina a partir del procedimiento de fermentación, b) compresión de la corriente suministrada mediante al menos una etapa de compresión que proporciona una corriente gaseosa comprimida, c) someter la corriente gaseosa comprimida a una etapa de absorción que proporciona al menos una corriente gaseosa rica en dióxido de carbono, d) condensación de la corriente gaseosa rica en dióxido de carbono en un condensador que

proporciona al menos un condensado y gas de purga; y e) destilación del condensado para proporcionar dióxido de carbono purificado, en el que la presión de la corriente de dióxido de carbono comprimido obtenida en la etapa b) es al menos de 3.000 kPa, la temperatura está dentro de un intervalo en el que no existe substancialmente condensación de dióxido de carbono y que dicha presión se mantiene hasta al menos la etapa d) .

Con la presente invención, se ha encontrado ahora que, cuando la presión es al menos de 3.000 kPa, el gas puede posteriormente condensarse usando fluidos, tales como los usados en el procedimiento de embotellado o de fermentación, con lo cual la energía usada al comienzo del procedimiento es más que recuperada en una fase posterior del procedimiento, fundamentalmente en la licuación del dióxido de carbono puro que es normalmente una de las partes de mayor consumo de energía del procedimiento de recuperación.

El procedimiento de la presente invención tiene diversas ventajas. Cuando la presión en el sistema es alta, el depurador de agua normal es reemplazado con un depurador de agua a alta presión o un depurador de dióxido de carbono. Esto reducirá la cantidad de agua necesaria para obtener la pureza deseada así como la cantidad de agua contaminada a limpiar y desechar. Más aún, la condensación después de la etapa de absorción no requiere las bajas temperaturas de alrededor de -30 º C que normalmente son necesarias para condensar el dióxido de carbono cuando está presente a 1.500-2.000 kPa. Por ello, de acuerdo con la invención, la temperatura del líquido de condensación, en adelante en la presente invención denominado refrigerante, puede ser de alrededor de cero o justamente por debajo del mismo, tal como -10 º C a 10 º C, preferiblemente -8 º C a -3 º C, por ejemplo -5 º C. Puesto que como la temperatura del refrigerante puede ser relativamente alta en comparación con la de las plantas de CO2 tradicionales, se ha encontrado que es posible usar, por ejemplo, salmuera normalmente usada en las cerveceras para el enfriamiento de los tanques de fermentación, etc., y en consecuencia, el refrigerante está ya disponible en la planta. Preferiblemente, la salmuera es cualquier mezcla acuosa que baje el punto de congelación del agua. Los ejemplos son soluciones acuosas de glicoles y sales. Cuando las temperaturas ambientes son bajas, la condensación de CO2 mediante la refrigeración por aire es también una opción.

Uno de los principales beneficios de la presente invención es que es posible usar un refrigerante que tiene una temperatura de alrededor... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para la recuperación de dióxido de carbono procedente de una corriente de dióxido de carbono gaseoso que se origina a partir de un procedimiento de fermentación o de una línea de embotellado, comprendiendo el procedimiento la etapas de:

a) suministro de la corriente de dióxido de carbono que se origina a partir del procedimiento de fermentación o de la línea de embotellado (101) ;

b) compresión de la corriente de dióxido de carbono suministrada (101) mediante al menos una etapa de compresión que proporciona una corriente gaseosa comprimida (103) ;

c) someter la corriente gaseosa comprimida (103) a una etapa de absorción que proporciona al menos una 10 corriente gaseosa rica en dióxido de carbono (108) ;

d) condensación de la corriente gaseosa rica en dióxido de carbono (108) en un condensador (A4) que proporciona al menos un condensado (111_1) y un gas de purga (110) ;

e) destilación del condensado (111_1) para proporcionar dióxido de carbono purificado (112) , en el que la presión de la corriente de dióxido de carbono comprimido (103) obtenida en la etapa b) es al menos de 3.000 kPa, la temperatura está dentro de un intervalo en el que no existe substancialmente condensación de dióxido de carbono y que dicha presión se mantiene hasta al menos la etapa d) y en el que la etapa de condensación d) se lleva a cabo mediante un refrigerante (301) presente en la cervecera o en la embotelladora, por ejemplo, salmuera.

2. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el absorbente (111) de la etapa c) es agua o 20 dióxido de carbono líquido, preferiblemente dióxido de carbono líquido.

3. Un procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 1 ó 2, que comprende además la etapa de transferencia del dióxido de carbono destilado, condensado, (112) a un tanque de almacenamiento (A7) que tiene una presión que es menor que la presión de condensación de la etapa d) , en el que además del dióxido de carbono líquido (112) se forma una corriente gaseosa (113) y en el que dicha corriente gaseosa (113) es tratada posteriormente.

4. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3, en el que el tratamiento adicional está seleccionado entre: transferencia como un producto a una planta de producción de bebidas, condensación y transferencia a un tanque de almacenamiento, y suministro a la etapa de compresión b) o a la etapa de destilación e) .

5. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el refrigerante (301) usado en el procedimiento de fermentación es una salmuera que comprende un glicol o una sal.

6. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3 y 5, en el que el dióxido de carbono destilado, condensado (112) , es re-evaporado mediante un refrigerante, preferiblemente por el refrigerante antes de la etapa de condensación d) (301) .

7. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la al menos una etapa de compresión b) se lleva a cabo mediante un compresor lubricado, más preferiblemente un compresor de torni35 llo lubricado con aceite.

8. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7, en el que el absorbente (111) de la etapa c) es dióxido de carbono líquido.

9. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende 2 ó 3 etapas de compresión.

10. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la corriente gaseosa comprimida (103, 104, 106) se filtra antes de la condensación de la etapa d) , preferiblemente mediante un filtro mecánico y/o de adsorción (A9) .

11. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-2 y 4-10, en el que la presión se reduce después de la etapa de condensación d) y la etapa de destilación e) se lleva a cabo a la presión reducida.

12. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 11, en el que la presión reducida es una presión convencional aplicada en la industria para el almacenamiento de dióxido de carbono, tal como aproximadamente 1.500 a

1.800 kPa, preferiblemente aproximadamente 1.600 kPa.

13. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además una etapa f) de someter el gas de purga (110) obtenido en la etapa d) a una etapa de condensación y de re50 evaporación combinada, en el que la re-evaporación se lleva a cabo a una presión menor que la presión del gas 11

de purga (110) obtenido en la etapa d) , preferiblemente una presión convencional aplicada en la industria para el almacenamiento de dióxido de carbono, tal como aproximadamente 1.500 a 1.800 kPa, preferiblemente aproximadamente 1.600 kPa.

14. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 13, en el que la presión se reduce mediante una válvula 5 (A14) .

15. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el dióxido de carbono destilado (112) se almacena en un tanque de almacenamiento de dióxido de carbono (A7) .

16. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6, que comprende además las etapas de:

a) proporcionar el dióxido de carbono líquido procedente de una fuente seleccionada a partir del tanque de almacenamiento de dióxido de carbono (A7, 116) , dióxido de carbono destilado (112) procedente de la unidad de destilación (A5) o dióxido de carbono condensado (111_1) procedente de la unidad de condensación (A4) ;

b) evaporación del dióxido de carbono líquido (116, 112, 111_1) en un medio intercambiador de calor (A15) para proporcionar una corriente de dióxido de carbono calentado gaseoso (117) ;

c) expansión de la corriente de dióxido de carbono calentado gaseoso (117) para proporcionar una corriente de dióxido de carbono calentado gaseoso (119) ; y d) calentamiento de la corriente de dióxido de carbono gaseoso calentado gaseosos expandido (119) para proporciona una corriente de dióxido de carbono gaseoso (120) para uso en una producción que necesite dióxido de carbono gaseoso.

17. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 16, en el que el frio producido procedente de la expansión se recupera y/o se genera electricidad o trabajo mecánico mediante el expandedor.