CN102992953B - 无水乙醇的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无水乙醇的生产方法，其特征在于，该生产方法所使用的设备包括粗馏塔、精馏塔、回收塔、淡酒罐、废水闪蒸罐、闪蒸罐再沸器和分子筛吸附分离装置，各设备之间通过管线和阀门连接，所述粗馏塔塔顶绝压0.13-0.15MPa，塔顶温度95-105℃，塔底温度：105-115℃；所述精馏塔塔顶绝压0.10-0.12MPa，塔顶温度75-85℃，塔底温度85-95℃；所述回收塔塔顶绝压0.48-0.52MPa，塔顶温度120-130℃，塔底温度150-160℃。该生产方法考虑了系统内的各级能量优化配置，从而实现系统节能的目的，整个系统的蒸汽单耗为1.8吨蒸汽/吨无水乙醇产品，与传统的工艺相比可节省蒸汽和循环水达20%以上。

Description

无水乙醇的生产方法
技术领域
本发明涉及乙醇生产领域，特别是涉及一种节能的无水乙醇生产方法。
背景技术
目前无水乙醇的生产过程一般以乙醇含量为8-15%体积比的发酵醪液为原料，通过精馏和分子筛分离得到。采用精馏技术脱除大部分水、醛和杂醇油等杂质，得到水含量小于5%体积比的高浓度乙醇，再通过分子筛吸附将乙醇中的水脱除得到无水乙醇。
其中精馏阶段一般采用粗馏塔和精馏塔2塔完成精馏阶段，进入分子筛吸附的高浓度乙醇一般为液相，需经加热气化后再加热至过热状态，再通入分子筛吸附装置吸附脱水得到无水乙醇。
传统双塔工艺生产乙醇能耗较高，蒸汽单耗高达2.5吨蒸汽/吨无水乙醇产品以上。
发明内容
基于此，本发明的目的是提供一种节约能源的无水乙醇生产方法。
具体的技术方案如下：
一种无水乙醇的生产方法，该生产方法所使用的设备包括粗馏塔、精馏塔、回收塔、淡酒罐、废水闪蒸罐、闪蒸罐再沸器和分子筛吸附分离装置，各设备之间通过管线和阀门连接，所述粗馏塔塔顶绝压0.13-0.15MPa，塔顶温度95-105℃，塔底温度：105-115℃；所述精馏塔塔顶绝压0.10-0.12MPa，塔顶温度75-85℃，塔底温度85-95℃；所述回收塔塔顶绝压0.48-0.52MPa，塔顶温度120-130℃，塔底温度150-160℃。
在其中一个实施例中，进入所述分子筛吸附分离装置的乙醇料液为回收塔的塔顶酒汽。
在其中一个实施例中，进入所述粗馏塔的成熟醪由精馏塔的塔顶酒汽、粗馏塔的塔釜废醪液和分子筛吸附分离装置的成品无水乙醇预热。
在其中一个实施例中，所述废水闪蒸罐产生的二次蒸汽作为粗馏塔的加热介质，所述二次蒸汽的用量占粗馏塔所需总蒸汽量的65-75%。
本发明的生产工艺流程如下：
本发明无水乙醇生产工艺所使用的设备包括：粗馏塔、精馏塔、回收塔、分子筛吸附分离装置、粗馏塔废槽泵、一级预热器、精馏塔塔顶冷凝器、精馏塔回流罐、二级预热器、三级预热器、淡酒罐、淡酒泵、淡酒预热器、废水闪蒸罐、闪蒸罐再沸器、再生冷凝器。
从发酵工段来的成熟醪（乙醇体积含量为8-15%）经与精馏塔酒汽（一级预热器）、粗馏塔废醪液（二级预热器）和成品无水酒精（三级预热器）预热后进入粗馏塔，粗馏塔塔釜排出的废醪液经与成熟醪换热后进入废水处理系统，粗馏塔塔顶的粗酒汽直接进入精馏塔。控制粗馏塔塔顶绝压0.13-0.15MPa，塔顶温度95-105℃，塔底温度：105-115℃。粗馏塔的供热一部分由蒸汽直接供热，一部分由废水闪蒸罐闪蒸的二次蒸汽来供热，其中二次蒸汽的用量占粗馏塔所需总蒸汽量的65-75%。
精馏塔在常压下操作，采用粗馏塔塔顶粗酒汽为进料，进料层附近采出富含杂醇油的酒精经冷却后进入杂醇油分离器处理。精馏塔塔釜得到的淡酒经淡酒罐收集后作为回收塔的进料，分子筛吸附分离装置产生的淡酒进入淡酒罐，精馏塔塔顶酒汽经与成熟醪预热器（一级预热器）换热后和冷凝器冷凝后回流。控制精馏塔塔顶绝压0.10-0.12MPa，塔顶温度75-85℃，塔底温度85-95℃。
淡酒罐收集的淡酒来自：精馏塔塔釜得到的淡酒；杂醇油分离器处理后得到的淡酒；以及分子筛吸附分离装置产生的淡酒。
回收塔采用正压操作，控制回收塔塔顶绝压0.48-0.52MPa，塔顶温度120-130℃，塔底温度150-160℃，采用淡酒罐中的淡酒作为回收塔进料。淡酒罐中的淡酒通过泵送入淡酒预热器中，预热后进入回收塔。回收塔进料层附近采出富含杂醇油的酒精经冷却后进入杂醇油分离器处理，分离掉杂醇油后，产生的淡酒返回淡酒罐。从回收塔塔顶采出成品酒汽进入分子筛吸附分离装置制得无水乙醇，剩余部分塔顶酒汽通过闪蒸罐再沸器和废水闪蒸罐换热，闪蒸罐产生的二次蒸汽进入粗馏塔提供热量。冷凝后的酒液回流。回收塔的热负荷由生蒸汽直接提供。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
1、本发明无水乙醇的生产方法所使用的设备包括粗馏塔、精馏塔、回收塔、淡酒罐、废水闪蒸罐、闪蒸罐再沸器和分子筛吸附分离装置。通过回收塔气相采酒、粗馏塔采用蒸汽直接供热和废水闪蒸罐二次汽供热二种供热方式、回收塔直接通入蒸汽供热的节能方案。相对于传统的两塔（无回收塔）常压无水乙醇生产流程而言，由于精馏塔不再控制塔底跑酒，同时考虑了系统内的各级能量优化配置，从而实现系统节能的目的，整个系统的蒸汽单耗为1.8吨蒸汽/吨无水乙醇产品，与传统的工艺相比可节省蒸汽和循环水达20%以上。
2、基于粗馏塔和回收塔两塔供热的蒸馏节能工艺，粗馏塔的供热一部分由蒸汽直接供热，一部分由废水闪蒸罐闪蒸的二次蒸汽进入粗馏塔塔釜进行供热，其中二次蒸汽的用量占粗馏塔所需总蒸汽量的65-75%；回收塔的热负荷由生蒸汽直接提供。精馏塔塔顶酒汽和粗塔废糟液预热成熟醪。
3、进入分子筛吸附分离装置的乙醇料液为回收塔的塔顶酒汽，脱水效果更好。分子筛对乙醇液相的处理能力要弱于气相，因为在相同的条件下乙醇溶液的吸附热大约是乙醇蒸汽的2倍的原因，因此现有乙醇分子筛吸附装置都是将液相成品过热成气相后再进行吸附。本工艺采用回收塔的塔顶酒汽作为分子筛吸附分离装置的进料，不再需要分子筛再沸器来气化液相进料，节省了能量，又省去了一台固定设备的投资。
4、该系统可以方便的切换作为食用酒精生产工艺，生产食用酒精时，回收塔成品酒汽进入精馏塔，从精馏塔巴斯区采出液相成品，同时从精馏塔和回收塔顶冷凝液中采出部分工业酒精。生产无水乙醇时，精馏塔和回收塔都不采工业酒，仅从回收塔塔顶采出酒汽直接进料分子筛系统。因此，可根据生产需要，在食用酒精和无水乙醇两产品间灵活切换进行生产。
5、回收塔在绝压0.48-0.52MPa下运行，塔顶蒸汽供闪蒸罐再沸器作热源，闪蒸罐再沸器也相当于回收塔顶冷凝器，可节省固定投资，塔底废水经闪蒸罐闪蒸后直接供给粗馏塔作热源，闪蒸二次蒸汽的用量占粗馏塔所需总蒸汽量的65-75%。
6、通过系统各级能量优化配置，成熟醪一级预热器相当于精塔冷凝器、二级预热器相当于粗塔废水冷却器，三级预热器相当于成品冷却器、闪蒸罐再沸器相当于回收塔冷凝器。同时，因为采用吸收塔的塔顶酒汽作为分子筛系统的进料方式，省去了分子筛再沸器，减少了整个系统的固定设备投资。
附图说明
图1为本发明无水乙醇生产工艺流程示意图。
附图标记说明：
1、粗馏塔；2、精馏塔；3、回收塔；4、分子筛吸附分离装置；5、粗馏塔废槽泵；6、一级预热器；7、精馏塔塔顶冷凝器；8、精馏塔回流罐；9、二级预热器；10、三级预热器；11、淡酒罐；12、淡酒泵；13、淡酒预热器；14、废水闪蒸罐；15、闪蒸罐再沸器；16、再生冷凝器。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明做进一步的阐述。
参考图1，本发明实施例所述无水乙醇生产工艺所使用的设备包括：粗馏塔1、精馏塔2、回收塔3、分子筛吸附分离装置4、粗馏塔废槽泵5、一级预热器6、精馏塔塔顶冷凝器7、精馏塔回流罐8、二级预热器9、三级预热器10、淡酒罐11、淡酒泵12、淡酒预热器13、废水闪蒸罐14、闪蒸罐再沸器15、再生冷凝器16，各设备之间通过管线和阀门连接。
所述粗馏塔塔顶绝压0.13-0.15MPa，塔顶温度95-105℃，塔底温度：105-115℃；所述精馏塔塔顶绝压0.10-0.12MPa，塔顶温度75-85℃，塔底温度85-95℃；所述回收塔塔顶绝压0.48-0.52MPa，塔顶温度120-130℃，塔底温度150-160℃。
从发酵工段来的30℃含乙醇10%（V/V）的成熟醪经一级预热器6预热到50℃后，在二级预热器9中被粗馏塔废醪预热到75℃，再在三级预热器10中经分子筛成品预热到90℃后进入粗馏塔1，粗馏塔1塔釜排出的废醪经二级预热器9冷却后送至废水处理单元。粗馏塔1塔顶的粗酒汽直接进入精馏塔2。粗馏塔的供热一部分由蒸汽直接供热，一部分由废水闪蒸罐闪蒸的二次蒸汽来供热，其中二次蒸汽的用量占粗馏塔所需总蒸汽量的65-75%。
精馏塔2在常压下操作，采用粗馏塔塔顶粗酒汽为进料，进料层附近采出富含杂醇油的酒精经冷却后进入杂醇油分离器处理。精馏塔塔釜得到的淡酒经淡酒罐11收集后作为回收塔的进料，精馏塔塔顶酒汽经与成熟醪预热器（一级预热器6）换热后和冷凝器冷凝后回流。
淡酒罐11收集的淡酒来自：精馏塔塔釜得到的淡酒；杂醇油分离器处理后得到的淡酒；以及分子筛吸附分离装置产生的淡酒。
回收塔3采用正压操作，回收塔的回流比为3-4，采用淡酒罐中的淡酒作为回收塔进料。淡酒罐11中的淡酒通过泵送入淡酒预热器13中，预热后进入回收塔。回收塔进料层附近采出富含杂醇油的酒精经冷却后进入杂醇油分离器处理，分离掉杂醇油后，产生的淡酒返回淡酒罐。回收塔塔顶采出部分成品酒汽进入分子筛吸附分离装置4制得无水乙醇，剩余部分塔顶酒汽通过闪蒸罐再沸器15和废水闪蒸罐14换热，闪蒸罐产生的二次蒸汽进入粗馏塔1提供热量。冷凝后的酒液回流。回收塔的热负荷由生蒸汽直接提供。
生产食用酒精时，回收塔3成品酒汽进入精馏塔2，从精馏塔巴斯区采出液相成品，同时从精馏塔和回收塔顶冷凝液中采出部分工业酒精。
分子筛吸附分离装置吸附与解析时，系统的操作压力和温度如下：
吸附时绝压1.0～2.0atm，温度100～120℃；
解吸时绝压0.3～0.4atm，温度110～140℃。
本发明生产方法考虑了系统内的各级能量优化配置，从而实现系统节能的目的，整个系统的蒸汽单耗为1.8吨蒸汽/吨无水乙醇产品，与传统的工艺相比可节省蒸汽和循环水达20%以上。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (4)

1.一种无水乙醇的生产方法，其特征在于，该生产方法所使用的设备包括粗馏塔、精馏塔、回收塔、淡酒罐、废水闪蒸罐、闪蒸罐再沸器和分子筛吸附分离装置，各设备之间通过管线和阀门连接，所述粗馏塔塔顶绝压0.13-0.15MPa，塔顶温度95-105℃，塔底温度：105-115℃；所述精馏塔塔顶绝压0.10-0.12MPa，塔顶温度75-85℃，塔底温度85-95℃；所述回收塔塔顶绝压0.48-0.52MPa，塔顶温度120-130℃，塔底温度150-160℃。
2.根据权利要求1所述的无水乙醇的生产方法，其特征在于，进入所述分子筛吸附分离装置的乙醇料液为回收塔的塔顶酒汽。
3.根据权利要求1所述的无水乙醇的生产方法，其特征在于，进入所述粗馏塔的成熟醪由精馏塔的塔顶酒汽、粗馏塔的塔釜废醪液和分子筛吸附分离装置的成品无水乙醇预热。
4.根据权利要求1-3任一项所述的无水乙醇的生产方法，其特征在于，所述废水闪蒸罐产生的二次蒸汽作为粗馏塔的加热介质，所述二次蒸汽的用量占粗馏塔所需总蒸汽量的65-75%。
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