For the design and optimization of CO 2 recovery from alcoholic fermentation processes by distillation, models for vapor-liquid equilibria (VLE) are needed. Two such thermodynamic models, the Peng-Robinson equation of state (EOS) and a model based on Henry's law constants, are proposed for the ternary mixture N 2 +O 2 +CO 2 .Pure substance parameters of the Peng-Robinson EOS are taken from the literature, whereas the binary parameters of the Van der Waals one-fluid mixing rule are adjusted to experimental binary VLE data. The Peng-Robinson EOS describes both binary and ternary experimental data well, except at high pressures approaching the critical region. A molecular model is validated by simulation using binary and ternary experimental VLE data. On the basis of this model, the Henry's law constants of N 2 and O 2 in CO 2 are predicted by molecular simulation. An easy-touse thermodynamic model, based on those Henry's law constants, is developed to reliably describe the VLE in the CO 2 -rich region.

Das bei der alkoholischen Gärung in Brauereien entstehende CO 2 (Gärungs-CO 2 ) wird bisher meist ungenutzt in die Atmosphäre entlassen. Jährlich entstehen in Deutschland so Emissionen in Höhe von ca. 400 000 t. Um diese zu senken war es notwendig, ein neues Verfahren zur CO 2 -Gewinnung zu entwickeln. Um wirtschaftlich mit dem auf dem Markt erhältlichen CO 2 konkurrieren zu können, ist es nötig, die im Gärungs-CO 2 enthaltenen Permanentgase O 2 und N 2 effektiv abzutrennen.Das bei der alkoholischen Gärung in Brauereien entstehende CO 2 wird bisher meist mit dem Kältemittel NH 3 (R717) verflüssigt. R717 ist sowohl brennbar als auch giftig. Durch den Einsatz einer Kaskadenkälteanlage mit CO 2 (R744) als Kältemittel in der Tieftemperaturstufe ergeben sich zusätzliche Vorteile. Die Verflüssigung des Gärungs-CO 2 kann bei tieferen Temperaturen stattfinden, wodurch eine Aufreinigung von den enthaltenen Permanent-gasen ermöglicht wird. Dies resultiert aus den sinkenden Löslichkeiten von O 2 und N 2 bei tiefen Temperaturen des ternären Gemisches mit CO 2 . In einer großen Brauerei wurde eine entsprechende Demonstrationsanlage installiert. Die Daten zur Prozessbeobachtung und -optimierung wurden über in die Anlage integrierte Messfühler gesammelt.Durch die Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass es möglich ist, die rückgewinnbare Menge auf 3,2 -3,5 kg/hL Kaltwürze zu steigern. Somit können ca. 75 % des gesamten frei werdenden Gärungs-CO 2 zurückgewonnen werden. Eine Implementierung in den laufenden Brauereiprozess war problemlos möglich. Verglichen mit der Investition in eine marktübliche Rückgewinnungsanlage amortisiert sich eine Anlage mit dem neuartigen Verfahren innerhalb von etwa 5 Jahren. Daher ist das Verfahren eine attraktive Alternative zu den marktüblichen Verfahren.