酒精蒸餾生產(chǎn)工藝節(jié)能措施探討

蔣青青

摘要：無論是采用薯類還是糖類生產(chǎn)酒精，蒸餾均成為生產(chǎn)酒精過程中最為重要的一個環(huán)節(jié)，他不但影響到產(chǎn)品最后的成品質(zhì)量與產(chǎn)量，還直接關(guān)系到在蒸餾這道工序中耗能效率的高低，成為了整個酒精生產(chǎn)過程中極為關(guān)鍵的一環(huán)。為此，可以通過探討研究酒精蒸餾生產(chǎn)工藝節(jié)能措施，采取多塔差壓蒸餾技術(shù)、再沸器間接加熱技術(shù)、蒸餾塔廢液潛熱回收利用技術(shù)以及調(diào)節(jié)最佳回流比等來減少在酒精蒸餾生產(chǎn)過程中的能耗，使酒精蒸餾生產(chǎn)工藝在符合生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)最佳節(jié)能控制效果，不僅有益于提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率，還能通過節(jié)能降低企業(yè)生產(chǎn)成本，制造出更多的產(chǎn)品，使得企業(yè)在市場競爭中處于有利的位置，推進(jìn)企業(yè)的良性互動發(fā)展。

關(guān)鍵詞：酒精；蒸餾生產(chǎn)工藝；節(jié)能措施

一、緒論

當(dāng)前，人們進(jìn)行酒精生產(chǎn)的過程中，無論是以薯類玉米，還是木薯，亦或者是紅薯等原料進(jìn)行酒精生產(chǎn)，均需要經(jīng)過粉碎蒸煮、發(fā)酵以及蒸餾三道工序，并且在這三道工序中耗能最多的集中在蒸煮和蒸餾上，據(jù)統(tǒng)計，他們的耗能約占到了總耗能的55%-77%。然而，以糖類為原料的酒精生產(chǎn)卻僅僅有發(fā)酵、蒸餾兩道工序，但是僅蒸餾這道工序就占據(jù)了總耗能的80%多。

無論是采用薯類還是糖類生產(chǎn)酒精，蒸餾均成為生產(chǎn)酒精過程中最為重要的一個環(huán)節(jié)，他不但影響到產(chǎn)品最后的成品質(zhì)量與產(chǎn)量，還直接關(guān)系到在蒸餾這道工序中耗能效率的高低，成為了整個酒精生產(chǎn)過程中極為關(guān)鍵的一環(huán)。并且目前國內(nèi)許多酒精生產(chǎn)制造行業(yè)大多數(shù)選用的是手工蒸餾操作技術(shù)，為此，如何探討研究酒精蒸餾生產(chǎn)工藝節(jié)能措施，使酒精蒸餾生產(chǎn)工藝在符合生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)最佳節(jié)能控制效果，不僅有益于提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率，還能通過節(jié)能降低企業(yè)生產(chǎn)成本，制造出更多的產(chǎn)品，使得企業(yè)在市場競爭中處于有利的位置，推進(jìn)企業(yè)的良性互動發(fā)展。所以，酒精生產(chǎn)行業(yè)應(yīng)當(dāng)在酒精蒸餾生產(chǎn)工藝過程中探索出有效的節(jié)能措施，提高效率，提高市場競爭力。

二、酒精蒸餾生產(chǎn)工藝耗能情況

（一）傳統(tǒng)型直接發(fā)酵法

傳統(tǒng)型的酒精生產(chǎn)主要采用發(fā)酵法，也就是把紅薯、玉米、木薯等薯類原材料進(jìn)行蒸煮，然后讓它們糊化，再添加淀粉酶使其糖化、直至液化，最后添加酵母，經(jīng)過粉碎蒸煮、發(fā)酵、蒸餾這三道工序轉(zhuǎn)化成酒精。伴隨能源的大量消耗以及全球能源危機的日益凸顯，為了可持續(xù)發(fā)展，許多國家不得不對酒精蒸餾生產(chǎn)進(jìn)行探討，希望通過對酒精蒸餾生產(chǎn)工藝節(jié)能技術(shù)的研究，進(jìn)而提高酒精生產(chǎn)率。此外，通過研究還發(fā)現(xiàn)了采用傳統(tǒng)型的蒸煮淀粉的方法極其消耗能量，而采用糖類原料進(jìn)行酒精生產(chǎn)的過程中僅有發(fā)酵與蒸餾兩道工序，耗能才僅占整個酒精生產(chǎn)過程中總耗能的30%左右，特別是蒸煮與蒸餾工序，耗能僅占65%到75%之間，所以，人們開始探討用生淀粉直接完成酒精發(fā)酵，這也大大提高了酒精的生產(chǎn)效率，降低了耗能。

（二）傳統(tǒng)型發(fā)酵法耗能的原因

以前傳統(tǒng)的酒精生產(chǎn)均是采用薯類原材料來直接蒸煮，但是這樣的蒸煮存在一個很大的弊端就是很難被糖化，其原因主要表現(xiàn)在：一方面是由于植物里面的生淀粉細(xì)胞壁十分堅硬，在發(fā)酵的時候不容易被破壞掉，另一方面是由于生淀粉里的活分子是十分有規(guī)則的排列，使得分子組織間緊密地聯(lián)系在一起組成高密度的結(jié)構(gòu)組織叫B-淀粉。正是這2方面的因素的影響，使得采用薯類原材料進(jìn)行直接發(fā)酵的過程中導(dǎo)致糖化難以充分發(fā)生。所以，當(dāng)對原材料進(jìn)行蒸煮時，就需要對植物里面的生淀粉進(jìn)行加熱，使其糊化，然后變成糊化了的n-淀粉，只有這樣才能使原材料的糖化發(fā)酵變得簡易可行。此外，加熱還具有殺菌作用，使進(jìn)過發(fā)酵出來的酒精更加衛(wèi)生、安全，更加符合國家對酒精的規(guī)定。

（三）回流比的調(diào)節(jié)依然是個難題

2008年，國家針對食用酒精的標(biāo)準(zhǔn)做出了新的調(diào)整實施，各家生產(chǎn)酒精的企業(yè)公司主要采取的生產(chǎn)工藝技術(shù)是三塔蒸餾（即粗餾塔、醛塔和精餾塔或是粗餾塔、精餾塔和甲醇塔）。其中，在精餾塔內(nèi)，純度較高的酒精以蒸氣的形式匯聚在塔頂上邊，然后通過塔頂?shù)睦淠魍七M(jìn)，實現(xiàn)冷卻，變成液體，最后存放在貯罐里。在貯罐里，有一些液體被當(dāng)作成品而被采出，其他的就繼續(xù)回流，再次返回到蒸餾塔中。而回流量的多少在一定程度上受蒸餾過程中能耗的影響。

（四）多為直接加熱蒸餾工藝

在眾多的生產(chǎn)酒精的企業(yè)當(dāng)中，更多的企業(yè)是采取蒸氣來直接去加熱醪液的工藝生產(chǎn)方法，由于采用的是直接去加熱，弊端就出現(xiàn)在不可以較好的利用由蒸氣冷卻后變成水再次回爐當(dāng)水用，這種蒸餾工藝方式不僅不能充分利用蒸氣冷凝水，還生產(chǎn)出更多廢液，嚴(yán)重增加了耗能量。

（五）蒸餾生產(chǎn)工藝更多的是手動操作

在生產(chǎn)酒精的企業(yè)當(dāng)中，更多的企業(yè)在酒精蒸餾生產(chǎn)工藝中，并沒有采用先進(jìn)的DCS自動化操作系統(tǒng)，更多的是采取手動的方式，但是酒精蒸餾生產(chǎn)工藝的控制相當(dāng)復(fù)雜，采取手動的操作方式難免不存在誤差，有時候由于帶著情緒操作，容易出現(xiàn)操作用氣過大而導(dǎo)致塞塔，最終不僅影響了成品的質(zhì)量，還耗費了大量的蒸氣，無形中增加了能耗。

（六）余熱的利用率偏低

由于無充分借助再沸器對余熱進(jìn)行再次回收利用，尤其是對精塔廢液的余熱回收利用率比較低，導(dǎo)致高溫廢液里的低熱值水蒸汽白白隨著廢液的排放而白白溜走，浪費掉了。

三、酒精蒸餾生產(chǎn)工藝中的節(jié)能措施

為了提高酒精蒸餾生產(chǎn)效率，實現(xiàn)能源的節(jié)約效果，現(xiàn)今，企業(yè)當(dāng)中主要通過在酒精蒸餾生產(chǎn)工藝當(dāng)中尋求節(jié)能，采取一定的技術(shù)措施去減少在酒精蒸餾生產(chǎn)過程中的能耗，實現(xiàn)節(jié)能，主要技術(shù)措施為：

（一）多塔差壓蒸餾技術(shù)

多塔差壓蒸餾技術(shù)也稱為多次蒸餾技術(shù)，也就是在兩個或者兩個以上的塔里，對蒸汽的熱量進(jìn)行多次利用。工作原理為：有多個塔鏈接而成，并且每個塔所受到的壓力是不一樣的，通常是前面一個塔的壓力略高于后面一個塔的壓力，前面一個塔頂內(nèi)的蒸汽冷卻凝結(jié)之后仍高于后面一個塔的塔底液體沸騰溫度。第一個蒸餾往往采用的是直接加熱蒸汽的方法，然后把該塔頂?shù)恼羝鰹榈诙€塔內(nèi)再沸器的加熱媒介，而這個媒介也隨之在再沸器內(nèi)形成冷凝水。以此類推下去，直到后面的塔也相應(yīng)完成水冷凝。

多塔差壓蒸餾很好地利用了冷源與熱源彼此間微妙的溫差關(guān)系，讓每一個塔的塔頂與塔底之間的溫差盡量縮小，進(jìn)而提高利用率，最終減少能耗的損失。據(jù)不完全統(tǒng)計，多塔差壓蒸餾比傳統(tǒng)的蒸餾在耗能上節(jié)約45%以上。

（二）再沸器間接加熱技術(shù)

在酒精蒸餾生產(chǎn)工藝中，精塔往往餾出來的液體溫度比較高，倘若不將閃蒸汽水進(jìn)行分離，那么水蒸汽就會白白跟著廢液排放出去而浪費掉。假若能夠在將廢液體排放出之前采取增設(shè)閃蒸罐的方法來進(jìn)行汽水的分離，借助噴射裝置來混合輸送給蒸餾塔，然后再將蒸餾醪液加熱，就可以實現(xiàn)回收一部分廢液里的蒸汽，這就減少了蒸汽的消耗，降低熱量的排放，達(dá)到節(jié)能的效果。

（三）蒸餾塔廢液潛熱回收利用技術(shù)

在酒精蒸餾生產(chǎn)工藝中，通過會產(chǎn)生很多高溫的廢液，這些廢液由于溫度比較高，往往還具有很多的潛熱量，倘若讓它們白白排走就會形成浪費。倘若能夠在塔中增設(shè)一個閃蒸罐，那么就可以利用這個閃蒸罐來實現(xiàn)對廢液里潛熱能的回收利用。該技術(shù)能夠較好的減少能耗，實現(xiàn)能源節(jié)省的目的。據(jù)試驗得知，增置一個閃蒸罐之后，將低溫的蒸汽用于雜醇油做蒸餾蒸汽用，得出的試驗結(jié)果為：在一道差壓蒸餾生產(chǎn)線是180噸每天中，蒸汽的生產(chǎn)量是1.5噸每小時，其基本上能夠滿足了用來雜醇油的正常使用蒸氣量，并不需要再補充新的蒸汽量，根據(jù)蒸汽每噸200元的價格計算，每小時能夠節(jié)省300元，每天能夠節(jié)省7200元，倘若按照每年生產(chǎn)300天計算，能夠每年節(jié)省約200萬元錢。并且增設(shè)一套閃蒸罐設(shè)備大概需要10萬元，由此對比可見，可以大大節(jié)約下一筆經(jīng)費。

（四）調(diào)節(jié)最佳回流比

回流量的多少在一定程度上影響著能耗。倘若能將回流比調(diào)節(jié)到最佳，就能夠在同樣的分離狀況下，實現(xiàn)20%能耗的節(jié)約。所以，在蒸餾操作過程當(dāng)中，往往通過采取蒸餾自動化技術(shù)來控制回流量。通過這種控制方式，使塔頂產(chǎn)品純度保持一致，蒸汽用量做為操作變量進(jìn)行定值控制，如此就能夠?qū)⑺诇囟瓤刂圃谝欢ǚ秶鷥?nèi)，防止塔頂混入塔底，最終實現(xiàn)會流量的控制，達(dá)到節(jié)能效果。

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