双粗塔生产优级酒精的差压蒸馏节能装置及其生产工艺

于长常  ,刘立明 ,安晓峰

摘要：随着我国科技的迅猛发展，我国的酒精生产规模不断扩大，生产工艺也在现代化技术的推动下不断的完善，酒精产品的质量也获得了一定的提高。但现阶段，我国酒精行业当中的成本能耗依旧偏高，在节能减排的倡导下，双粗塔差压蒸馏节能装置应运而生，该工艺能够有效的在酒精生产过程中降低能耗，提高酒精质量。

关键词：粗双塔；差压蒸馏；优质酒精生产；技能装置；生产工艺

酒精作为重要的工业原料，被广泛的应用于国防工业、医疗卫生、食品工业、燃料乙醇等工业生产当中，随着我国食用酒精标准的进一步提高，如何在节能减排的前提下生产优质酒精是现阶段酒精生产需要关注的重点问题。随着双粗塔差压蒸馏节能装置的使用，现阶段试验表明，该生产工艺能够将能量消耗降低到1.8t蒸汽/t成品酒精，循环水消耗可降低到80t/t成品酒精，比目前仅配备单粗塔的五塔差压生产有机食用酒精的蒸馏工艺节能越20%[1]。

一、差压蒸馏法

差压蒸馏法的应用是生产酒精技术不断发展进步的重要体现，要想酒精里面的乙醇浓度够高，就需要在蒸馏过程中将其与杂质分离的彻底一些[2]。

差压蒸馏是根据多效蒸馏的原理，把各座塔有机地结合在一起。各座塔在不同压力下工作，利用高压塔塔顶待冷凝的酒精蒸汽作为低压塔的驱动热源，并在低压塔的再沸器中被冷凝，节约了蒸汽和冷凝水。科学的利用差压蒸馏法可以比使用常压蒸馏法节约40-50%的蒸汽、30%以上的冷凝水以及15%以上的酒糟排放量。

差压蒸馏的基础理论可以从两方面进行分析：从热力学分析来看，在蒸馏的过程中，热能能够被充分的回收利用，有效的减少了蒸馏过程本身需要的热量，提高了蒸馏系统的热力学效率；从多效蒸馏的原理来看，多效蒸馏通过多塔代替单塔的形式，使各塔在不同的压力下工作，前一效压力高于后一效的压力，前一效塔顶蒸汽冷凝温度略高于后一效塔釜液体的沸腾温度。该原理有效的利用了固定冷、热介质之间的过剩温差，使得总能量逐塔、逐级降低，充分利用了各级品位的能量，有效的降低了能量的损失，提高了热力学效率。而差压蒸馏就是多效蒸馏的延伸和发展。

二、差压蒸馏节能装置

高志贵在《双粗塔生产优级酒精的差压蒸馏节能装置及其生产工艺》一文中描写的双粗塔差压蒸馏节能装置为五塔二级差压蒸馏节能装置，该装置包含了粗镏塔、水洗塔、精馏塔、甲醇塔以及回收塔五部分，以及在装置中必不可少的醪液预热器、粗酒罐和冷凝器等。其主要的节能装置示意图如图1所示：

图1：五塔二级差压蒸馏节能装置

在该装置中，粗镏塔的主要作用是将发酵成熟醪中的酒精进行分离，同时随着酒精的挥发，粗镏塔的塔顶会出现低沸点的杂质以及一部分水，而沸点较高的杂质、固形物和大部分水将会组成酒精废槽液，并通过粗镏塔的塔釜排出。

水洗塔的主要作用是为了清洗除去酒精中难以分离的头级杂质和中级杂质，运用加水稀释萃取蒸馏的方式，对来自粗镏塔和回收塔的高浓度粗酒精进行水洗。头级杂质主要是指精馏系数始终大于1的杂质，其在塔内的运动方向使向上的，在塔顶的头级杂质浓度最高；而中级杂质是指精馏系数约等于1的杂质，由于其是在成品酒精采出口部位浓缩而成的，因此很难和酒精分离，需要水洗塔进行水洗工作。

在双粗塔差压蒸馏工艺中，精馏塔采用一次蒸汽加热。其主要作用是将水洗塔未能排净的杂质进行排除，直到将酒精浓缩到95.5%以上并进行废水排除的工作。

甲醇塔的主要作用是去除酒精半成品中的甲醇。由于在塔顶聚集了大量的甲醇，因此想要去除甲醇需要运用到塔顶回流技术，采出部分工业酒精进行甲醇的去除工作。

回收塔的主要作用是为了提高优质酒精的准备产率，其将杂醇油含量较多的低酒度杂酒进行蒸馏浓缩，并去除其中的杂醇油，之后将塔顶采出的高浓度酒精送回水洗塔，由水洗塔再次进行水洗工作，去除其中杂质，并通过这样的重复水洗工作提高优质酒精的质量。

三、差压蒸馏节能装置生产工艺

差压蒸馏节能装置的使用需要一定的理论依据。在进行差压蒸馏的试验过程中，相关人员发现酒精发酵液进行差压蒸馏具有以下特点：首先，酒精发酵液不论在加压和减压下蒸馏，汽相中的易挥发组分的浓度均高于液相，其浓度和常压蒸馏相近；其次，当液相浓度较低时，减压蒸馏的汽相中易挥发组分，略低于常压蒸馏的汽相中易挥发组分，加压蒸馏时，汽相中易挥发组分，略高于常压蒸馏的汽相中易挥发组分；当液相浓度较高时，减压蒸馏的汽相中易挥发组分略高于常压蒸馏的汽相中易挥发组分，加压蒸馏时的汽相中易挥发组分，略低于常压蒸馏的汽相中易挥发组分。由此可见，在酒精蒸馏系统中，若是设有两座或两座以上的蒸馏塔都可以采用差压蒸馏的方式。

在差压蒸馏节能装置中，其成产工艺要注意对粗镏塔和精馏塔的压力控制。在精馏塔塔顶要采用常压操作，在精馏塔的操作过程中，回流是其能够稳定操作的必要条件，回流比又直接的影响到蒸馏的能耗。若是对精馏塔塔顶进行加压，想要保证其与常压蒸馏条件下生产出相同规格的酒精，那便要增加回流比，一旦回流比增加，蒸馏的能耗也会随之增加。因此，进行蒸馏操作的工作人员一定要保证精馏塔塔顶处于常压状态。

对粗镏塔要进行减压操作，在差压蒸馏系统中，受热一侧常采用减压操作，以此来减少精馏塔的符合，进而减少回流比。除此之外，在减压的条件下，杂质对酒精的相对挥发系数增大，乙醛和甲醇更容易在粗镏塔的塔顶浓缩段进行聚集。因此，对粗镏塔塔顶实施减压操作，不仅有节能的效果，还能够提高杂质的去除率。

除此之外，由于在酒精差压蒸馏中，是将一个塔的再沸器与另一个塔的冷凝器合并在一起并组成一个耦联系统，相连的两个塔之间存在着动态过程并相互影响，加大了技术人员过程控制的难度。虽然实现了节能降耗的目标，但是需要有专业的技术人员对该问题进行进一步的研究，也可运用自动控制技术。

根据全国食品工业标准化技术委员会、国家卫生和计划生育委员会以及国家食品药品监督管理总局对食用酒精要求，可使用的优质酒精应当是外观透明无色，滋味纯净微甜，且酒精含量要大于等于95.5，其他杂质的含量也有具体的要求，例如甲醇要小于等于50[3-4]。通过专业人员的不断研究发现，双粗塔差压蒸馏节能装置生产出的酒精质量已经符合了相关的要求，并在酒精生产过程中，其清洁生产标准符合酒精制造业能源利用标准的一级要求。由此可见差压蒸馏节能装置的使用对于酒精制造业具有深远的影响。

结束语：

酒精蒸馏装置的成功改造，为酒精生产提供了有效的帮助，能够进一步促进我国国民经济的高速发展[5]。双粗塔差压蒸馏的生产工艺，能够充分利用第一粗镏塔及回收塔塔顶的酒精蒸汽，并将其作为下一阶粗镏塔的驱动热源，采用多效蒸馏的原理，不仅降低了有效能的损失，提高了热力学效率，同时促进了优质酒精的生产工艺发展，有利于推动酒精蒸馏技术的进一步完善。

参考文献：

[1]高志贵. 双粗塔生产优级酒精的差压蒸馏节能装置及其生产工艺[J]. 山东化工,2019,48(15):127-128.

[2]张昊,王德宇,张庆军,王继富. 酒精蒸馏节能技术的推广应用探析[J]. 现代食品,2017,(13):7-9.

[3]全国食品工业标准化技术委员会．GB10343－2008食用酒精［S］.北京:中国标准出版社，2009．

[4]国家卫生和计划生育委员会，国家食品药品监督管理总局．GB31640－2016食品安全国家标准食用酒精［S］.北京:中国标准出版社，2016．

[5]董守亮,陈文秀,郭斌,杨鹏飞. 酒精蒸馏装置的技术改造[J]. 化工管理,2017,(33):111.