HƯỚNG DẪN CÔNG VIỆC QUẢN LÝ – SỬ DỤNG CO TRONG NHÀ MÁY BIA I CƠ SỞ LÝ THUYẾT CO2 sản phẩm sinh từ trình lên men dịch đường Nấm men chuyển hóa Hydrate carbon thành cồn, CO2 sản phẩm phụ khác C6H12O6 C2H5OH + 2CO2 Theo công thức thực nghiệm ơng Balling thì: Cứ 2,0665g chất tan bị hấp thu tạo ra: + 1g cồn + 0,9565g CO2 0,11g sinh khối nấm men Như vậy, theo lý thuyết 1kg chất tan giảm trình lên men tạo 0,463kg CO2 Mỗi hl dịch nha 13oP lên men đến độ hòa tan biểu kiến cuối 2,5oP tạo 4,86kg CO2 Tuy nhiên, q trình thu hồi CO2 khơng thực triệt để do: - - CO2 bị hòa tan bia 4,5-5,5g/l tương đương với 0,35-0,55kg/hl bia CO2 bị giai đoạn đầu trình lên men đạt độ tinh khiết mong muốn để thu hồi, lượng CO2 thất thoát vào khoảng 0,7-1kg/hl bia CO2 bị giữ lại tank có áp tank (~0,1 bar) với nguyên nhân: + Sử dụng vận hành đồng hồ áp suất chưa (chưa mở khóa đồng hồ) dẫn đến đo sai lệch + Bồn bẫy bọt điều chỉnh mực nước chưa ngập miệng ống thu hồi CO gây áp suất dương tank lên men CO2 dùng để dằn áp tank lên men CO2 bị thất thoát tháp rửa cồn CO2 xả khí khơng ngưng dàn hóa lỏng CO2 làm nguội hồn ngun than Silicagel Cơng suất hệ thống thu hồi CO2 không đáp ứng CO2 dư thừa ngưng lọc, chiết bắt buộc phải xả bỏ Như vậy, lượng CO2 thu hồi hệ thống thu hồi CO2 dao động khoảng 2-3kg CO2/1hl dịch nha 13oP từ trình lên men Lượng CO2 dùng để đáp ứng nhu cầu cho công đoạn quy trình sản xuất bia, bao gồm: - Lọc bia Chiết chai, lon, chiết két Đuổi trống tank, đường ống Dằn áp tank bia (BBT) đưa bia chiết Bão hòa bia: trình lên men (tàng trữ) sau trình lên men (dằn áp chuẩn bị đưa bia lọc) Cung cấp kèm theo bia hơi,… II THỰC TRẠNG SỬ DỤNG CO2 - BBT: nạp CO2 trước lọc để đuổi hết khơng khí ngồi trước nhận bia - CCT: nạp CO2 liên tục trình lọc để dằn áp - Chiết: nạp CO2 vào BBT để đưa bia chiết Nguyên nhân thất thoát CO2 mơi trường sau: Vị trí Tank lên men Tank lên men Tank lên men Tank lên men Tank bia Tank bia Tank bia Hệ thống lọc bia Hệ thống lọc bia Máy sản xuất nước khử khí Bồn chứa nước khử khí Chiết bia Nguyên nhân Xả CO2 đến đạt giá trị tinh khiết để thu hồi Nạp CO2 trình lọc bia Xả bỏ CO2 trước CIP NaOH Khả thu hồi Có khả cải thiện Sử dụng CO2 cân áp từ BBT Chỉ thu hồi lượng CO2 có áp suất dương Bị rị rỉ khí cụm thiết bị đỉnh tank Thường xuyên kiểm tra làm kín lại Dùng CO2 đuổi khơng khí BBT Phụ thuộc hoàn toàn vào thao tác trước nhận bia tuân thủ người vận hành Nạp CO2 q trình chiết bia Khơng có khả tiết kiệm CO2 có khả cải thiện lắp đường cân áp CCT_BBT Xả bỏ CO2 trước CIP NaOH Chỉ thu hồi lượng CO2 có áp suất dương Dùng CO2 để đuổi khơng khí bồn Khơng có khả tiết kiệm CO2 PVPP, bồn định lượng Dùng CO2 để đuổi PVPP bồn Khơng có khả tiết kiệm CO2 Sử dụng CO2 để đuổi khơng khí khỏi Tăng nhiệt độ để giảm tiêu thụ nước CO2 lại làm tiêu hao lượng Sử dụng CO2 để dằn áp đuổi khơng khí Khơng có khả tiết kiệm CO2 trước nhận DAW Sử dụng CO2 để dằn áp bồn bia chiết Khơng có khả tiết kiệm CO2 Chiết bia Chiết bia Hệ thống thu hồi CO2 Hệ thống thu hồi CO2 Hệ thống thu hồi CO2 Sử dụng CO2 để đuổi khí chai/lon Đuổi trống đường ống bia chiết Dùng CO2 để làm nguội hồn ngun than Silica gel Xả khí khơng ngưng Khơng có khả tiết kiệm CO2 Khơng có khả tiết kiệm CO2 Có khả cải thiện Có khả cải thiện Xả bỏ dư ngưng lọc-chiết Chứa tạm CO2 khí BBT Qua bảng phân tích vị trí sau tiết kiệm thêm CO 2: - Thời điểm thu hồi CO2 từ tank lên men Luân chuyển qua – lại CO2 tank CCT BBT, hạn chế tối đa hồi CO2 hệ thống thu hồi CO2 CO2 dư thừa ngưng lọc chiết có thểm chứa tạm BBT cách dằn CO vào BBT lên 1,8Bar chờ đến lọc chiết lại Tối ưu hóa vận hành hệ thống thu hồi CO2 III CÁC GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM CO2: Thời điểm thu hồi CO2: - Do độ tinh khiết CO2 tăng dần trình lên men nên tùy thuộc vào số lượng tank lên men mà thời điểm thu hồi khác để đảm bảo độ tinh khiết CO2 trung bình đến hệ thống thu hồi đạt > 99,5% (hoặc tùy thuộc vào hệ thống) - Tùy thuộc vào dung tích tank thực trạng hoạt động hệ thống thu hồi CO mà cần xác định thời gian thu hồi cho tank Độ tinh khiết CO2 trình thu hồi 110.00% 100.00% 108.00% 99.00% 106.00% 98.00% 104.00% 102.00% 97.00% 100.00% 96.00% 98.00% 95.00% 96.00% 94.00% 94.00% Tank thứ - - - 20 40 60 80 100 120 140 160 180 Thời gian để CO2 đầu vào hệ thống thu hồi đạt > 99,5% Với thời gian nấu đầy tank 16h 12h tính từ lúc đầy tank 10h tính từ lúc đầy tank 8h tính từ lúc đầy tank 6h tính từ lúc đầy tank Mỗi hệ thống thu hồi CO2 có yêu cầu độ tinh khiết CO2 đầu vào, khác với độ tinh khiết CO2 đo đầu tank lên men CO2 hồi đến hệ thống thu hồi hỗn hợp nhiều tank lên men Do đó, để tank hiệu thu hồi CO2 nên lắp đầu dò đo độ tinh khiết CO2 đầu vào hệ thống Kết hợp với thao tác vận hành sau: + Nếu có tank thu hồi CO2 thời gian đấu nối vào đường ống thu hồi CO2 lâu (tùy nhà máy, Ví dụ 12h) + Tank nấu đầy sau có thời gian chờ ngắn + Tank thứ có thời gian chờ ngắn Người vận hành thực theo phương pháp thử - sai – thử Tức đấu nối thu hồi CO2 theo dõi độ tinh khiết đầu vào hệ thống thu hồi, không đạt (VD: > 99,5%) chờ thêm khoản thời gian 2 VẬN HÀNH ĐƯỜNG “SHARING CO2”: - Định nghĩa: đoạn đường ống khu vực lên men BBT dùng vào mục đích luân chuyển CO2 từ tank BBT sang CCT ngược lại - Mục đích: + Chuyển CO2 từ BBT sang CCT trình lọc + Chuyển CO2 từ CCT lọc xong sang CCT khác có nhu cầu CO2 + Chuyển CO2 từ CCT lọc xong sang BBT cần nạp CO2 + Chuyển CO2 từ BBT chiết xong sang CCT BBT - Ý nghĩa: + Hạn chế tối đa hồi CO2 hệ thống thu hồi CO2 => tiết kiệm lượng vận hành hệ thống - Cấu tạo đường “Sharing CO2” bao gồm: + Đoạn ống cấp CO2 cho tank lên men + Đoạn ống cấp CO2 cho BBT + Đoạn ống cân áp nối đoạn cấp + Nguồn cấp CO2 từ hệ thống thu hồi CO2 vào đoạn ống CO2 tank lên men CCT Đường thu hồi CO2 CCT P1 P1 P3 CO2 supply Van an toàn P2 BBT BBT P1 Cân CO2 P1 Chuẩn bị tank BBT trước lọc bia vào - Tank BBT sau CIP, đuổi khơng khí CO2 từ BBT/CCT từ nguồn cấp xưởng Động lực - Kiểm tra độ tinh khiết CO2 đỉnh tank BBT đạt yêu cầu (> 99%) đóng van đỉnh tank Nạp CO2 đến áp suất mong muốn Nối van đỉnh BBT với đường “Sharing CO2” Chuẩn bị tank lên men (CCT) đưa bia lọc - Dằn áp tank CCT CO2 CO2 từ BBT/CCT từ nguồn cấp xưởng Động lực đến áp suất mong muốn Nối van đỉnh CCT với đường “Sharing CO2” Nguyên lý đường “sharing CO2” - - Áp suất tank lên men đưa lọc (CCT) tank bia thành phẩm (BBT) gần Trong trình lọc, áp suất tank CCT giảm đi, bia từ CCT điền vào BBT, đẩy CO2 BBT lên đường “Sharing CO2” lượng CO2 nạp trở vào tank CCT lọc để đảm bảo áp suất tank CCT Van cấp CO2 từ hệ thống thu hồi CO2 phải mở để cấp khí bổ sung vào “Sharing CO2 line” để giữ áp trường hợp sụt áp tank Van an toàn: xảy tượng áp đường ống tank, mở van để hồi lượng CO2 dư trở hệ thống thu hồi Người vận hành cần chủ động điều chỉnh áp suất P1 P2 để đảo bảo đủ CO2 trình vận hành ổn định áp hệ thống Khi ngưng lọc-chiết dẫn đến dư thừa CO2, sử dụng BBT trống (có thể dùng 2/4BBT 4/6BBT) để chứa CO2 cách dằn khí CO2 lên áp suất 1,8Bar Khi lọc chiết trở lại CIP BBT trống, dùng CO BBT lại để đuổi khơng khí BBT chuẩn bị lọc vào thơng qua đường sharing CO LẬP KẾ HOẠCH SẢN XUẤT: - Kế hoạch sản xuất cần lập cho phù hợp đảm bảo khả tự cung cấp CO2 cho lọc chiết, đặc biệt trường hợp phải ngưng sản xuất dài ngày (từ ngày trở lên) - Khi ngưng sản xuất dài ngày, nhà máy cần chừa trống 1-3 tank lên men, tối ưu tank lên men Mục đích: ngày trước lọc nấu vào tank trống Đến bắt đầu chiết có CO2 thu hồi từ tank vừa nấu - Số lượng tank chừa trống phụ thuộc vào tổng số lượng tank lên men nhà máy VẬN HÀNH HỆ THỐNG THU HỒI CO2: Các vị trí thất CO2 hệ thống thu hồi: Vị trí Ballon CO2 Lý Bị thủng, xì Tháp rửa cồn Thiếu nước (Scrubber) Xả khí khơng Áp suất hóa lỏng cao ngưng Cách khắc phục Kiểm tra độ kín bọt xà phịng Kiểm tra trực quan vết gãy, nút bề mặt Ballon Ngửi thấy mùi CO2 Bổ sung nước liên tục, định kỳ - Kiểm sốt độ tinh khiết Xả đá đóng dàn hóa lỏng định kỳ Dựa Dewpoint Hoặc dựa thời gian vận hành Hồn ngun tháp Khơng xác định (khơng có hấp thụ cứ) để xác định thời điểm cần hồn ngun Silicagel hay than hoạt tính Valve an toàn Cần kiểm tra định kỳ khắc Kiểm tra độ kín bọt xà phịng hệ thống đường phục valve đóng khơng Ngửi thấy mùi CO2 ống, tank valve kín an tồn máy nén CO2 a Dewpoint: - Định nghĩa: giá trị nhiệt độ mà chất khí (CO2) xuất nước (điểm bão hòa ẩm) - Dewpoint: phụ thuộc vào áp suất hàm lượng ẩm có chất khí Áp suất cao dewpoint thấp, hàm ẩm cao dewpoint thấp - Khi giá trị Dewpoint thấp làm suất nước (lỏng) dàn hóa lỏng, nước đóng đá dàn hóa lỏng làm giảm khả trao đổi nhiệt cho trình ngưng tụ CO2 - Mong muốn giá trị Dewpoint CO2 đo 1bar < - 60oC b Độ tinh khiết CO2: - Độ tinh khiết CO2 làm áp suất riêng phần CO2 hỗn hợp khí - CO2 thơng thường nhiễm tạp loại khí khác O2, N2, H2S, SO2,… - Độ tinh khiết CO2 thấp áp suất hóa lỏng cao, ngược lại: áp suất hóa lỏng cao độ tinh khiết CO thấp - - Theo đồ thị áp suất đầu vào cao nguyên nhân giảm độ tinh khiết CO2 hóa lỏng Độ tinh khiết áp suất hóa lỏng Thực tế vận hành áp suất hóa lỏng tối ưu 14,5 – 15 bar Để đảm bảo áp suất hóa lỏng thì: Cài đặt áp suất chạy hệ thống làm lạnh NH3 để hóa lỏng: từ 13-13,5bar Sử dụng silicagel chuẩn để đảm bảo Dewpoint sau hoàn nguyên đạt < 70oC + Thời điểm thực hoàn nguyên cột than Silicagel cài đặt dựa giá trị Dewpoint < -50oC vòng 15 phút liên tục - - + Đối với nhà máy chưa có thiết bị đo Dewpoint online tạm thời hồn ngun dựa theo thời gian vận hành Tuy nhiên, cần phải đầu tư thiết bị đo Dewpoint online Kiểm sốt khí khơng ngưng: + Thực xả khí khơng ngưng theo áp suất đỉnh dàn hóa lỏng sau: + Áp suất khí khơng ngưng > 16,5 Bar thực Xả giây (nếu xả đỉnh dàn ngưng tụ) giây (nếu xả hấp thu Silicagle/than hoạt tính) sau ngưng 60 giây, việc xả/ngưng lập lại đến áp suất dàn ngưng tụ thấp 15 bar + Xả nhanh khí khơng ngưng áp suất hút máy nén lạnh mức -0,5 bar có tượng nhớt máy lạnh sơi Lưu ý: nhà máy cần lắp đầu dò áp suất online van tự động xả khí khơng ngưng + Độ tinh khiết khí khơng ngưng, đo định kỳ phút lần, > 99% Nếu khơng đạt giá trị kiểm tra việc xả khí khơng ngưng độ tinh khiết CO thu hồi từ tank lên men Chỉnh cơng tắc hành trình chưa trang bị chưa đủ Khuyến cáo nên có 03 cơng tắc hành trình: công tắc off hai máy nén, công tắc thứ hai để máy thứ chạy, công tắc thứ ba máy thứ chạy khơng kịp máy thứ hai phải hoạt động (bổ sung thêm) Điều chỉnh cơng tắc hành trình máy thứ chạy ballon CO2 vừa tăng bắt đầu tăng thể tích ½ ballon nhằm đáp ứng kịp thời nén hết CO2 ballon ... cấp CO2 cho BBT + Đoạn ống cân áp nối đoạn cấp + Nguồn cấp CO2 từ hệ thống thu hồi CO2 vào đoạn ống CO2 tank lên men CCT Đường thu hồi CO2 CCT P1 P1 P3 CO2 supply Van an toàn P2 BBT BBT P1 Cân CO2. .. có khả tiết kiệm CO2 Chiết bia Chiết bia Hệ thống thu hồi CO2 Hệ thống thu hồi CO2 Hệ thống thu hồi CO2 Sử dụng CO2 để đuổi khí chai/lon Đuổi trống đường ống bia chiết Dùng CO2 để làm nguội hoàn... CO2 từ tank BBT sang CCT ngược lại - Mục đích: + Chuyển CO2 từ BBT sang CCT trình lọc + Chuyển CO2 từ CCT lọc xong sang CCT khác có nhu cầu CO2 + Chuyển CO2 từ CCT lọc xong sang BBT cần nạp CO2