CN111072454B - 低压法双粗双精蒸馏生产燃料乙醇的系统及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了低压法双粗双精蒸馏生产燃料乙醇的系统，包括原料罐、负压醪塔、负压精塔、常压醪塔和高压精塔，原料罐与脱气罐的进口端连接，脱气罐的出口端与常压醪塔连接；脱气罐的出口端与负压醪塔连接，负压醪塔塔顶出口端与负压精塔的进口端连接，负压精塔塔顶出口端与负压精塔冷凝器连接，负压精塔冷凝器的出口端分别与负压精塔塔顶、高压精塔塔顶连接；粗酒罐的出口端与高压精塔的进口端连接，高压精塔塔顶出口端与分子筛吸附器连接，分子筛吸附器的出口端与成品冷却器连接。通过本发明实现低压法蒸馏，高压精塔内压力为0.22MPa，饱和蒸汽的压力为0.35MPa，极大的降低了饱和蒸汽的压力，使本发明蒸馏工艺、系统适应范围更广。
Description
技术领域
本发明涉及乙醇生产技术领域，具体涉及低压法双粗双精蒸馏生产燃料乙醇的系统及工艺。
背景技术
目前国内燃料乙醇生产中，蒸馏与脱水装置结合的工艺应用较多，全部为高压法蒸馏，高压法蒸馏的蒸馏设备需要的蒸汽压力较高，一般在0.7MPa以上，以保证高压精塔内的压力在0.5MPa以上。但目前国内一些大型燃料乙醇生产企业原有的发电锅炉压力低，不能满足该装置对蒸汽压力的需要，因此急需一种低压法蒸馏燃料乙醇的系统及工艺。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明的目的是提供低压法双粗双精蒸馏生产燃料乙醇的系统及工艺。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一方面，提供低压法双粗双精蒸馏生产燃料乙醇的系统，包括原料罐、负压醪塔、常压醪塔和高压精塔，还包括负压精塔，所述原料罐通过管路经醪液预热器与脱气罐的进口端连接，脱气罐的出口端通过管路经常压醪塔进料预热器后与常压醪塔顶部连接，常压醪塔的塔顶通过管路与负压醪塔再沸器形成闭合回路，所述负压醪塔再沸器的出口端通过管路连接粗酒罐；
脱气罐的出口端还通过管路与负压醪塔连接，所述负压醪塔塔顶出口端通过管路与负压精塔的进口端连接，脱气罐的出口端还通过管路经脱气冷凝器与负压精塔底部进口端连接；负压精塔塔顶出口端通过管路与负压精塔冷凝器连接，负压精塔冷凝器的出口端分别通过管路与负压精塔塔顶、高压精塔塔顶连接，负压精塔塔底出口端通过管路与粗酒罐连接；
所述粗酒罐的出口端通过管路经脱醛酒预热器与高压精塔的进口端连接，高压精塔塔顶的出口端通过与常压醪塔再沸器Ⅰ形成闭合回路，高压精塔塔顶出口端还通过管路与分子筛吸附器连接，分子筛吸附器的出口端通过管路经常压醪塔再沸器Ⅱ后与成品冷却器连接；高压精塔底部通过管路外接饱和蒸汽。
优选的，所述负压醪塔再沸器还通过管路与负压醪塔形成闭合回路，所述常压醪塔再沸器Ⅰ和常压醪塔再沸器Ⅱ分别通过管路与常压醪塔形成闭合回路。
优选的，高压精塔的底部出口端通过管路经脱醛酒预热器与污水处理系统连接，高压精塔的出口端还通过管路与杂醇油分离器连接。
优选的，所述负压精塔冷凝器与真空泵连接。负压醪塔与负压精塔中的负压是真空泵作用产生的。
优选的，所述醪液预热器包括依次串联的醪液一级预热器、醪液二级预热器和醪液三级预热器，原料罐通过管路与醪液一级预热器连接，醪液三级预热器通过管路与脱气罐的进口端连接。
优选的，常压醪塔塔底出口端通过管路顺序经常压醪塔进料预热器、醪液预热器后与酒糟处理系统连接。此处醪液预热器为醪液三级预热器。
优选的，负压醪塔塔底出口端通过管路经醪液预热器后与酒糟处理系统连接。此处醪液预热器醪液三级预热器。
优选的，分子筛吸附器的出口端通过管路顺序经常压醪塔再沸器Ⅱ、醪液预热器后与成品冷却器连接。此处醪液预热器为醪液二级预热器。
优选的，负压精塔塔顶出口端通过管路经醪液预热器后与负压精塔冷凝器连接。此处醪液预热器为醪液一级预热器。
本发明的第二方面，提供利用上述的系统生产燃料乙醇的方法，包括以下步骤：
(1)原料罐内的发酵成熟醪经过醪液预热器至65℃后进入脱气罐，成熟醪中的二氧化碳和部分低沸点杂质与发酵醪分离，含杂粗酒汽进入脱气冷凝器冷凝，冷凝液进入负压精塔底部，脱去气体的发酵醪进入脱气罐底部后，部分醪液通过自流管道流入负压醪塔，其余通过常压醪塔进料预热器预热后进入常压醪塔顶部；
(2)进入负压醪塔的脱气醪在负压醪塔中下行的同时被塔底上升的蒸汽加热，酒汽上行与废醪液分离，废醪在塔底排出；负压醪塔酒汽上升后，进入负压精塔底部；进入负压精塔后部分酒精蒸发后与塔顶回流液进行汽液传质交换，逐渐浓缩，至塔顶酒度为95％(v/v)以上，塔顶酒汽进入负压精塔冷凝器冷凝，冷凝液一部分回流入负压精塔，一部分进入高压精塔顶部，负压精塔底部的淡酒精进入粗酒罐；负压醪塔在负压-0.065MPa下工作的，负压精塔是在负压-0.07MPa下工作的，负压精塔塔底温度为60℃，负压精塔顶部温度为50℃；
(3)进入常压醪塔的脱气醪，入塔后在常压醪塔中下行的同时被塔底上升的蒸汽加热，酒汽上行与废醪液分离，废醪在塔底被排出；常压醪塔酒汽上行进入负压醪塔再沸器给负压醪塔加热，冷凝后的粗酒精进入粗酒罐；
(4)来自粗酒罐的粗酒精和淡酒精经预热后进入高压精塔中下部，入塔后部分酒精蒸发后与塔顶回流液进行汽液传质交换，逐渐浓缩，至塔顶酒度为95％(v/v)以上的酒精蒸汽，部分去分子筛吸附器吸附脱水，其余全部去常压醪塔再沸器Ⅰ加热常压醪塔，冷凝后全部回流，经分子筛吸附器脱水后的无水酒精蒸汽经过成品冷却器冷却得到燃料乙醇成品；
高压精塔是在正压下工作的，其工作压力为0.22MPa，饱和蒸汽的压力为0.35MPa，高压精塔塔底温度为136℃，高压精塔顶部温度为110℃。
优选的，所述负压醪塔塔底温度为80℃，负压醪塔顶部温度为65℃；常压醪塔是在常压下工作的，常压醪塔塔底温度为105℃，顶部温度为93℃。
优选的，负压醪塔中的废醪在塔底排出，进入醪液预热器预热原料后送去酒糟处理系统，此处醪液预热器为醪液三级预热器；常压醪塔中的废醪在塔底被排出，顺序进入常压醪塔进料预热器预热发酵醪，进入醪液预热器加热原料后送去酒糟处理系统；此处醪液预热器为醪液三级预热器。
优选的，步骤(4)中，经分子筛吸附器脱水后的无水酒精蒸汽顺序通过常压醪塔再沸器Ⅱ、醪液预热器冷凝后，再经过成品冷却器冷却得到燃料乙醇成品。
此处醪液预热器为醪液二级预热器，酒精蒸汽通过常压醪塔再沸器Ⅱ加热常压醪塔，通过醪液二级预热器加热原料。
优选的，原料罐内的发酵成熟醪经过醪液一级预热器预热至约45℃、醪液二级预热器预热至约48℃、醪液三级预热器预热至约65℃后进入脱气罐。
优选的，脱去气体的发酵醪进入脱气罐底部后，45％的醪液通过自流管道流入负压醪塔，55％的醪液通过常压醪塔进料预热器预热后进入常压醪塔顶部。
优选的，高压精塔塔釜废热水预热脱醛酒精后进入污水处理系统。
优选的，高压精塔内的中级杂质(杂醇油类)则在进料板以上几层板滞留，采出并冷却后进入杂醇油分离器分离杂醇油。
本发明的有益效果：
1、本发明配置有负压醪塔、负压精塔、常压醪塔、高压精塔、分子筛吸附器，综合控制各塔内的温度和压力，特别是加设负压精塔，负压精塔与各塔之间的连接关系以及控制负压精塔内部的压力和温度，实现低压法蒸馏，高压精塔内压力为0.22MPa，饱和蒸汽的压力为0.35MPa，极大的降低了饱和蒸汽的压力，使本发明蒸馏工艺和蒸馏系统适应范围更广。
2、本发明利用先进的多效热耦合蒸馏工艺，一塔进汽，四塔与分子筛吸附器同时工作，极大的降低了蒸汽消耗，1吨燃料乙醇消耗蒸汽1.2吨，比传统的分子筛吸附高压法蒸馏生产燃料乙醇低0.1吨。
3、本发明降低了常压醪塔底部酒糟温度，由原来的125℃降低至105℃左右，酒糟中的蛋白质不会发生美拉德反应，而且再沸器不结焦堵塞，无需停机清洗。
附图说明
图1为本发明流程图；
图中：1、原料罐，2、负压醪塔，3、负压精塔，4、常压醪塔，5、高压精塔，6、脱气罐，7、负压醪塔再沸器，8、粗酒罐，9、醪液一级预热器，10、醪液二级预热器，11、醪液三级预热器，12、常压醪塔进料预热器，13、酒糟处理系统，14、脱气冷凝器，15、负压精塔冷凝器，16、真空泵，17、脱醛酒预热器，18、常压醪塔再沸器Ⅰ，19、分子筛吸附器，20、常压醪塔再沸器Ⅱ，21、成品冷却器，22、杂醇油分离器，23、污水处理系统。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本申请的技术方案。
低压法双粗双精蒸馏生产燃料乙醇的系统包括原料罐1、负压醪塔2、负压精塔3、常压醪塔4和高压精塔5。所述原料罐1通过管路经醪液预热器与脱气罐6的进口端连接，脱气罐6的出口端通过管路经常压醪塔进料预热器12后与常压醪塔4顶部连接，常压醪塔4的塔顶通过管路与负压醪塔再沸器7形成闭合回路，所述负压醪塔再沸器7还通过管路与负压醪塔2形成闭合回路。所述负压醪塔再沸器7的出口端通过管路连接粗酒罐8。
所述醪液预热器包括依次串联的醪液一级预热器9、醪液二级预热器10和醪液三级预热器11。原料罐1通过管路与醪液一级预热器9连接，醪液三级预热器11通过管路与脱气罐6的进口端连接。
常压醪塔4塔底出口端通过管路顺序经常压醪塔进料预热器12、醪液三级预热器11后与酒糟处理系统13连接。
脱气罐6的出口端还通过管路与负压醪塔2连接，所述负压醪塔2塔顶出口端通过管路与负压精塔3的进口端连接，负压醪塔2塔底出口端通过管路经醪液三级预热器11后与酒糟处理系统13连接。脱气罐6的出口端还通过管路经脱气冷凝器14与负压精塔3底部进口端连接。
负压精塔3塔顶出口端通过管路经醪液一级预热器9后与负压精塔冷凝器15连接，负压精塔冷凝器15的出口端分别通过管路与负压精塔3塔顶、高压精塔5塔顶连接。所述负压精塔冷凝器15与真空泵16连接，负压醪塔2与负压精塔3中的负压是真空泵16作用产生的。负压精塔3塔底出口端通过管路与粗酒罐8连接。
所述粗酒罐8的出口端通过管路经脱醛酒预热器17与高压精塔5的进口端连接，高压精塔5塔顶的出口端通过与常压醪塔再沸器Ⅰ18形成闭合回路，高压精塔5塔顶出口端还通过管路与分子筛吸附器19连接，分子筛吸附器19的出口端通过管路顺序经常压醪塔再沸器Ⅱ20、醪液二级预热器10后与成品冷却器21连接。所述常压醪塔再沸器Ⅰ18和常压醪塔再沸器Ⅱ20分别通过管路与常压醪塔4形成闭合回路。
高压精塔5的出口端通过管路与杂醇油分离器22连接，高压精塔5的出口端还通过管路经脱醛酒预热器17与污水处理系统23连接。高压精塔5底部通过管路外接饱和蒸汽，通过饱和蒸汽为高压精塔5提供热量。
本发明各塔的加热方式如下：
高压精塔5采用饱和蒸汽直接加热；
高压精塔5塔顶酒汽一部分通过常压醪塔再沸器Ⅰ18供热常压醪塔4；
高压精塔5塔顶酒汽另一部分经分子筛吸附器19脱水，经脱水后的无水酒精蒸汽通过常压醪塔再沸器Ⅱ20供热常压醪塔4；
负压醪塔2塔顶粗酒汽直接进入负压精塔3底部为负压精塔3供热。
利用上述系统生产燃料乙醇的工艺方法，包括以下步骤：
(1)原料罐1内的发酵成熟醪经过醪液一级预热器9预热至约45℃、醪液二级预热器10预热至约48℃、醪液三级预热器11预热至约65℃后进入脱气罐6，成熟醪中的二氧化碳和部分低沸点杂质与发酵醪分离，含杂粗酒汽进入脱气冷凝器14冷凝，冷凝液进入负压精塔3底部，脱去气体的发酵醪进入脱气罐6底部后，部分醪液(约45％)通过自流管道流入负压醪塔2，其余(约55％)通过常压醪塔进料预热器12预热后进入常压醪塔4顶部；
(2)进入负压醪塔2的脱气醪在负压醪塔2中下行的同时被塔底上升的蒸汽加热，酒汽上行与废醪液分离，废醪在塔底排出，进入醪液三级预热器11预热原料后送去酒糟处理系统13；负压醪塔2酒汽上升后，进入负压精塔3底部；进入负压精塔3后部分酒精蒸发后与塔顶回流液进行汽液传质交换，逐渐浓缩，至塔顶酒度为95％(v/v)以上，塔顶酒汽首先进入醪液一级预热器9和负压精塔冷凝器15冷凝，冷凝液一部分回流入负压精塔3，一部分进入高压精塔5顶部，塔顶酒汽在醪液一级预热器9中冷凝的同时预热成熟醪，负压精塔3底部的淡酒精进入粗酒罐8；
负压醪塔2在负压-0.065MPa下工作的，负压精塔3是在负压-0.07MPa下工作的，负压是通过真空泵16作用产生的。负压醪塔2塔底温度为80℃，负压醪塔2顶部温度为65℃；负压精塔3塔底温度为60℃，负压精塔3顶部温度为50℃；
(3)进入常压醪塔4的脱气醪，入塔后在常压醪塔4中下行的同时被塔底上升的蒸汽加热，酒汽上行与废醪液分离；废醪在塔底被排出，顺序进入常压醪塔进料预热器12预热发酵醪，进入醪液三级预热器11加热原料后送去酒糟处理系统13；常压醪塔4酒汽上行进入负压醪塔再沸器7给负压醪塔2加热，冷凝后的粗酒精进入粗酒罐8；
常压醪塔4是在常压下工作的，常压醪塔4塔底温度为105℃，顶部温度为93℃。
(4)来自粗酒罐8的粗酒精和淡酒精经脱醛酒预热器17预热后进入高压精塔5中下部，入塔后部分酒精蒸发后与塔顶回流液进行汽液传质交换，逐渐浓缩，至塔顶酒度为95％(v/v)以上的酒精蒸汽，部分去分子筛吸附器19吸附脱水，其余全部去常压醪塔再沸器Ⅰ18加热常压醪塔4，冷凝后全部回流，高压精塔5塔釜废热水预热脱醛酒精后进入污水处理系统23；经分子筛吸附器19脱水后的无水酒精蒸汽顺序通过常压醪塔再沸器Ⅱ20、醪液二级预热器10冷凝后，再经过成品冷却器21冷却得到燃料乙醇成品；
酒精蒸汽通过常压醪塔再沸器Ⅱ20加热常压醪塔4，通过醪液二级预热器10加热原料。高压精塔5内的中级杂质(杂醇油类)则在进料板以上几层板滞留，采出并冷却后进入杂醇油分离器22分离杂醇油。
高压精塔5是在正压下工作的，其工作压力为0.22MPa，饱和蒸汽的压力为0.35MPa，高压精塔5塔底温度为136℃，高压精塔5顶部温度为110℃。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (3)
1.利用低压法双粗双精蒸馏系统生产燃料乙醇的方法，其特征在于，所述低压法双粗双精蒸馏系统包括原料罐(1)、负压醪塔(2)、常压醪塔(4)和高压精塔(5)，其特征在于：还包括负压精塔(3)，所述原料罐(1)通过管路经醪液预热器与脱气罐(6)的进口端连接，脱气罐(6)的出口端通过管路经常压醪塔进料预热器(12)后与常压醪塔(4)顶部连接，常压醪塔(4)的塔顶通过管路与负压醪塔再沸器(7)形成闭合回路，所述负压醪塔再沸器(7)的出口端通过管路连接粗酒罐(8)；
脱气罐(6)的出口端还通过管路与负压醪塔(2)连接，所述负压醪塔(2)塔顶出口端通过管路与负压精塔(3)的进口端连接，脱气罐(6)的出口端还通过管路经脱气冷凝器(14)与负压精塔(3)底部进口端连接；负压精塔(3)塔顶出口端通过管路与负压精塔冷凝器(15)连接，负压精塔冷凝器(15)的出口端分别通过管路与负压精塔(3)塔顶、高压精塔(5)塔顶连接，负压精塔(3)塔底出口端通过管路与粗酒罐(8)连接；
所述粗酒罐(8)的出口端通过管路经脱醛酒预热器(17)与高压精塔(5)的进口端连接，高压精塔(5)塔顶的出口端通过与常压醪塔再沸器Ⅰ(18)形成闭合回路，高压精塔(5)塔顶出口端还通过管路与分子筛吸附器(19)连接，分子筛吸附器(19)的出口端通过管路经常压醪塔再沸器Ⅱ(20)后与成品冷却器(21)连接；高压精塔(5)底部通过管路外接饱和蒸汽；
所述负压醪塔再沸器(7)还通过管路与负压醪塔(2)形成闭合回路，所述常压醪塔再沸器Ⅰ(18)和常压醪塔再沸器Ⅱ(20)分别通过管路与常压醪塔(4)形成闭合回路；
高压精塔(5)的底部出口端通过管路经脱醛酒预热器(17)与污水处理系统(23)连接，高压精塔(5)的出口端还通过管路与杂醇油分离器(22)连接；
所述负压精塔冷凝器(15)与真空泵(16)连接；
所述醪液预热器包括依次串联的醪液一级预热器(9)、醪液二级预热器(10)和醪液三级预热器(11)，原料罐(1)通过管路与醪液一级预热器(9)连接，醪液三级预热器(11)通过管路与脱气罐(6)的进口端连接；
常压醪塔(4)塔底出口端通过管路顺序经常压醪塔进料预热器(12)、醪液预热器后与酒糟处理系统(13)连接；
所述方法包括以下步骤：
(1)原料罐(1)内的发酵成熟醪经过醪液预热器至65℃后进入脱气罐(6)，成熟醪中的
二氧化碳和部分低沸点杂质与发酵醪分离，含杂粗酒汽进入脱气冷凝器(14)冷凝，冷凝液进入负压精塔(3)底部，脱去气体的发酵醪进入脱气罐(6)底部后，部分醪液通过自流管道流入负压醪塔(2)，其余通过常压醪塔进料预热器(12)预热后进入常压醪塔(4)顶部；
(2)进入负压醪塔(2)的脱气醪在负压醪塔(2)中下行的同时被塔底上升的蒸汽加热，酒汽上行与废醪液分离，废醪在塔底排出；负压醪塔(2)酒汽上升后，进入负压精塔(3)底部；进入负压精塔(3)后部分酒精蒸发后与塔顶回流液进行汽液传质交换，逐渐浓缩，至塔顶酒度为95％(v/v)以上，塔顶酒汽进入负压精塔冷凝器(15)冷凝，冷凝液一部分回流入负压精塔(3)，一部分进入高压精塔(5)顶部，负压精塔(3)底部的淡酒精进入粗酒罐(8)；负压醪塔(2)在负压-0.065MPa下工作的，负压精塔(3)是在负压-0.07MPa下工作的，负压精塔(3)塔底温度为60℃，负压精塔(3)顶部温度为50℃；
(3)进入常压醪塔(4)的脱气醪，入塔后在常压醪塔(4)中下行的同时被塔底上升的蒸汽加热，酒汽上行与废醪液分离，废醪在塔底被排出；常压醪塔(4)酒汽上行进入负压醪塔再沸器(7)给负压醪塔(2)加热，冷凝后的粗酒精进入粗酒罐(8)；
(4)来自粗酒罐(8)的粗酒精和淡酒精经预热后进入高压精塔(5)中下部，入塔后部分
酒精蒸发后与塔顶回流液进行汽液传质交换，逐渐浓缩，至塔顶酒度为95％(v/v)以上的酒精蒸汽，部分去分子筛吸附器(19)吸附脱水，其余全部去常压醪塔再沸器Ⅰ (18)加热常压醪塔(4)，冷凝后全部回流，经分子筛吸附器(19)脱水后的无水酒精蒸汽经过成品冷却器(21)冷却得到燃料乙醇成品；
高压精塔(5)是在正压下工作的，其工作压力为0.22MPa，饱和蒸汽的压力为0.35MPa，高压精塔(5)塔底温度为136℃，高压精塔(5)顶部温度为110℃；
所述负压醪塔(2)塔底温度为80℃，负压醪塔(2)顶部温度为65℃；常压醪塔(4)是在常压下工作的，常压醪塔(4)塔底温度为105℃，顶部温度为93℃。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：负压醪塔(2)中的废醪在塔底排出，进入醪液预热器预热原料后送去酒糟处理系统(13)；常压醪塔(4)中的废醪在塔底被排出，顺序进入常压醪塔进料预热器(12)预热发酵醪，进入醪液预热器加热原料后送去酒糟处理系统(13)。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤(4)中，经分子筛吸附器(19)脱水后的无水酒精蒸汽顺序通过常压醪塔再沸器Ⅱ (20)、醪液预热器冷凝后，再经过成品冷却器(21)冷却得到燃料乙醇成品。
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