双粗塔生产优级酒精的差压蒸馏节能装置及其生产工艺

高志贵

(广东中科天元新能源科技有限公司，广东 广州 510640)

通过对谷物、薯类及糖质原料的发酵和蒸馏处理可以制得食用酒精。蒸馏生产过程技术普遍采用差压蒸馏技术，差压蒸馏技术是酒精行业节能减排先进适用技术，受到大力推广应用，“十二五”期间差压蒸馏技术普及率由原来约为45%增长到预测约为90%[1]。中国发明专利CN200710030550.8涉及一种优级食用酒精五塔二级差压蒸馏装置及其工艺，该工艺采用多级差压热耦合能量匹配技术，吨优级食用酒精产品的蒸汽消耗为2.2～2.5 t，吨产品消耗冷却水为90～120 t，其生产的优级酒精各项技术指标符合国家规定的优级食用酒精标准。随着国家对食用酒精标准的进一步提高、国家能源和水资源状况的恶化及全球能源的日益紧张，十分有必要对食用酒精生产能耗进一步优化，以研发出一种能够进一步提高食用酒精质量、更为合理充分地利用能源和水资源及降低生产食用酒精能耗的新工艺。根据国家“十三五”节能降耗目标要求，到2020年，工业能源利用效率和清洁化水平显著提高，规模以上工业企业单位增加值能耗比2015年降低18%以上，电力、钢铁、有色、建材、石油石化、化工等重点耗能行业能源利用效率达到或接近世界先进水平[2]。

1 发明内容

基于优化生产能耗的必要性和实现节能降耗目标的迫切性，本发明提供一种能够降低能耗的双粗塔生产优级酒精的差压蒸馏节能装置及其生产工艺。

1.1 差压蒸馏节能装置

本装置包括通过管道连通的粗馏塔、水洗塔、精馏塔、甲醇塔及回收塔，粗馏塔包括第一粗馏塔和第二粗馏塔，差压蒸馏节能装置还包括第一醪液预热器、第二醪液预热器、第三醪液预热器及第四醪液预热器；其中，第一醪液预热器的冷端入口为成熟醪液入口，第一醪液预热器的冷端出口与第二醪液预热器的冷端入口连通，第二醪液预热器的冷端出口与第三醪液预热器的冷端入口连通，第三醪液预热器的冷端出口与第一粗馏塔的进料口连通；第一醪液预热器的热端入口与第一粗馏塔的顶部酒汽管道连通；第二醪液预热器的热端入口与回收塔的顶部酒汽管道连通，热端出口与回收塔的回流口连通；第三醪液预热器的热端入口与第一粗馏塔的底部出口管道连通；第一粗馏塔的侧线采出管口与第四醪液预热器的冷端入口连通，第四醪液预热器的冷端出口与第二粗馏塔的进料口连通，第四醪液预热器的热端入口与第二粗馏塔的底部废醪液管道连通，第四醪液预热器的热端出口与第一粗馏塔的底部塔釜连通。

差压蒸馏节能装置还包括粗酒罐；第一粗馏塔、第二粗馏塔、水洗塔、甲醇塔及回收塔的外部均连接有用于提供热量的再沸器，分别为第一粗馏塔再沸器、第二粗馏塔再沸器、水洗塔再沸器、甲醇塔再沸器及回收塔再沸器；其中，第一粗馏塔再沸器的热端入口与第二粗馏塔的顶部酒汽管道连通，热端出口与粗酒罐连通；精馏塔的顶部酒汽管道依次与第二粗馏塔再沸器的热端入口、回收塔再沸器的热端入口及水洗塔再沸器的热端入口串联；第二粗馏塔再沸器的热端出口、水洗塔再沸器的热端出口及回收塔再沸器的热端出口分别与精馏塔的回流口连通；甲醇塔再沸器的热端入口与水洗塔的顶部酒汽管道连通，热端出口的一部分与水洗塔的回流口连通，一部分输出杂酒；回收塔与粗酒罐连通。

差压蒸馏节能装置还包括第一粗馏塔冷凝器、粗酒预热器、淡酒预热器、杂酒罐及杂酒预热器；第一醪液预热器的热端出口设有气相出口和液相出口，其中，气相出口与第一粗馏塔冷凝器连通，第一粗馏塔冷凝器与第一醪液预热器液相出口均与粗酒罐的入口管道连通；粗酒罐的出口管道与粗酒预热器及水洗塔依次串联；水洗塔的底部出口管道与淡酒预热器及精馏塔依次串联；精馏塔的底部出口管道与淡酒预热器的热端入口连通，淡酒预热器的热端出口与水洗塔及粗酒预热器连通；杂酒罐的出口管道与杂酒预热器及回收塔依次串联，杂酒预热器的热端入口与回收塔的底部出口管道连通。

差压蒸馏节能装置还包括甲醇塔冷凝器、杂醇油冷却器及杂醇油分离器；甲醇塔的顶部酒汽管道及回流入口与甲醇塔冷凝器循环连通；回收塔、杂醇油冷却器及杂醇油分离器之间通过管道依次循环连接。

在本装置中，第一粗馏塔的塔顶采用负压操作，第二粗馏塔的塔顶采用微负压或微正压操作，水洗塔的塔顶采用微负压或微正压操作，精馏塔的塔顶采用正压操作，甲醇塔的塔顶采用负压操作，回收塔的塔顶采用常压操作。

1.2 差压蒸馏节能生产工艺

本工艺包括如下步骤：从发酵工序来的成熟醪液，经过第一醪液预热器、第二醪液预热器及第三醪液预热器预热后进入第一粗馏塔，成熟醪液通过第一粗馏塔的顶部侧线采出装置采出一部分，经第四醪液预热器预热后进入第二粗馏塔，第一粗馏塔顶部酒汽在第一醪液预热器中冷凝，未冷凝酒汽在第一粗馏塔冷凝器中全部冷凝，第一粗馏塔冷凝器中酒汽冷凝液进入粗酒罐，第一粗馏塔底部废醪液在第三醪液预热器中用于预热成熟醪液后去废液处理工序；第二粗馏塔的顶部酒汽在第一粗馏塔再沸器中冷凝，冷凝液进入粗酒罐，第二粗馏塔底部废醪液在第四醪液预热器中用于预热成熟醪液后去第一粗馏塔的塔釜，与第一粗馏塔的塔釜废醪液一起外排；粗酒罐中的粗酒经粗酒预热器预热后进入水洗塔，水洗塔顶部酒汽在甲醇塔再沸器中冷凝，冷凝液采出部分杂酒后回流至水洗塔顶部，从水洗塔底部出来的淡酒，经淡酒预热器预热后进入精馏塔中；精馏塔顶部酒汽依次在第二粗馏塔再沸器、回收塔再沸器及水洗塔再沸器中冷凝，冷凝液回流至精馏塔顶部，从精馏塔中上部塔板采出半成品酒精进入甲醇塔；甲醇塔顶部酒汽经循环冷却水冷凝，冷凝液采出部分工业酒精后回流至甲醇塔顶部，从甲醇塔底部采出合格的优级成品酒精，经冷却后送入成品罐区；从水洗塔回流、精馏塔中部采出的杂酒进入杂酒罐，经杂酒预热器预热后进入回收塔；从回收塔中部采出富含杂醇油的酒精，经杂醇油冷却器冷却后进入杂醇油分离器，在杂醇油分离器中通过加入稀释水分离掉杂醇油，分离杂醇油后的淡酒则进入回收塔回蒸，从回收塔顶部采出的酒液进入粗酒罐。

1.3 差压蒸馏节能装置及其生产工艺的能量耦合方式

第一粗馏塔的顶部酒汽、回收塔的顶部酒汽、第一粗馏塔的底部废醪液可分别用于第一醪液预热器、第二醪液预热器及第三醪液预热器中的成熟醪液进行一级、二级、三级预热，第二粗馏塔的底部废醪液可用于第四醪液预热器中的成熟醪液进行预热，并降温后进入第一粗馏塔的塔釜，与第一粗馏塔塔釜中的废醪液一起经过第三醪液预热器后排出。该装置及生产工艺通过配置两个粗馏塔生产优级食用酒精，能够充分利用第一粗馏塔及回收塔的顶部酒汽以及第一粗馏塔、第二粗馏塔的底部废醪液的热量对成熟醪液进行预热，采用差压多效热耦合工艺优化蒸馏系统能量消耗，能够显著降低装置能耗，具有节省能源的有益效果。

此外，精馏塔由来自锅炉的一次蒸汽提供热负荷；精馏塔塔顶的酒精蒸汽依次通过第二粗馏塔再沸器、回收塔再沸器、水洗塔再沸器间接加热第二粗馏塔、回收塔、水洗塔；第二粗馏塔顶部酒汽通过第一粗馏塔再沸器间接加热第一粗馏塔；水洗塔酒汽通过甲醇塔再沸器间接加热甲醇塔；精馏塔废水先通过淡酒预热器预热精馏塔淡酒进料，再分为两部分，一部分作为水洗塔洗涤用水，剩余部分预热水洗塔粗酒进料后作为其他车间的工艺用水或外排，可以进一步充分利用酒汽等热量对其他部件进行加热，达到节省能耗的目的。

2 技术效果

本工艺装置配置两个粗馏塔生产优级食用酒精，产品质量指标符合食用酒精优级理化要求，酒精含量≥95.5、硫酸试验≤10、氧化时间≥30、醛(以乙醛计)≤2、甲醇≤50、正丙醇≤15、异丁醇+异戊醇≤2、酸(以乙酸计)≤10、酯(以乙酸乙酯计)≤18、不挥发物≤15[3]，部分指标达到食用酒精特级理化要求。产品质量符合食品安全感官要求，外观无色透明；气味具有乙醇固有香气，无异嗅；滋味纯净，微甜，无异味[4]。

采用此差压多效热耦合工艺优化蒸馏系统能量消耗，能量消耗可降低到1.8 t蒸汽/t成品酒精，循环水消耗可降低到80 t/t成品酒精，比目前仅配置单粗塔的五塔差压生产优级食用酒精的蒸馏工艺节能约20%。应用此发明技术生产优级酒精，单位产品综合能耗(折合标准煤计算)谷类≤550(kg/kL)、薯类≤500(kg/kL)、糖蜜≤350(kg/kL)，符合酒精制造业清洁生产标准能源利用指标一级要求，达到国际清洁生产先进水平[5]。

3 发明结论

本发明涉及的差压蒸馏节能工艺装置包括通过管道连通的第一粗馏塔、第二粗馏塔、水洗塔、精馏塔、甲醇塔、回收塔及换热设备。第一粗馏塔顶部酒汽、回收塔顶部酒汽、第一粗馏塔底部废醪液可分别用于第一醪液预热器、第二醪液预热器及第三醪液预热器中的成熟醪液进行预热，第二粗馏塔的底部废醪液可用于第四醪液预热器中的成熟醪液进行预热。该工艺装置通过配置两个粗馏塔生产优级食用酒精，能够充分利用第一粗馏塔及回收塔的顶部酒汽以及第一粗馏塔、第二粗馏塔的底部废醪液的热量对成熟醪液进行预热，采用差压多效热耦合工艺优化蒸馏系统能量消耗，能够显著降低装置的蒸汽加热能耗。

本发明技术已获得发明专利授权。