六塔差压蒸馏在安琪的应用

　　 [摘要]宿州市安琪生化有限公司是一家采用先进工艺的现代化酒精生产企业,使用的六塔差压蒸馏设备,工艺合理,杂质排除机会多,采用强制回流方式,塔数多,分工细,塔板合理,耗能低,酒精质量高,产品质量优,自动化程度高,工人劳动强度低,节能效果明显。但是,我们也要“一分为二”的审慎对待六塔差压蒸馏法。这就要求我们在日常生产工作中注意发现其中的弱点,并及时地、科学地予以改进和提高,以促进六塔差压蒸馏法更趋完善,更趋成熟,为产品质量的提高做出更大贡献。
　　[关键词]六塔差压蒸馏 粗馏塔 脱醛塔 水洗塔 精馏塔 甲醇塔 节能
　　
　　宿州市安琪生化有限公司建设于2004年3月,竣工于2005年9月,使用的蒸馏设备为中科天元提供,该设备在生产过程中的主要表现为,工艺合理,杂质排除机会多,产品质量优,自动化程度高,工人劳动强度低,节能效果明显。

  
　　中科天元在安琪的实际应用中采用上图所示流程,该流程有粗馏塔、脱醛塔、水洗塔、精馏塔、甲醇塔、工业酒精回收塔等“六塔”,从甲醇塔产出高质量的食用酒精。安琪采用六塔差压蒸馏工艺,主要设备均在室内,只有蒸馏塔上端露天安装,全套装备不锈钢制品,外有保温材料和铝板保温,工段布局美观整齐,该机组强制回流,塔数多,分工细,塔板合理,耗能低,酒精质量高,在同行业中技术水平先进。
　　该机组流程差压配置为:粗馏塔与精馏塔、水洗塔与脱醛塔、脱醛塔与甲醇塔、回收塔与甲醇塔,其中粗馏塔、脱醛塔、甲醇塔为负压操作,水洗塔为微负压操作,以利于排除杂质,精馏塔与回收塔为正压操作。

　　[8]电大学习网.免费论文网[EB/OL]. /d/file/p/2024/0425/fontbr />　　一、工艺流程
　　从发酵工段来的成熟发酵醪,通过粗馏塔顶的酒汽换热,进入粗馏塔,粗馏塔在负压下工作,控制塔釜温度在81～83℃,目的在于增大乙醇和其他杂质间相对挥发度,使乙醇更易于分离,又彻底去除酸类杂质,同时有利于塔釜再沸器的换热,节约能耗,减少酒糟在粗塔中的积垢,粗馏塔的加热是利用精馏塔顶部排出的酒精蒸汽,在再沸器中冷凝加热酒糟液产生的蒸汽进行的,出来的粗酒汽经醪液预热器和粗塔凝器冷凝,冷凝的粗酒液用泵送入脱醛塔进行脱醛处理。
　　脱醛塔是负压蒸馏,粗馏塔冷凝酒液经预热后从塔中部进入,塔顶排除低沸组份与中级杂质,冷凝液全回流,由脱醛塔低部抽出酒精进入水洗塔中部进行蒸馏、分离、并采用部分杂酒进入杂醇油分离系统。脱醛塔经再沸器用水洗塔顶酒汽加热。
　　水洗塔是微负压蒸馏,脱醛塔釜酒液从塔中部进入,塔顶排除低沸组份与中级杂质,冷凝液全回液,由塔底抽出酒液输入精馏塔中部进行蒸馏、分离。
　　精馏塔在加压下工作,蒸汽通过塔底再沸器加热。控制塔釜温度125～127℃,塔顶温度95～98℃塔顶酒汽用来作为粗塔再沸器和水洗塔再沸器的热源,并经粗塔再沸器冷凝,冷凝下来的酒液用泵打回精塔,从塔的进料塔板上或下2～6块塔板上提取富含中级杂质的杂醇油酒精,进入杂酒系统,半成品经冷凝回流后再从塔的回流层下几层塔板上提取高浓度酒液送入甲醇塔中部进行脱甲醇处理。
　　甲醇塔是负压蒸馏,利用脱醛塔顶酒汽来加热塔再沸器进行二次蒸馏。然后,从塔底区域抽出成品。
　　将杂质、淡酒精集中后,直接进入回收系统处理,设置回收塔,提高特优级酒精收率。回收塔在加压下操作,供热给甲醇塔。
　　
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二、该工艺在除杂方面的主要表现
　　发酵醪液中除乙醇外还有多种挥发性杂质,主要有醇、醛、酸、酯四类,其中许多种对人体有害。例如:甲醇系神经性毒物,对人体的神经系统和血管作用十分严重,尤以对视神经危险更甚,它可使人失明甚至致死;乙醛可以使人呼吸困难、头痛、胸闷,同时并发支气管炎、肺炎、胸膜炎而致死;异戊醇、戊醇等都不同程度地对人体有毒害作用。
　　因此,为了得到高质量的对人体危害性小的优质食用酒精,就必须将上述杂质进行较为彻底地排除。目前,日本、美国、法国等发达国家对饮用酒精的质量要求很严格。我国也于2002年颁布了食用酒精的新标准GB10343-2002,对我国食用酒精质量有了更高的要求。
　　使用这套设备,安特生产的96%(体积分数)食用酒精,已达到或超过了国家特级食用酒精标准,各塔去除杂质的原理如下:
　　1.粗馏塔
　　该塔的主要作用是将发酵醪中的乙醇等挥发度较高的组分同较难挥发的组分(酒糟液、尾级杂质)较彻底地分离开来。如有机酸沸点大都在110℃以上,由粗塔在负压下作业使得尾级杂质等相对挥发度减少,大部分尾级杂质从粗塔底排出。
　　2.脱醛塔
　　粗馏塔顶部50%(体积分数)酒精冷凝液被送到脱醛塔中部,该塔负压操作,顶部95%(体积分数)的酒精蒸汽加热甲醇塔再沸器,同时提取一部份含醛类头级杂质,不能被冷凝的气体通过真空泵排入大气,在脱醛塔中部提取一定数量杂醇油。
　　3.水洗塔
　　该塔为微负压作业,作用是在酒精浓缩精馏之前除去所含的醛类、酯类、杂醇油等杂质。
　　(1)醛类:多数为头级杂质,如甲醛、乙醛等(精馏系数Kn>1,控制好水洗塔末冷温度使不冷凝气体(头级杂质)排入大气。
　　(2)杂醇油类:多为中级杂质。由于中级杂质具有双重性,所以将水洗塔加水萃取蒸馏,降低塔内酒精含量。此时,中级杂质蒸馏系数Kn>1,它们(如异戊醇、异丁醇、丙醇等)将聚集在塔顶。为了保持杂醇油、酯类等在塔内的浓度,将提取一定数量的粗酒精去次级精馏。
　　由端级杂质的双重性可知,它是向水洗塔底部移动的。我们将水洗塔底部10%～15%(体积分数)的酒精水溶液送入精馏塔中。
　　4.精馏塔
　　该塔在压力下作业。它接收水洗塔来的15%(体积分数)酒精水溶液,进行脱水精馏,余馏水将送到液化、糖化工段拌料。头级杂质和端级杂质(甲醇)将聚集在塔顶,经再沸器和冷凝器冷凝后的不凝气体(头级杂质、端级杂质)将排入大气中,为了保持头级、端级杂质在回流区域的浓度,确保巴氏纯化酒精质量,同时为了少产次级酒精,从回流液抽吸适量工业酒精,从该塔进料处上部2～7块塔板抽吸适量含中级杂质(如异戊醇)的酒精水溶液去回收塔。
　　经粗馏塔、脱醛塔、水洗塔、精馏塔分离精馏后,绝大部分醛、酸、酯、高级醇等都被去除,但甲醇等端级杂质排出机会相对较少。
　　从该塔顶部2～5块(巴斯德纯化区)提取96%(体积分数)的酒精溶液(含甲醇)送至脱甲醇塔中。
　　5.脱甲醇塔
　　甲醇是端级杂质的主要物质,在酒精浓度较高时,甲醇的精馏系统Kn>1,它将聚集在脱甲醇塔的顶部的液相和气相中。96%(体积分数)的酒精仍含有一定量的头级杂质,它同样聚集在塔顶。由于该塔在负压下作业,使头级杂质和端级杂质相对挥发度增加,顶部酒精蒸汽经冷凝后,不凝气体(主要是头级杂质、端级杂质)由真空泵排入大气中。为了保持脱甲醇塔顶部头级杂质和端级杂质的浓度,防止杂质过浓下移而影响成品酒精的质量,我们适当提取了一定数量的回流液做工业酒精。
　　从脱甲醇塔底部抽吸的是我们所需的特级超中性酒精(附蒸馏现场检验报告见上表)。
　　6.工业酒精回收塔
　　该塔又称酒头浓缩塔、杂醇油塔,该塔的处理是保证酒精质量的重要环节。该塔工作状况直接影响到水洗塔的工作质量。因为,该塔提取次级酒精的量,是由仪表自动控制水洗塔顶部粗酒精的抽吸量。如提取次级酒精少,中级杂质、头级杂质等在水洗塔顶部增浓下移;如提取量大,则将使得优质酒精得率下降而影响经济效益。
　　三、节能的方式
　　1.蒸馏过程中热能的充分回收和利用
　　(1)多塔差压蒸馏是使热能在系统中多次利用,即每座蒸馏塔操作压力不等,有高有低,压力高的温度则高,压力低的温度则低,从而可以利用高压塔的蒸馏酒气作为低压塔的热源,使热能充分利用,获得节约热能的效果。例如:粗馏塔、脱醛塔、水洗塔、脱甲醇塔在负压下作业,而精馏塔、回收塔在加压下作业,从而使精馏塔顶的酒精蒸汽在再沸器中冷凝加热水洗塔、粗馏塔,使水洗塔顶部的酒精蒸汽通过再沸器加热脱醛塔再加热脱甲醇塔。
　　(2)精馏塔由于底部压力较工业酒精回收塔底部压力高(设计考虑的),故余馏水在闪蒸罐中闪蒸产生二次蒸汽加热工业酒精回收塔。
　　(3)精馏塔顶部酒精蒸汽预热成熟的发酵醪液,既节约了加热蒸汽,又节约了冷凝酒精蒸汽的冷却水。
　　(4)水洗塔的萃取剂是精馏塔底部余馏水,从而节约了水洗塔的加热所用汽和工艺水。
　　2.减少蒸馏过程的能量消耗
　　(1)减压下,纯物质的沸点较正常压力下要低,减压蒸馏就是借助降低系统压力,使混合液的沸点下降,在低压力下沸腾,达到降低精馏操作温度的目的,从而达到节约用汽的效果。
　　(2)蒸馏塔、物料管线、再沸器、闪蒸罐、冷却水管线等都是保温,以减少系统内的热能损失。
　　(3)减少蒸馏分离本身的能量需要,采用负压蒸馏,可以增大酒精和杂质间的相对挥发度。如粗馏塔、精馏塔去除尾级杂质,脱甲醇塔去除甲醇,都是负压蒸馏作业。
　　(4)差压多塔蒸馏流程,不但节约了加热使用的蒸汽,同时也节约了酒精蒸汽冷凝需要的冷却水等。
　　根据以上工作实践,笔者总结以下几点体会:
　　1.欲生产出优质特级食用酒精,工艺必须先进,设备必须优良。
　　2.特级食用酒精是现在食品饮料重要的原料,是酒精企业发展方向。
　　3.节能降耗是降低酒精生产成本,增加利润的重要手段。
　　
　　参考文献:
　　[1]谢林,吕西军.玉米酒精生产新技术[M].北京:中国轻工业出版社,2000.
　　[2]谭天恩,麦本熙,丁惠华.化工原理(下册)[M].北京:化学工业出版社,1990.

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