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(guò)對(duì)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(guò)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(jìn)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(lái)約為45%增長(zhǎng)到預(yù)測(cè)約為90%[1]。中國(guó)發(fā)明專利CN200710030550.8涉及一種優(yōu)級(jí)食用酒精五塔二級(jí)差壓蒸餾裝置及其工藝，該工藝采用多級(jí)差壓熱耦合能量匹配技術(shù)，噸優(yōu)級(jí)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(jí)酒精各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)符合國(guó)家規(guī)定的優(yōu)級(jí)食用酒精標(biāo)準(zhǔn)。隨著國(guó)家對(duì)食用酒精標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)一步提高、國(guó)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(duì)食用酒精生產(chǎn)能耗進(jìn)一步優(yōu)化，以研發(fā)出一種能夠進(jìn)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(guó)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(diǎn)耗能行業(yè)能源利用效率達(dá)到或接近世界先進(jìn)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(shí)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(jí)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(guò)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(jìn)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(jìn)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(guò)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(fù)壓操作，第二粗餾塔的塔頂采用微負(fù)壓或微正壓操作，水洗塔的塔頂采用微負(fù)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(fù)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(lái)的成熟醪液，經(jīng)過(guò)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(jìn)入第一粗餾塔，成熟醪液通過(guò)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(lái)的淡酒，經(jīng)淡酒預(yù)熱器預(yù)熱后進(jìn)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(jìn)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(jí)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(jìn)入雜酒罐，經(jīng)雜酒預(yù)熱器預(yù)熱后進(jìn)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(jìn)入雜醇油分離器，在雜醇油分離器中通過(guò)加入稀釋水分離掉雜醇油，分離雜醇油后的淡酒則進(jìn)入回收塔回蒸，從回收塔頂部采出的酒液進(jìn)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(jìn)行一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)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(jìn)行預(yù)熱，并降溫后進(jìn)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(guò)第三醪液預(yù)熱器后排出。該裝置及生產(chǎn)工藝通過(guò)配置兩個(gè)粗餾塔生產(chǎn)優(yōu)級(jí)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(duì)成熟醪液進(jìn)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(lái)自鍋爐的一次蒸汽提供熱負(fù)荷；精餾塔塔頂?shù)木凭羝来瓮ㄟ^(guò)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(guò)第一粗餾塔再沸器間接加熱第一粗餾塔；水洗塔酒汽通過(guò)甲醇塔再沸器間接加熱甲醇塔；精餾塔廢水先通過(guò)淡酒預(yù)熱器預(yù)熱精餾塔淡酒進(jìn)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(jìn)料后作為其他車間的工藝用水或外排，可以進(jìn)一步充分利用酒汽等熱量對(duì)其他部件進(jìn)行加熱，達(dá)到節(jié)省能耗的目的。

2 技術(shù)效果

本工藝裝置配置兩個(gè)粗餾塔生產(chǎn)優(yōu)級(jí)食用酒精，產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)符合食用酒精優(yōu)級(jí)理化要求，酒精含量≥95.5、硫酸試驗(yàn)≤10、氧化時(shí)間≥30、醛(以乙醛計(jì))≤2、甲醇≤50、正丙醇≤15、異丁醇+異戊醇≤2、酸(以乙酸計(jì))≤10、酯(以乙酸乙酯計(jì))≤18、不揮發(fā)物≤15[3]，部分指標(biāo)達(dá)到食用酒精特級(jí)理化要求。產(chǎn)品質(zhì)量符合食品安全感官要求，外觀無(wú)色透明；氣味具有乙醇固有香氣，無(wú)異嗅；滋味純凈，微甜，無(wú)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(jí)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(jí)酒精，單位產(chǎn)品綜合能耗(折合標(biāo)準(zhǔn)煤計(jì)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(jí)要求，達(dá)到國(guó)際清潔生產(chǎn)先進(jìn)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(guò)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(jìn)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(jìn)行預(yù)熱。該工藝裝置通過(guò)配置兩個(gè)粗餾塔生產(chǎn)優(yōu)級(jí)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(duì)成熟醪液進(jìn)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)。