雙粗塔生產(chǎn)優(yōu)級酒精的差壓蒸餾節(jié)能裝置及其生產(chǎn)工藝

高志貴

(廣東中科天元新能源科技有限公司，廣東 廣州 510640)

通過對谷物、薯類及糖質(zhì)原料的發(fā)酵和蒸餾處理可以制得食用酒精。蒸餾生產(chǎn)過程技術(shù)普遍采用差壓蒸餾技術(shù)，差壓蒸餾技術(shù)是酒精行業(yè)節(jié)能減排先進適用技術(shù)，受到大力推廣應(yīng)用，“十二五”期間差壓蒸餾技術(shù)普及率由原來約為45%增長到預(yù)測約為90%[1]。中國發(fā)明專利CN200710030550.8涉及一種優(yōu)級食用酒精五塔二級差壓蒸餾裝置及其工藝，該工藝采用多級差壓熱耦合能量匹配技術(shù)，噸優(yōu)級食用酒精產(chǎn)品的蒸汽消耗為2.2～2.5 t，噸產(chǎn)品消耗冷卻水為90～120 t，其生產(chǎn)的優(yōu)級酒精各項技術(shù)指標(biāo)符合國家規(guī)定的優(yōu)級食用酒精標(biāo)準(zhǔn)。隨著國家對食用酒精標(biāo)準(zhǔn)的進一步提高、國家能源和水資源狀況的惡化及全球能源的日益緊張，十分有必要對食用酒精生產(chǎn)能耗進一步優(yōu)化，以研發(fā)出一種能夠進一步提高食用酒精質(zhì)量、更為合理充分地利用能源和水資源及降低生產(chǎn)食用酒精能耗的新工藝。根據(jù)國家“十三五”節(jié)能降耗目標(biāo)要求，到2020年，工業(yè)能源利用效率和清潔化水平顯著提高，規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)單位增加值能耗比2015年降低18%以上，電力、鋼鐵、有色、建材、石油石化、化工等重點耗能行業(yè)能源利用效率達到或接近世界先進水平[2]。

1 發(fā)明內(nèi)容

基于優(yōu)化生產(chǎn)能耗的必要性和實現(xiàn)節(jié)能降耗目標(biāo)的迫切性，本發(fā)明提供一種能夠降低能耗的雙粗塔生產(chǎn)優(yōu)級酒精的差壓蒸餾節(jié)能裝置及其生產(chǎn)工藝。

1.1 差壓蒸餾節(jié)能裝置

本裝置包括通過管道連通的粗餾塔、水洗塔、精餾塔、甲醇塔及回收塔，粗餾塔包括第一粗餾塔和第二粗餾塔，差壓蒸餾節(jié)能裝置還包括第一醪液預(yù)熱器、第二醪液預(yù)熱器、第三醪液預(yù)熱器及第四醪液預(yù)熱器；其中，第一醪液預(yù)熱器的冷端入口為成熟醪液入口，第一醪液預(yù)熱器的冷端出口與第二醪液預(yù)熱器的冷端入口連通，第二醪液預(yù)熱器的冷端出口與第三醪液預(yù)熱器的冷端入口連通，第三醪液預(yù)熱器的冷端出口與第一粗餾塔的進料口連通；第一醪液預(yù)熱器的熱端入口與第一粗餾塔的頂部酒汽管道連通；第二醪液預(yù)熱器的熱端入口與回收塔的頂部酒汽管道連通，熱端出口與回收塔的回流口連通；第三醪液預(yù)熱器的熱端入口與第一粗餾塔的底部出口管道連通；第一粗餾塔的側(cè)線采出管口與第四醪液預(yù)熱器的冷端入口連通，第四醪液預(yù)熱器的冷端出口與第二粗餾塔的進料口連通，第四醪液預(yù)熱器的熱端入口與第二粗餾塔的底部廢醪液管道連通，第四醪液預(yù)熱器的熱端出口與第一粗餾塔的底部塔釜連通。

差壓蒸餾節(jié)能裝置還包括粗酒罐；第一粗餾塔、第二粗餾塔、水洗塔、甲醇塔及回收塔的外部均連接有用于提供熱量的再沸器，分別為第一粗餾塔再沸器、第二粗餾塔再沸器、水洗塔再沸器、甲醇塔再沸器及回收塔再沸器；其中，第一粗餾塔再沸器的熱端入口與第二粗餾塔的頂部酒汽管道連通，熱端出口與粗酒罐連通；精餾塔的頂部酒汽管道依次與第二粗餾塔再沸器的熱端入口、回收塔再沸器的熱端入口及水洗塔再沸器的熱端入口串聯(lián)；第二粗餾塔再沸器的熱端出口、水洗塔再沸器的熱端出口及回收塔再沸器的熱端出口分別與精餾塔的回流口連通；甲醇塔再沸器的熱端入口與水洗塔的頂部酒汽管道連通，熱端出口的一部分與水洗塔的回流口連通，一部分輸出雜酒；回收塔與粗酒罐連通。

差壓蒸餾節(jié)能裝置還包括第一粗餾塔冷凝器、粗酒預(yù)熱器、淡酒預(yù)熱器、雜酒罐及雜酒預(yù)熱器；第一醪液預(yù)熱器的熱端出口設(shè)有氣相出口和液相出口，其中，氣相出口與第一粗餾塔冷凝器連通，第一粗餾塔冷凝器與第一醪液預(yù)熱器液相出口均與粗酒罐的入口管道連通；粗酒罐的出口管道與粗酒預(yù)熱器及水洗塔依次串聯(lián)；水洗塔的底部出口管道與淡酒預(yù)熱器及精餾塔依次串聯(lián)；精餾塔的底部出口管道與淡酒預(yù)熱器的熱端入口連通，淡酒預(yù)熱器的熱端出口與水洗塔及粗酒預(yù)熱器連通；雜酒罐的出口管道與雜酒預(yù)熱器及回收塔依次串聯(lián)，雜酒預(yù)熱器的熱端入口與回收塔的底部出口管道連通。

差壓蒸餾節(jié)能裝置還包括甲醇塔冷凝器、雜醇油冷卻器及雜醇油分離器；甲醇塔的頂部酒汽管道及回流入口與甲醇塔冷凝器循環(huán)連通；回收塔、雜醇油冷卻器及雜醇油分離器之間通過管道依次循環(huán)連接。

在本裝置中，第一粗餾塔的塔頂采用負壓操作，第二粗餾塔的塔頂采用微負壓或微正壓操作，水洗塔的塔頂采用微負壓或微正壓操作，精餾塔的塔頂采用正壓操作，甲醇塔的塔頂采用負壓操作，回收塔的塔頂采用常壓操作。

1.2 差壓蒸餾節(jié)能生產(chǎn)工藝

本工藝包括如下步驟：從發(fā)酵工序來的成熟醪液，經(jīng)過第一醪液預(yù)熱器、第二醪液預(yù)熱器及第三醪液預(yù)熱器預(yù)熱后進入第一粗餾塔，成熟醪液通過第一粗餾塔的頂部側(cè)線采出裝置采出一部分，經(jīng)第四醪液預(yù)熱器預(yù)熱后進入第二粗餾塔，第一粗餾塔頂部酒汽在第一醪液預(yù)熱器中冷凝，未冷凝酒汽在第一粗餾塔冷凝器中全部冷凝，第一粗餾塔冷凝器中酒汽冷凝液進入粗酒罐，第一粗餾塔底部廢醪液在第三醪液預(yù)熱器中用于預(yù)熱成熟醪液后去廢液處理工序；第二粗餾塔的頂部酒汽在第一粗餾塔再沸器中冷凝，冷凝液進入粗酒罐，第二粗餾塔底部廢醪液在第四醪液預(yù)熱器中用于預(yù)熱成熟醪液后去第一粗餾塔的塔釜，與第一粗餾塔的塔釜廢醪液一起外排；粗酒罐中的粗酒經(jīng)粗酒預(yù)熱器預(yù)熱后進入水洗塔，水洗塔頂部酒汽在甲醇塔再沸器中冷凝，冷凝液采出部分雜酒后回流至水洗塔頂部，從水洗塔底部出來的淡酒，經(jīng)淡酒預(yù)熱器預(yù)熱后進入精餾塔中；精餾塔頂部酒汽依次在第二粗餾塔再沸器、回收塔再沸器及水洗塔再沸器中冷凝，冷凝液回流至精餾塔頂部，從精餾塔中上部塔板采出半成品酒精進入甲醇塔；甲醇塔頂部酒汽經(jīng)循環(huán)冷卻水冷凝，冷凝液采出部分工業(yè)酒精后回流至甲醇塔頂部，從甲醇塔底部采出合格的優(yōu)級成品酒精，經(jīng)冷卻后送入成品罐區(qū)；從水洗塔回流、精餾塔中部采出的雜酒進入雜酒罐，經(jīng)雜酒預(yù)熱器預(yù)熱后進入回收塔；從回收塔中部采出富含雜醇油的酒精，經(jīng)雜醇油冷卻器冷卻后進入雜醇油分離器，在雜醇油分離器中通過加入稀釋水分離掉雜醇油，分離雜醇油后的淡酒則進入回收塔回蒸，從回收塔頂部采出的酒液進入粗酒罐。

1.3 差壓蒸餾節(jié)能裝置及其生產(chǎn)工藝的能量耦合方式

第一粗餾塔的頂部酒汽、回收塔的頂部酒汽、第一粗餾塔的底部廢醪液可分別用于第一醪液預(yù)熱器、第二醪液預(yù)熱器及第三醪液預(yù)熱器中的成熟醪液進行一級、二級、三級預(yù)熱，第二粗餾塔的底部廢醪液可用于第四醪液預(yù)熱器中的成熟醪液進行預(yù)熱，并降溫后進入第一粗餾塔的塔釜，與第一粗餾塔塔釜中的廢醪液一起經(jīng)過第三醪液預(yù)熱器后排出。該裝置及生產(chǎn)工藝通過配置兩個粗餾塔生產(chǎn)優(yōu)級食用酒精，能夠充分利用第一粗餾塔及回收塔的頂部酒汽以及第一粗餾塔、第二粗餾塔的底部廢醪液的熱量對成熟醪液進行預(yù)熱，采用差壓多效熱耦合工藝優(yōu)化蒸餾系統(tǒng)能量消耗，能夠顯著降低裝置能耗，具有節(jié)省能源的有益效果。

此外，精餾塔由來自鍋爐的一次蒸汽提供熱負荷；精餾塔塔頂?shù)木凭羝来瓮ㄟ^第二粗餾塔再沸器、回收塔再沸器、水洗塔再沸器間接加熱第二粗餾塔、回收塔、水洗塔；第二粗餾塔頂部酒汽通過第一粗餾塔再沸器間接加熱第一粗餾塔；水洗塔酒汽通過甲醇塔再沸器間接加熱甲醇塔；精餾塔廢水先通過淡酒預(yù)熱器預(yù)熱精餾塔淡酒進料，再分為兩部分，一部分作為水洗塔洗滌用水，剩余部分預(yù)熱水洗塔粗酒進料后作為其他車間的工藝用水或外排，可以進一步充分利用酒汽等熱量對其他部件進行加熱，達到節(jié)省能耗的目的。

2 技術(shù)效果

本工藝裝置配置兩個粗餾塔生產(chǎn)優(yōu)級食用酒精，產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)符合食用酒精優(yōu)級理化要求，酒精含量≥95.5、硫酸試驗≤10、氧化時間≥30、醛(以乙醛計)≤2、甲醇≤50、正丙醇≤15、異丁醇+異戊醇≤2、酸(以乙酸計)≤10、酯(以乙酸乙酯計)≤18、不揮發(fā)物≤15[3]，部分指標(biāo)達到食用酒精特級理化要求。產(chǎn)品質(zhì)量符合食品安全感官要求，外觀無色透明；氣味具有乙醇固有香氣，無異嗅；滋味純凈，微甜，無異味[4]。

采用此差壓多效熱耦合工藝優(yōu)化蒸餾系統(tǒng)能量消耗，能量消耗可降低到1.8 t蒸汽/t成品酒精，循環(huán)水消耗可降低到80 t/t成品酒精，比目前僅配置單粗塔的五塔差壓生產(chǎn)優(yōu)級食用酒精的蒸餾工藝節(jié)能約20%。應(yīng)用此發(fā)明技術(shù)生產(chǎn)優(yōu)級酒精，單位產(chǎn)品綜合能耗(折合標(biāo)準(zhǔn)煤計算)谷類≤550(kg/kL)、薯類≤500(kg/kL)、糖蜜≤350(kg/kL)，符合酒精制造業(yè)清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)能源利用指標(biāo)一級要求，達到國際清潔生產(chǎn)先進水平[5]。

3 發(fā)明結(jié)論

本發(fā)明涉及的差壓蒸餾節(jié)能工藝裝置包括通過管道連通的第一粗餾塔、第二粗餾塔、水洗塔、精餾塔、甲醇塔、回收塔及換熱設(shè)備。第一粗餾塔頂部酒汽、回收塔頂部酒汽、第一粗餾塔底部廢醪液可分別用于第一醪液預(yù)熱器、第二醪液預(yù)熱器及第三醪液預(yù)熱器中的成熟醪液進行預(yù)熱，第二粗餾塔的底部廢醪液可用于第四醪液預(yù)熱器中的成熟醪液進行預(yù)熱。該工藝裝置通過配置兩個粗餾塔生產(chǎn)優(yōu)級食用酒精，能夠充分利用第一粗餾塔及回收塔的頂部酒汽以及第一粗餾塔、第二粗餾塔的底部廢醪液的熱量對成熟醪液進行預(yù)熱，采用差壓多效熱耦合工藝優(yōu)化蒸餾系統(tǒng)能量消耗，能夠顯著降低裝置的蒸汽加熱能耗。

本發(fā)明技術(shù)已獲得發(fā)明專利授權(quán)。