CN110396039A - 一种燃料乙醇节能蒸馏装置和工艺 - Google Patents

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谢荣华
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姜新春
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陆树浩
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Abstract

本发明公开了一种燃料乙醇节能蒸馏装置，包括粗馏塔、第一精馏塔、第二精馏塔、杂醇油分离器、蒸汽发生器、分子筛脱水系统和收集装置，本发明优化了能量耦合方式，第一精馏塔由来自蒸汽发生器的一次蒸汽供热，第二精馏塔由第一精馏塔的塔顶酒汽间接供热，而粗馏塔由第一精馏塔的塔顶酒汽、汽凝水闪蒸汽及分子筛脱水系统的酒汽、蒸发汁汽等间接供热，节省了蒸汽的用量。

Description

一种燃料乙醇节能蒸馏装置和工艺
技术领域
本发明涉及蒸馏技术领域，具体涉及一种燃料乙醇节能蒸馏装置和工艺。
背景技术
目前燃料乙醇，即无水酒精的蒸馏提纯，主要用传统差压蒸馏工段，一般使用一次水蒸汽为主供热源；蒸馏多采用工段内部多塔差压蒸馏作为主要节能技术手段，而工厂蒸馏脱水工段间质能传递互相分割，未能形成一个完整优化的能量利用体系。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种以压缩蒸汽和差压蒸馏所产生的热汽供热的，节省能源的燃料乙醇节能蒸馏装置和工艺。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种燃料乙醇节能蒸馏装置，包括粗馏塔、第一精馏塔、第二精馏塔、杂醇油分离器、蒸汽发生器、分子筛脱水系统和收集装置，粗馏塔、第一精馏塔和第二精馏塔均设有再沸器，粗馏塔的再沸器分别与第二精馏塔的塔顶和分子筛脱水系统连接，第一精馏塔的再沸器与蒸汽发生器连接，第二精馏塔的再沸器与第一精馏塔连接；粗馏塔的进料口与醪液罐的出料口连接，粗馏塔的塔顶与第一精馏塔的进料口连接；第一精馏塔的塔顶与第二精馏塔的进料口连接，第二精馏塔的塔顶还与分子筛脱水系统连接；第一精馏塔和第二精馏塔均与杂醇油分离器连接；分子筛脱水系统设有再沸器和冷凝器，分子筛脱水系统上的再沸器与冷凝器连接，冷凝器的出口端与收集装置连接。
进一步，所述分子筛脱水系统包括至少两个分子筛塔，第一个的分子筛塔的底部与第二精馏塔的塔顶连接，相邻的两个分子筛塔之间上部和底部连接，最后一个的分子筛塔的上部与分子筛脱水系统的再沸器连接。特别地，可以设置有六个分子筛塔，第一个分子筛塔的上部与第二个分子筛塔的底部连接，第二个分子筛塔的上部与第三个分子筛的底部连接，以此类推，直至酒汽从最后一个分子筛塔的上部排出，每个分子筛塔是通过调整压力、温度和流速以完成吸水和再生的。当分子筛塔由吸水转为再生时，顶部的进口压力缓慢下降；分子筛塔切换后，作为具有脱水功能的分子筛塔“压力上升”到分子筛吸水时的压力，相邻一个分子筛塔在负压条件下压力降低至分子筛塔自身的脱水压力，这样分子筛塔能够自身不断地重复吸水和再生的循环。
再进一步，还包括原料酒汽过热器，原料酒汽过热器设置在第二精馏塔的塔顶与分子筛脱水系统之间。
进一步，所述收集装置包括成品暂贮罐、成品冷却器和成品计量罐，冷凝器的出料口和成品暂贮罐的进料口连接，成品暂贮罐的的出料口通过泵与成品冷却器连接，成品冷却器与成品计量罐连接。
再进一步，还包括再生酒汽过热器、分子筛吸附床、再生酒汽冷凝器和淡酒暂贮罐，分子筛脱水系统的出料口与再生酒汽过热器的进料口，再生酒汽过热器的出料口还与分子筛吸附床的进料口连接，再生酒汽冷凝器的进料口与分子筛吸附床的出料口连接，再生酒汽冷凝器的出料口与淡酒暂贮罐的进料口连接。
进一步，还包括醪液预热器、脱气塔和冷凝器，醪液罐的出料口与醪液预热器的进料口连接，醪液预热器的出料口与脱气塔的进料口连接，脱气塔的出料口与粗馏塔的进料口连接；粗馏塔的塔顶、醪液预热器和冷凝器从前到后依次连接，冷凝器的出料口分别与第一精馏塔的进料口和第二精馏塔的进料口连接。
更进一步，所述粗馏塔包括第一粗馏塔和第二粗馏塔，脱气塔的出料口分别与第一粗馏塔的进料口和第二粗馏塔的进料口连接；第一粗馏塔的塔顶和第二粗馏塔的塔顶均与醪液预热器连接。
燃料乙醇节能蒸馏装置的生产工艺，包括以下步骤：
S1成熟醪液从醪液罐的出料口经醪液预热装置预热后进入脱气塔脱出杂气，脱气塔的塔顶的粗酒汽为醪液供汽供热源，醪液冷凝后分为两部分，一部分进入到第一粗馏塔，另一部分进入到第二粗馏塔，第一粗馏塔的塔顶酒汽和第二粗馏塔的塔顶酒汽经醪液预热器装置后，再经过冷凝器冷凝得到粗酒，粗酒经预热后分别进入第一精馏塔的中部和第二精馏塔的中部；
S2蒸汽发生器为第一精馏塔提供热源，从第一精馏塔的塔顶取出酒汽进入第二精馏塔，第二精馏塔的塔顶取出酒汽分为两部分，一部分分别进入第一粗馏塔的再沸器和第二粗馏塔的再沸器，为第一粗馏塔的再沸器和第二粗馏塔的再沸器提供热源；一部分进入分子筛脱水系统对酒汽进行脱水，第一精馏塔和第二精馏塔采出的杂醇油乙醇送去杂醇油分离器处理，除去杂醇油后的乙醇又重新回到第一精馏塔和第二精馏塔；汽凝水经过闪蒸后进入蒸汽发生器；
S3来自第二精馏塔的塔顶酒汽通过原料酒汽过热器过热处理后，在适当压力下进入第一个的分子筛塔的底部，酒汽向上运动，酒汽一边进入，一边脱水，然后酒汽从第一个分子筛塔的上部进入到第二个分子筛塔的底部，再从第二个分子筛塔的上部进入到第三个分子筛塔的底部，以此类推，直至大部分酒汽从最后一个分子筛塔的上部中排出，并进入分子筛脱水系统的再沸器后，再进入冷凝器冷凝得到冷凝液，冷凝液被收集到成品暂贮罐中，再由泵送到成品冷却器进行冷却，冷却降温后得到成品无水乙醇，送到成品计量罐收集。而其余部分的酒汽从最后一个分子筛塔的上部排出后，用于分子筛脱水系统的分子筛脱水再生；
S4另一小部分脱水后乙醇蒸汽从最后一个分子筛塔的上部进入再生酒汽过热器进行过热处理，然后进入分子筛吸附床解吸分子筛的水分，并将水分带到再生酒汽冷凝器进行冷凝后得到冷凝液，冷凝液回到淡酒暂贮罐中，淡酒暂贮罐中的淡酒可以回到第一精馏塔或第二精馏塔中进行重新蒸馏处理。
本发明的有益技术效果：
优化了能量耦合方式，第一精馏塔由来自蒸汽发生器的一次蒸汽供热，第二精馏塔由第一精馏塔的塔顶酒汽间接供热，而粗馏塔由第一精馏塔的塔顶酒汽、汽凝水闪蒸汽及分子筛脱水系统的酒汽、蒸发汁汽等间接供热，节省了蒸汽的用量。
附图说明
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明作进一步的描述，需要说明的是，以下实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于本实施例。
一种燃料乙醇节能蒸馏装置，包括粗馏塔、第一精馏塔、第二精馏塔、杂醇油分离器、蒸汽发生器、分子筛脱水系统和收集装置，粗馏塔、第一精馏塔和第二精馏塔均设有再沸器，粗馏塔的再沸器分别与第二精馏塔的塔顶和分子筛脱水系统连接，第一精馏塔的再沸器与蒸汽发生器连接，第二精馏塔的再沸器与第一精馏塔连接；粗馏塔的进料口与醪液罐的出料口连接，粗馏塔的塔顶与第一精馏塔的进料口连接；第一精馏塔的塔顶与第二精馏塔的进料口连接，第二精馏塔的塔顶还与分子筛脱水系统连接；第一精馏塔和第二精馏塔均与杂醇油分离器连接；分子筛脱水系统设有再沸器和冷凝器，分子筛脱水系统上的再沸器与冷凝器连接，冷凝器的出口端与收集装置连接。在本实施例中，蒸汽发生器可为锅炉。
进一步，所述分子筛脱水系统包括至少两个分子筛塔，第一个的分子筛塔的底部与第二精馏塔的塔顶连接，相邻的两个分子筛塔之间上部和底部连接，最后一个的分子筛塔的上部与分子筛脱水系统的再沸器连接。
在本实施例中，设置有六个分子筛塔，分子筛塔使用的分子筛规格为0.3nm级的合成沸石(内部孔径为0.3nm)。水分子直径为0.28nm，能够进入分子筛空心小球的内部，并吸咐在其上；而乙醇分子直径为0.4nm不能进入孔内，就从外面流出，直接通过分子筛塔而不被吸咐。第一个分子筛塔的上部与第二个分子筛塔的底部连接，第二个分子筛塔的上部与第三个分子筛的底部连接，以此类推，直至酒汽从最后一个分子筛塔的上部排出，每个分子筛塔是通过调整压力、温度和流速以完成吸水和再生的。当分子筛塔由吸水转为再生时，顶部的进口压力缓慢下降；分子筛塔切换后，作为具有脱水功能的分子筛塔“压力上升”到分子筛吸水时的压力，相邻一个分子筛塔在负压条件下压力降低至分子筛塔自身的脱水压力，这样分子筛塔能够自身不断地重复吸水和再生的循环。通常脱除气相原料(95％乙醇蒸汽)中的水份一个循环周期所需要的时间约3～15min。
再进一步，还包括原料酒汽过热器，原料酒汽过热器设置在第二精馏塔的塔顶与分子筛脱水系统之间。
进一步，所述收集装置包括成品暂贮罐、成品冷却器和成品计量罐，冷凝器的出料口和成品暂贮罐的进料口连接，成品暂贮罐的的出料口通过泵与成品冷却器连接，成品冷却器与成品计量罐连接。
再进一步，还包括再生酒汽过热器、分子筛吸附床、再生酒汽冷凝器和淡酒暂贮罐，分子筛脱水系统的出料口与再生酒汽过热器的进料口，再生酒汽过热器的出料口还与分子筛吸附床的进料口连接，再生酒汽冷凝器的进料口与分子筛吸附床的出料口连接，再生酒汽冷凝器的出料口与淡酒暂贮罐的进料口连接。
进一步，还包括醪液预热器、脱气塔和冷凝器，醪液罐的出料口与醪液预热器的进料口连接，醪液预热器的出料口与脱气塔的进料口连接，脱气塔的出料口与粗馏塔的进料口连接；粗馏塔的塔顶、醪液预热器和冷凝器从前到后依次连接，冷凝器的出料口分别与第一精馏塔的进料口和第二精馏塔的进料口连接。
更进一步，所述粗馏塔包括第一粗馏塔和第二粗馏塔，脱气塔的出料口分别与第一粗馏塔的进料口和第二粗馏塔的进料口连接；第一粗馏塔的塔顶和第二粗馏塔的塔顶均与醪液预热器连接。
燃料乙醇节能蒸馏装置的生产工艺，如图1所示，包括以下步骤：
S1成熟醪液从醪液罐的出料口经醪液预热装置预热后进入脱气塔脱出杂气，脱气塔的塔顶的粗酒汽为醪液供汽供热源，醪液冷凝后分为两部分，一部分进入到第一粗馏塔，另一部分进入到第二粗馏塔，第一粗馏塔的塔顶酒汽和第二粗馏塔的塔顶酒汽经醪液预热器装置后，再经过冷凝器冷凝得到粗酒，粗酒经预热后分别进入第一精馏塔的中部和第二精馏塔的中部；
S2蒸汽发生器为第一精馏塔提供热源，从第一精馏塔的塔顶取出酒汽进入第二精馏塔，第二精馏塔的塔顶取出酒汽分为两部分，一部分分别进入第一粗馏塔的再沸器和第二粗馏塔的再沸器，为第一粗馏塔的再沸器和第二粗馏塔的再沸器提供热源；一部分进入分子筛脱水系统对酒汽进行脱水，第一精馏塔和第二精馏塔采出的杂醇油乙醇送去杂醇油分离器处理，除去杂醇油后的乙醇又重新回到第一精馏塔和第二精馏塔；汽凝水经过闪蒸后进入蒸汽发生器；
S3来自第二精馏塔的塔顶酒汽(95％乙醇蒸汽)通过原料酒汽过热器过热处理后，在适当压力下进入第一个的分子筛塔的底部，酒汽向上运动，酒汽一边进入，一边脱水，然后酒汽从第一个分子筛塔的上部进入到第二个分子筛塔的底部，再从第二个分子筛塔的上部进入到第三个分子筛塔的底部，以此类推，直至大部分酒汽从最后一个分子筛塔的上部中排出，并进入分子筛脱水系统的再沸器后，再进入冷凝器冷凝得到冷凝液，冷凝液被收集到成品暂贮罐中，再由泵送到成品冷却器进行冷却，冷却降温后得到成品无水乙醇，送到成品计量罐收集。而其余部分的酒汽从最后一个分子筛塔的上部排出后，用于分子筛脱水系统的分子筛脱水再生；
S4另一小部分脱水后乙醇蒸汽从最后一个分子筛塔的上部进入再生酒汽过热器进行过热处理，然后进入分子筛吸附床解吸分子筛的水分，并将水分带到再生酒汽冷凝器进行冷凝后得到冷凝液，冷凝液回到淡酒暂贮罐中。淡酒暂贮罐中的淡酒可以回到第一精馏塔或第二精馏塔中进行重新蒸馏处理。
在本实施例中，各塔运行参数如下：
第一精馏塔的塔顶温度105～150℃，塔底温度125～180℃。
第二精馏塔的塔顶温度85～125℃，塔底温度100～150℃。
粗馏塔的塔顶温度65～95℃，塔底温度100～115℃，操作压力为－50～50kPa。
对于本领域的技术人员来说，可以根据以上的技术方案和构思，给出各种相应的改变和变形，而所有的这些改变和变形，都应该包括在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种燃料乙醇节能蒸馏装置，其特征在于，包括粗馏塔、第一精馏塔、第二精馏塔、杂醇油分离器、蒸汽发生器、分子筛脱水系统和收集装置，粗馏塔、第一精馏塔和第二精馏塔均设有再沸器，粗馏塔的再沸器分别与第二精馏塔的塔顶和分子筛脱水系统连接，第一精馏塔的再沸器与蒸汽发生器连接，第二精馏塔的再沸器与第一精馏塔连接；粗馏塔的进料口与醪液罐的出料口连接，粗馏塔的塔顶与第一精馏塔的进料口连接；第一精馏塔的塔顶与第二精馏塔的进料口连接，第二精馏塔的塔顶还与分子筛脱水系统连接；第一精馏塔和第二精馏塔均与杂醇油分离器连接；分子筛脱水系统设有再沸器和冷凝器，分子筛脱水系统上的再沸器与冷凝器连接，冷凝器的出口端与收集装置连接。
2.根据权利要求1所述的燃料乙醇节能蒸馏装置，其特征在于，所述分子筛脱水系统包括至少两个分子筛塔，第一个的分子筛塔的底部与第二精馏塔的塔顶连接，相邻的两个分子筛塔之间上部和底部连接，最后一个的分子筛塔的上部与分子筛脱水系统的再沸器连接。
3.根据权利要求1所述的燃料乙醇节能蒸馏装置，其特征在于，还包括原料酒汽过热器，原料酒汽过热器设置在第二精馏塔的塔顶与分子筛脱水系统之间。
4.根据权利要求1所述的燃料乙醇节能蒸馏装置，其特征在于，所述收集装置包括成品暂贮罐、成品冷却器和成品计量罐，冷凝器的出料口和成品暂贮罐的进料口连接，成品暂贮罐的的出料口通过泵与成品冷却器连接，成品冷却器与成品计量罐连接。
5.根据权利要求1所述的燃料乙醇节能蒸馏装置，其特征在于，还包括再生酒汽过热器、分子筛吸附床、再生酒汽冷凝器和淡酒暂贮罐，分子筛脱水系统的出料口与再生酒汽过热器的进料口，再生酒汽过热器的出料口还与分子筛吸附床的进料口连接，再生酒汽冷凝器的进料口与分子筛吸附床的出料口连接，再生酒汽冷凝器的出料口与淡酒暂贮罐的进料口连接。
6.根据权利要求1所述的燃料乙醇节能蒸馏装置，其特征在于，还包括醪液预热器、脱气塔和冷凝器，醪液罐的出料口与醪液预热器的进料口连接，醪液预热器的出料口与脱气塔的进料口连接，脱气塔的出料口与粗馏塔的进料口连接；粗馏塔的塔顶、醪液预热器和冷凝器从前到后依次连接，冷凝器的出料口分别与第一精馏塔的进料口和第二精馏塔的进料口连接。
7.根据权利要求6所述的燃料乙醇节能蒸馏装置，其特征在于，所述粗馏塔包括第一粗馏塔和第二粗馏塔，脱气塔的出料口分别与第一粗馏塔的进料口和第二粗馏塔的进料口连接；第一粗馏塔的塔顶和第二粗馏塔的塔顶均与醪液预热器连接。
8.如权利要求1－7任一所述的燃料乙醇节能蒸馏装置的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1成熟醪液从醪液罐的出料口进入到粗馏塔，粗馏塔的塔顶酒汽经冷凝后得到粗酒，粗酒分别进入第一精馏塔的中部和第二精馏塔的中部；
S2蒸汽发生器为第一精馏塔提供热源，从第一精馏塔的塔顶取出酒汽进入第二精馏塔，第二精馏塔的塔顶取出酒汽分为两部分，一部分进入粗馏塔的再沸器，为粗馏塔的再沸器提供热源；一部分进入分子筛脱水系统对酒汽进行脱水，第一精馏塔和第二精馏塔采出的杂醇油乙醇送去杂醇油分离器处理，除去杂醇油后的乙醇又重新回到第一精馏塔和第二精馏塔；汽凝水经过闪蒸后进入蒸汽发生器；
S3来自第二精馏塔的塔顶酒汽在在适当压力下进入分子筛脱水系统的底部，酒汽向上运动，酒汽一边进入，一边脱水，脱水后的大部分乙醇蒸汽在分子筛脱水系统的上部排出，其余的脱水乙醇蒸汽用于分子筛脱水系统的分子筛脱水再生。
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