CN101139249A - 一种回收低浓度酒精的节能蒸馏工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种回收低浓度酒精的节能蒸馏工艺，属于发酵、食品、医药及化工工业等技术领域。低浓度酒精进入换热器和来自高压塔和低压塔底部的蒸馏废液进行二次或三次换热，低浓度酒精进入低浓度酒精储罐；进入高压塔的低浓度酒精在生蒸汽的热量下进行蒸馏，将酒精蒸汽和废水分离；部分酒精被采出为成品，部分回流进入高压塔；低压塔获得高压塔酒精蒸汽的热量进行蒸馏，将酒精和废水分离，冷凝酒精回流到低压塔，其余酒精经冷却后为成品。本发明将高压塔塔顶待冷凝的酒精蒸汽作为低压塔塔底的热源，蒸馏过程中仅高压塔需要新鲜水蒸汽，而低压塔不需要新鲜水蒸汽，结合低浓度酒精预热回收热量等手段，能大幅度降低热能消耗。

Description

一种回收低浓度酒精的节能蒸馏工艺

技术领域

本发明涉及一种回收低浓度酒精的节能蒸馏工艺，属于发酵、食品、医药及化工工业等技术领域。

背景技术

酒精是一种良好的有机溶剂和沉淀剂，广泛应用于发酵、食品、医药及化工工业等领域。如将90％以上的酒精加入黄原胶发酵液中，当混合液酒精浓度达到55％时，黄原胶沉淀析出，通过过滤获得黄原胶沉淀，过滤排出的废液中含有大量低浓度酒精需回收再利用(李景昂主编，《黄原胶生产与应用》，北京农业科技出版社，1995)。在固体糖化酶、中成药制剂等产品的生产工艺中，也采用了相似的方法，只是酒精终点浓度不同。上述在各种产品生产过程中排出的含有酒精的液体统称低浓度酒精。

为了降低生产成本，通常需回收低浓度酒精，常用的回收低浓度酒精的工艺是蒸馏提浓法，利用水蒸汽作热源对低浓度酒精进行蒸馏，使之达到工艺所需的高浓度。蒸馏所用设备为蒸馏塔。由于回收酒精通常只有浓度要求，相对简单，采用一个蒸馏塔即可回收低浓度酒精(称为单塔蒸馏)。在单塔蒸馏工艺中，低浓度酒精连续送入蒸馏塔，塔底以蒸汽为热源驱动蒸馏塔工作，酒精被汽化并在塔顶浓缩，浓缩的酒精蒸汽离开蒸馏塔塔顶，被冷却水冷凝成酒精液体，部分酒精液体回流进入蒸馏塔，部分采出作为成品酒精，蒸馏废液从塔底排出。该工艺的优点是工艺成熟，设备简单，操作容易，缺点是热能蒸汽消耗很大，冷却水的消耗量也很大。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足之处，从而提供一种回收低浓度酒精的节能蒸馏工艺，将原先的单塔拆成两个塔，并使它们在不同压力下工作，将高压塔塔顶待冷凝的酒精蒸汽作为低压塔塔底的热源，蒸馏过程中仅高压塔需要新鲜水蒸汽，而低压塔不需要新鲜水蒸汽，结合低浓度酒精三次预热回收热量等手段，能大幅度降低热能消耗，可节约蒸汽消耗35-45％，并能降低冷却水的消耗。

本发明的主要解决方案是这样实现的：

本发明一种回收低浓度酒精的节能蒸馏工艺采用以下工艺步骤：

1、低浓度酒精进入换热器和来自低压塔内的酒精蒸汽换热，然后依次进入设置于低压塔和高压塔塔低的换热器，和来自高压塔和低压塔底部的蒸馏废液进行二次或三次换热，换热后低浓度酒精温度为：65～88℃，低浓度酒精进入低浓度酒精储罐，经进料泵分别送入高压塔和低压塔；高压塔塔底加热产生蒸汽压力为：0.3～0.4MPa，加热温度为：130～144℃；

2、进入高压塔的低浓度酒精在生蒸汽的热量下进行蒸馏，将酒精蒸汽和废水分离；废水从塔底排出，和低浓度酒精换热；而高压塔蒸馏分离后的体积浓度为：90～96％的高温酒精蒸汽从塔顶排出，并送入低压塔塔底再沸器；酒精蒸汽在再沸器中被冷凝后进入酒精储罐，冷凝温度为：78～90℃，部分酒精被采出作为成品，部分回流进入高压塔，回流比为：2～3；

3、低压塔获得高压塔酒精蒸汽的热量进行蒸馏，将酒精和废水分离，废水进入再沸器和高压塔送来的酒精蒸汽换热形成二次蒸汽，二次水蒸汽回到低压塔，二次水蒸汽蒸馏后的体积浓度为：90～96％的酒精蒸汽，经过管道进入换热器，和低浓度酒精换热，同时酒精蒸汽被冷凝，冷凝温度为：50～60℃，未被冷凝的酒精蒸汽依次进入冷凝器组，用冷却水冷却，冷却温度为：45～56℃，不凝结气体被真空泵吸走，真空度为：-0.07～-0.09MPa，冷凝酒精回流到低压塔，回流比为：2～3，其余酒精经冷却到20～40℃后作为成品。

本发明所述的高压塔的工作绝对压力为：0.2～0.4MPa，塔顶操作温度：95℃～108℃，塔底操作温度：121℃～144℃；

本发明所述的低压塔的工作绝对压力为：0.01～0.1MPa，塔顶操作温度：48℃～78℃，塔底操作温度：65℃～102℃

本发明所述的高压塔与低压塔加入低浓度酒精的质量比例为0.7～1.3∶1。本发明所述的冷凝器组采用2～5个冷凝器。

本发明所述的低浓度酒精体积浓度为：10～55％，温度为：30～60℃。

本发明与已有技术相比具有以下优点：

1、将两个功能相同的蒸馏塔耦联，其中一个塔在高压下工作，另一个塔在低压下工作，高压塔塔顶待冷凝的酒精蒸汽作为低压塔塔釜的加热热源。

2、高压塔产生蒸汽采用直接加热或间接加热，即提供热量的方式不受限制，也可以采用高温导热油等热源，热源形式也不受限制。

3、低浓度酒精可经过不同形式的预热后加入蒸馏塔或不预热，预热与否以及预热形式不受限制。

4、低压塔塔顶的酒精回流方式可采用自然回流或强制回流，回流方式及回流比不受限制。

5、流程中使用的再沸器和冷凝器是指列管式换热器、板式换热器等常用换热设备，冷凝器可设置在低压塔塔顶实现自然回流，也可设置在塔顶以下部位。

6、由于采用低浓度酒精三次预热回收热量等手段，能大幅度降低热能消耗，可节约蒸汽消耗35-45％，并能降低冷却水的消耗。

附图说明

图1为本发明实施例一工艺流程示意图。

图2为本发明实施例二工艺流程示意图。

图3为本发明实施例三工艺流程示意图。

具体实施方式

下面本发明将结合附图中的实施例作进一步描述：

本发明三个实施例工艺流程中采用的设备主要由高压塔1、低压塔2、换热器3、冷凝器4、5、6、再沸器7、酒精储罐8、回流泵9、10、冷却器11、12、换热器13、14、进料泵15、16、低浓度酒精储罐17等组成循环工作系统。

实施例一：本发明一种回收酒精的节能蒸馏工艺采用以下工艺步骤：

本发明实施例中，低浓度酒精体积浓度为：47％，温度30℃。控制各塔塔顶操作压力，塔顶、塔底操作温度为：

低压塔：绝对压力为：0.025MPa，塔顶温度52℃，塔底温度72℃

高压塔：绝对压力为：0.2MPa，塔顶温度98℃，塔底温度129℃

如图1所示：本发明将常用的一个蒸馏塔用高压塔1、低压塔2两个蒸馏塔替代，两个蒸馏塔的直径均比相同工作任务下的单塔要小，塔的结构可相同，也可不同，以便有利于改造过程中利用原先的单塔，两个塔一个在低压下工作。低压塔2塔底设再沸器7，塔顶设一组冷凝器4、5、6。再沸器7和冷凝器4、5、6是指列管式换热器、板式换热器等常用换热设备。低浓度酒精进入换热器3的管程，和来自低压塔2的在壳程内的酒精蒸汽换热，然后进入换热器14的管程，和来自高压塔1底部的在壳程内的蒸馏废液进行第二次换热，二次换热后，低浓度酒精温度可达到65℃，换热后的低浓度酒精进入低浓度酒精储罐17，经进料泵15和16分别送入高压塔1和低压塔2；高压塔塔底加热生蒸汽压力为：0.35MPa，加热温度为：130℃。高压塔蒸馏分离后的体积浓度大于90％的酒精蒸汽，经过管道进入再沸器7的壳程，和管程内的来自低压塔塔底的蒸馏废液换热，酒精蒸汽被冷凝后进入酒精储罐8，冷凝温度为：78℃，部分酒精液体经过回流泵9送回高压塔1的塔顶，回流比为3，其余酒精经冷却器12冷却后入库；高压塔的蒸馏废液从塔底排出，进入换热器14的壳程，和管程内的低浓度酒精换热后排出；低压塔2塔底的蒸馏废液在再沸器7中被来自高压塔的酒精蒸汽加热，产生二次水蒸汽回到低压塔2，二次水蒸汽蒸馏后的体积浓度大于90％的酒精蒸汽，经过管道进入换热器3的壳程，和管程内的低浓度酒精换热，同时酒精蒸汽被冷凝，冷凝温度为：50℃，未被冷凝的酒精蒸汽依次进入冷凝器4、5、6，用冷却水冷却，冷却温度为：45℃，不凝结气体被真空泵吸走，真空度为：-0.07MPa，冷凝酒精部分回流到低压塔，回流比为：2.2，其余酒精经冷却器11冷却后入库，冷却温度为：20℃。

本发明实施例中成品酒精体积浓度91％，与单塔蒸馏相比节汽40％。

实施例二：本发明一种回收酒精的节能蒸馏工艺采用以下工艺步骤：

本发明实施例中，低浓度酒精体积浓度为55％，温度35℃。控制各塔塔顶操作压力，塔顶、塔底操作温度为：

低压塔：绝对压力为：0.035MPa，塔顶温度54℃，塔底温度76℃

高压塔：绝对压力为：0.25MPa，塔顶温度104℃，塔底温度132℃

如图2所示：低浓度酒精进入换热器3的管程，和来自低压塔2的在壳程内的酒精蒸汽换热，然后进入换热器13的管程，和来自低压塔2底部的在壳程内的蒸馏废液进行二次换热，再进入换热器14的管程，和来自高压塔1底部的在壳程内的蒸馏废液进行第三次换热，三次换热后，低浓度酒精温度可达到70℃，换热后的低浓度酒精进入低浓度酒精储罐17，经进料泵15和16分别送入高压塔1和低压塔2；高压塔塔底加热蒸汽压力为0.4MPa，加热温度为：135℃。高压塔蒸馏分离后的体积浓度为94％的酒精蒸汽，经过管道进入再沸器7的壳程，和管程内的来自低压塔塔底的蒸馏废液换热，酒精蒸汽被冷凝后进入酒精储罐8，冷凝温度为：85℃，部分酒精液体经过回流泵9送回高压塔1的塔顶，回流比为3，其余酒精经冷却器12冷却后入库，冷却温度为：50℃；高压塔的蒸馏废液从塔底排出，进入换热器14的壳程，和管程内的低浓度酒精换热后排出；低压塔2塔底的蒸馏废液在再沸器7中被来自高压塔的酒精蒸汽加热，产生二次水蒸汽回到低压塔2，二次水蒸汽蒸馏后的体积浓度大于94％的酒精蒸汽，经过管道进入换热器3的壳程，和管程内的低浓度酒精换热，同时酒精蒸汽被冷凝，未被冷凝的酒精蒸汽依次进入冷凝器4、5、6，用冷却水冷却，不凝结气体被真空泵吸走，真空度为：-0.08MPa冷凝酒精部分回流到低压塔，回流比为2.2，其余酒精经冷却器11冷却后入库，冷却温度为：30℃。

本发明实施例中成品酒精体积浓度94％，与单塔蒸馏相比节汽45％。

实施例三：本发明一种回收酒精的节能蒸馏工艺采用以下工艺步骤：

本发明实施例中，低浓度酒精体积浓度为10％，温度37℃。控制各塔塔顶操作压力，塔顶、塔底操作温度为：

低压塔：绝对压力0.035MPa，塔顶温度54℃，塔底温度76℃

高压塔：绝对压力0.3MPa，塔顶温度107℃，塔底温度135℃

如图3所示：低浓度酒精进入换热器3的管程，和来自低压塔2的在壳程内的酒精蒸汽换热，然后进入换热器13的管程，和来自低压塔2底部的在壳程内的蒸馏废液进行二次换热，再进入换热器14的管程，和来自高压塔1底部的在壳程内的蒸馏废液进行第三次换热，三次换热后，低浓度酒精温度可达到78℃，换热后的低浓度酒精进入低浓度酒精储罐17，经进料泵15和16分别送入高压塔1和低压塔2；高压塔塔底加热蒸汽压力为0.4MPa，加热温度为：140℃。高压塔蒸馏分离后的体积浓度为96％的酒精蒸汽，经过管道进入再沸器7的壳程，和管程内的来自低压塔塔底的蒸馏废液换热，酒精蒸汽被冷凝后进入酒精储罐8，冷凝温度为：90℃，部分酒精液体经过回流泵9送回高压塔1的塔顶，回流比为2.5，其余酒精经冷却器12冷却后入库，冷却温度为：56℃；高压塔的蒸馏废液从塔底排出，进入换热器14的壳程，和管程内的低浓度酒精换热后排出；低压塔2塔底的蒸馏废液在再沸器7中被来自高压塔的酒精蒸汽加热，产生二次水蒸汽回到低压塔2，二次水蒸汽蒸馏后的体积浓度大于96％的酒精蒸汽，经过管道进入换热器3的壳程，和管程内的低浓度酒精换热，同时酒精蒸汽被冷凝，未被冷凝的酒精蒸汽依次进入冷凝器4、5、6，用冷却水冷却，不凝结气体被真空泵吸走，真空度为：-0.09MPa，冷凝酒精部分经回流泵10回流到低压塔，回流比为2.5，其余酒精经冷却器11冷却后入库，冷却温度为：40℃。

本发明实施例中成品酒精体积浓度96％，与单塔蒸馏相比节汽36％。

Claims (6)

1.一种回收低浓度酒精的节能蒸馏工艺，其特征是采用以下工艺步骤：

(1)、低浓度酒精进入换热器和来自低压塔内的酒精蒸汽换热，然后依次进入设置于低压塔和高压塔塔低的换热器，和来自高压塔和低压塔底部的蒸馏废液进行二次或三次换热，换热后低浓度酒精温度为：65～88℃，低浓度酒精进入低浓度酒精储罐，经进料泵分别送入高压塔和低压塔；高压塔塔底加热产生蒸汽压力为：0.35～0.4MPa，加热温度为：130～144℃；

(2)、进入高压塔的低浓度酒精在生蒸汽的热量下进行蒸馏，将酒精蒸汽和废水分离；废水从塔底排出，和低浓度酒精换热；而高压塔蒸馏分离后的体积浓度为：90～96％的高温酒精蒸汽从塔顶排出，并送入低压塔塔底再沸器；酒精蒸汽在再沸器中被冷凝后进入酒精储罐，冷凝温度为：78～90℃，部分酒精被采出为成品，部分回流进入高压塔，回流比为：2～3；

(3)、低压塔获得高压塔酒精蒸汽的热量进行蒸馏，将酒精和废水分离，废水进入再沸器和高压塔送来的酒精蒸汽换热形成二次蒸汽，二次水蒸汽回到低压塔，二次水蒸汽蒸馏后的体积浓度为：90～96％的酒精蒸汽，经过管道进入换热器，和低浓度酒精换热，同时酒精蒸汽被冷凝，冷凝温度为：50～60℃，未被冷凝的酒精蒸汽依次进入冷凝器组，用冷却水冷却，冷却温度为：45～56℃，不凝结气体被真空泵吸走，真空度为：-0.07～-0.09MPa)，冷凝酒精回流到低压塔，回流比为：2～3，其余酒精经冷却20～40℃后为成品。

2.根据权利要求1所述的一种回收低浓度酒精的节能蒸馏工艺，其特征在于所述的高压塔的工作绝对压力为：0.2～0.4MPa，塔顶操作温度：95℃～108℃，塔底操作温度：121℃～144℃。

3.根据权利要求1所述的一种回收低浓度酒精的节能蒸馏工艺，其特征在于所述的低压塔的工作绝对压力为：0.01～0.1MPa，塔顶操作温度：48℃～78℃，塔底操作温度：65℃～102℃。

4.根据权利要求1所述的一种回收低浓度酒精的节能蒸馏工艺，其特征在于所述的高压塔与低压塔加入低浓度酒精的质量比例为：0.7～1.3∶1。

5.根据权利要求1所述的一种回收低浓度酒精的节能蒸馏工艺，其特征在于所述的冷凝器组采用2～5个冷凝器。

6.根据权利要求1所述的一种回收低浓度酒精的节能蒸馏工艺，其特征在于所述的低浓度酒精体积浓度为：10～55％，温度为：30～60℃。

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