专利名称：酒精五塔差压蒸馏装置及其工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种酒精生产工艺及其装置，尤其是涉及一种酒精生产的五塔差压蒸馏工艺及其装置。
背景技术：
酒精生产差压蒸馏技术是近年来酒精工业发展起来的蒸馏技术，现有主流的差压蒸馏技术，在《酒精与蒸馏酒工艺学》(--章克昌主编中国轻工业出版社2002年9月)、《新编酒精工艺学》(--2004年7月北京化学工业出版社大学教材出版中心出版)中均有详细论述。国内已有多家酒精厂采用五塔差压蒸馏流程。对于现有技术的五塔差压蒸馏工艺，一般都是粗馏塔在负压条件下，用精馏塔塔顶的正压酒气(二次蒸气)，去加热粗馏塔再沸器的循环物料；水洗塔是常压操作，其塔顶酒汽(二次蒸气)去给负压操作的甲醇塔再沸器供热。这样再次利用了精馏塔和水洗塔两塔的塔顶酒气(二次蒸气)的热能，达到节能蒸馏的效果，生产优级食用酒精耗蒸汽3.0～4.2t/t酒，比我国原有的传统常压蒸馏技术4.5～5.4t/t酒的汽耗已经进了一步。但距世界先进水平存在差距，仍有潜力可挖。另外，现有主流技术的粗馏塔再沸器经常发生结垢、沉淀、堵塞而停产维修，造成经济损失。
发明内容
本发明的目的是对现有的酒精五塔差压蒸馏装置作出改进，提供一种降低能耗、节约成本的酒精五塔差压蒸馏装置及其工艺。
为达到上述目的，本发明采用的技术解决方案为酒精五塔差压蒸馏装置，包括粗馏塔、精馏塔、水洗塔、甲醇塔和回收塔，其中精馏塔顶经管道分别与粗馏塔再沸器壳侧入口端和水洗塔再沸器壳侧入口端相连通，粗馏塔再沸器壳侧出口端和水洗塔再沸器壳侧出口端分别经管道与精馏塔回流泵入口端相连通；精馏塔底经管道与淡酒预热器的壳侧入口端相连通，淡酒预热器壳侧出口端经管道与余馏水泵入口端相连通，余馏水泵出口端经管道分别与粗酒预热器壳侧入口端和水洗塔上部进水口相连通；精馏塔再沸器蒸汽冷凝水出口端经管道与闪蒸罐入口端相连通，闪蒸罐顶经管道与水洗塔塔釜的上部相连通，闪蒸罐底经管道连通净热水回收系统；水洗塔顶经管道与甲醇塔再沸器壳侧入口端相连通，甲醇塔再沸器壳侧出口端经管道与水洗塔回流罐入口端相连通，水洗塔回流罐顶经管道与抽真空系统相连通，水洗塔回流罐底经管道与水洗塔回流泵入口端相连通，水洗塔回流泵出口端经管道与水洗塔上部回流入口端相连通。
本发明的回收塔顶经管道与第二醪液预热器壳侧入口端相连通，第二醪液预热器壳侧出口端经管道与回收塔回流泵入口端相连通，回收塔回流泵出口端经管道与回收塔上部回流口相连通；第二醪液预热器管侧入口端经管道与第一醪液预热器管侧出口端相连通，第二醪液预热器管侧出口端经管道与粗馏塔中端相连通。粗馏塔进入的原料--发酵醪液先利用粗馏塔顶的酒气预热器预热，再经回收塔顶的酒汽进一步预热，把热能尽量回收，从而减少能耗。
本发明的回收塔底经管道与杂酒预热器壳侧入口端相连通，杂酒预热器壳侧出口端经管道与废热水系统相连通，杂酒预热器管侧入口端连通杂酒入口，杂酒预热器管侧出口端经管道连通回收塔中部进料层。这样可使杂酒回收废热水的热量，进料回收塔后，节约回收塔的蒸气用量。
本发明的粗馏塔底经管道分别与废糟系统和塔底循环泵入口端相连通，循环泵的出口端经管道与粗馏塔再沸器管侧入口端相连通，粗馏塔再沸器管侧出口端经管道与粗馏塔塔釜上部相连通。粗馏塔再沸器采用强制循环技术，提高换热效率，还可以减少再沸器因结垢、沉淀、堵塞而停产维修的次数。
本发明的五塔差压蒸馏装置设有自动控制系统，包括设在现场的温度、压力、液位等传感器和设有PLC系统的操作站，各传感器可将信号处理输入到PLC系统，并通过MPI端口与PLC进行通讯；操作站还设有相应的显示单元、打印单元和报表单元。
本发明采用的工艺是从发酵工序来的成熟发酵醪液，先经第一醪液预热器再经回收塔顶酒汽的第二醪液预热器预热，进入粗馏塔，粗馏塔顶的酒气经第一醪液预热器、冷凝器冷凝成粗酒，粗酒进入粗酒暂贮罐，经粗酒泵分两路送出去，一路打入粗馏塔顶部回流，另一路送去粗酒预热器1，进入水洗塔的进料层，经水洗塔负压萃取操作后，淡酒从塔底部出来由淡酒泵泵去淡酒预热器，预热后进入精馏塔进料层；经精馏塔正压精馏后，酒精半成品从塔顶的取酒口引去甲醇塔，经甲醇塔负压蒸馏进一步排除甲醇，从塔底部引出优级食用酒精成品去贮罐；精馏塔采用正压操作，其塔顶的酒汽，一路去加热粗馏塔再沸器；另一路去加热水洗塔再沸器；粗馏塔和水洗塔均采用负压操作；精馏塔再沸器的蒸汽冷凝水经闪蒸产生的二次蒸汽，直接进入水洗塔塔釜使用；精馏塔塔釜的余馏水先经淡酒预热器，预热从水洗塔底部来的淡酒液；吸收热量后的淡酒进料精馏塔；从淡酒预热器出来的余馏水，一路经粗酒预热器，预热粗酒泵来的粗酒液，粗酒吸收热量后进料水洗塔；另一路余馏水按流量计要求进入水洗塔上部回流；水洗塔顶的酒汽去加热甲醇塔的再沸器；甲醇塔用负压操作，其绝压小于水洗塔的绝压；成熟发酵醪先经过第一醪液预热器用粗馏塔顶酒气预热，再经第二醪液预热器用回收塔顶酒汽进一步预热；杂酒经回收塔底部的杂酒预热器回收废热水的热量后进料回收塔；
通过管路调节阀调节粗馏塔、水洗塔、甲醇塔的负压值；粗馏塔底的废糟液通过循环泵进入再沸器，受热再沸进入塔底，实现强制循环；绝压为5kg/cm2的一次蒸汽，主要供给精塔的再沸器使用，冷凝水闪蒸的二次蒸汽供水洗塔釜用，净热水回锅炉。
本发明的工艺中，控制各塔塔顶操作压力、温度分别为粗馏塔绝压0.35～0.4kg/cm2，塔顶温度50～60℃，塔底温度78～86℃；精馏塔绝压2.0～2.5kg/cm2，塔顶温度96～105℃，塔底温度125～135℃；水洗塔绝压0.6～0.8kg/cm2，塔顶温度82～92℃，塔底温度85～95℃；甲醇塔绝压0.3～0.4kg/cm2，塔顶温度50～60℃，塔底温度58～70℃；回收塔绝压1.00kg/cm2，塔顶温度79℃，塔底温度106℃。
本发明的有益效果是采用多项重复利用热量的技术组合，加上采用粗馏塔再沸器的强制循环技术，以及与全自动控制技术相配合，使本项发明的节能效果在生产优级食用酒精时，汽耗指标达到2.3～2.6t/t酒的先进水平，比现有主流差压蒸馏技术3.0～4.2t/t酒的汽耗节约近20～30％，比我国原有的传统常压蒸馏技术4.5～5.4t/t酒的汽耗节约近50％，而且防止了再沸器结垢、沉淀、堵塞，提高了换热效果。粗塔再沸器可长期使用，保证了酒精的连续化生产。
附图1为本发明的工艺流程原理图
1、粗馏塔，2、精馏塔，3、水洗塔，4、甲醇塔，5、回收塔，6、第一醪液预热器，7、第二醪液预热器，8、冷凝器，9、粗酒暂存罐，10、粗酒预热器，11、淡酒预热器，12、粗馏塔再沸器，13、精馏塔再沸器，14、水洗塔再沸器，15、甲醇塔再沸器，16、闪蒸罐，17、杂酒预热器，18、水洗塔回流罐，19、甲醇塔冷凝器，201、粗酒泵，202、回收塔回流泵，203、循环泵，204、精馏塔回流泵，205、余馏水泵，206、淡酒泵，207、水洗塔回流泵，a1、排杂口，a2、排杂口，a3、排杂口，a4、排杂口，a5、排杂口，a6、排杂口，a7、排杂口，a8、排杂口，b、杂酒进口，c、取油口，z、一次蒸汽。
具体实施例方式
实施例如附图1所示，五塔差压蒸馏装置，包括粗馏塔1、精馏塔2、水洗塔3、甲醇塔4和回收塔5，其中精馏塔2顶经管道分别与粗馏塔再沸器12壳侧入口端和水洗塔再沸器14壳侧入口端相连通，粗馏塔再沸器12壳侧出口端和水洗塔再沸器14壳侧出口端分别经管道与精馏塔回流泵204入口端相连通；精馏塔2底经管道与淡酒预热器11的壳侧入口端相连通，淡酒预热器11壳侧出口端经管道与余馏水泵205入口端相连通，余馏水泵205出口端经管道分别与粗酒预热器10壳侧入口端和水洗塔3上部进水口相连通；精馏塔再沸器13蒸汽冷凝水出口端经管道与闪蒸罐16入口端相连通，闪蒸罐16顶经管道与水洗塔3下部回流端相连通，闪蒸罐16底经管道连通净热水回收系统；水洗塔3顶经管道与甲醇塔再沸器15壳侧入口端相连通，甲醇塔再沸器15壳侧出口端经管道与水洗塔回流罐18入口端相连通，水洗塔回流罐18顶经管道与抽真空系统相连通，水洗塔回流罐18底经管道与水洗塔回流泵207入口端相连通，水洗塔回流泵207出口端经管道与水洗塔3上部回流入口端相连通。
回收塔5顶经管道与第二醪液预热器7壳侧入口端相连通，第二醪液预热器7壳侧出口端经管道与回收塔回流泵202入口端相连通，回收塔回流泵202出口端经管道与回收塔5上部回流端相连通；第二醪液预热器7管侧入口端经管道与第一醪液预热器6管侧出口端相连通，第二醪液预热器7管侧出口端经管道与粗馏塔1塔釜上部相连通。
粗馏塔1底经管道分别与废糟系统和塔底循环泵203入口端相连通，循环泵203的出口端经管道与粗馏塔再沸器12管侧入口端相连通，粗馏塔再沸器12管侧出口端经管道与粗馏塔1下端相连通。
第一醪液预热器6壳侧入口端经管道与粗馏塔1顶相连通，第一醪液预热器6壳侧出口端经管道分别与粗酒暂存罐9和冷凝器8相连通，冷凝器8顶部与抽真空系统相连通，其底部经管道与粗酒暂存罐9相连通，粗酒暂存罐9顶经管道连通抽真空系统，其底部与粗酒泵201相连；在冷凝器8、粗酒泵201出口及粗馏塔1上部分别设有排杂口a1、a2、a3。
为保证产品质量，必须把杂质排除，在精馏塔2的上部和中部分别设有排杂口a4和a5，精馏塔回流泵204的出口管道上设有排杂口a6，水洗塔回流泵207及回收塔回流泵202的出口管道上分别设有排杂口a7和a8。各排杂口排出的杂酒集中后，汇集至杂酒进口b处。
回收塔5底经管道与杂酒预热器17壳侧入口端相连通，杂酒预热器17壳侧出口端经管道与废热水系统相连通，杂酒预热器17管侧入口端连通杂酒进口b，杂酒预热器17管侧出口端经管道连通回收塔5中部进料层。回收塔中部设有取油口c，提取含杂醇的油酒液，去常规的杂醇油分离系统分离杂醇油。
本发明的五塔差压蒸馏装置设有自动控制系统，包括设在现场的温度、压力、液位等传感器和设有PLC系统的操作站，各传感器可将信号处理输入到PLC系统，并通过MPI端口与PLC进行通讯；操作站还设有相应的显示单元、打印单元和报表单元。操作站除显示生产流程中的各种数据外，还对报警信息进行分类，画面显示都带菜单方式，该控制系统具备监测控制、显示、打印、报表等功能，同时可直接利用鼠标在显示器上启停电机，保证了新流程的稳定运行。以上的技术组合流程明显比现有主流差蒸馏技术流程优秀，增加了多个节能措施和减少了故障。
物料的走向是从发酵工序来的成熟发酵醪液，先经第一醪液预热器6再经回收塔顶酒汽的第二醪液预热器7预热，进入粗馏塔1，粗馏塔1顶的酒气经第一醪液预热器6、冷凝器8冷凝成粗酒，粗酒进入粗酒暂贮罐9，经粗酒泵201分两路送出去，一路打入粗馏塔1顶部回流，另一路送去粗酒预热器10，进入水洗塔3的进料层，经水洗塔3负压萃取操作后，淡酒从塔底部出来由淡酒泵206泵去淡酒预热器11，预热后进入精馏塔2进料层。经精馏塔2正压精馏后，酒精半成品从塔顶的取酒口引去甲醇塔4，经甲醇塔4负压蒸馏进一步排除甲醇，从塔底部引出优级食用酒精成品去贮罐。
精馏塔2采用正压操作，其塔顶的酒汽，一路去加热粗馏塔再沸器12；另一路去加热水洗塔再沸器14。粗馏塔1和水洗塔3均采用负压操作；精馏塔再沸器13的蒸汽冷凝水经闪蒸产生的二次蒸汽，直接进入水洗塔3塔釜使用。精馏塔塔釜的余馏水先经淡酒预热器11，预热从水洗塔3底部来的淡酒液，吸收热量后的淡酒进料精馏塔2；从淡酒预热器11出来的余馏水，一路经粗酒预热器10，预热粗酒泵201来的粗酒液，粗酒吸收热量后进料水洗塔3；另一路余馏水按流量计要求进入水洗塔3上部回流。
水洗塔3顶的酒汽去加热甲醇塔4的再沸器15。
通过管路调节阀调节粗塔1、水洗塔3、甲醇塔4的负压值。甲醇塔4的绝压小于水洗塔3的绝压。甲醇塔4塔顶汽经过甲醇塔冷凝器19水冷后，冷凝液回流甲醇塔4上部。
粗馏塔1底的废糟液通过循环泵203进入再沸器12，受热再沸进入塔底，实现强制循环。
绝压为5kg/cm2的一次蒸汽z，大部分供给精馏塔再沸器13使用，冷凝水闪蒸的二次蒸汽供水洗塔3塔釜用，净热水回锅炉；少部分供给回收塔5加热使用，废热水去处理。
以年产优级食用酒精6万吨装置为例，进一步说明本发明的工艺过程控制各塔塔顶的操作压力、温度为粗馏塔1绝压0.35kg/cm2，塔顶温度55℃，塔底温度82℃；精馏塔2绝压2.30kg/cm2，塔顶温度100℃，塔底温度128.5℃；水洗塔3绝压0.68kg/cm2，塔顶温度87℃，塔底温度89℃；甲醇塔4绝压0.35kg/cm2，塔顶温度54℃，塔底温度63℃；回收塔5绝压1.00kg/cm2，塔顶温度79℃，塔底温度106℃。
从发酵工序来的30℃含酒9.5％(V/V)的成熟发酵醪108.5吨/时，先经第一醪液预热器6预热到48℃，再经回收塔顶酒汽的第二醪液预热器7预热到65℃，进入粗馏塔1的进料层，粗馏塔1上部设有浓缩段。粗馏塔1顶的酒气温度55℃，操作压力为绝压0.35kg/cm2，经第一醪液预热器6、冷凝器8冷凝成粗酒，粗酒进入粗酒暂贮罐9，经粗酒泵201分两路送出去，一路打入粗塔顶部回流，回流比为2.2～2.5，另一路送去粗酒预热器10，预热到75℃，进入水洗塔3的进料层，经水洗塔3负压操作萃取后，淡酒从塔底部出来(89℃)，由淡酒泵206泵去淡酒预热器11，预热到120℃进入精馏塔2进料层。经精馏塔2正压精馏后，酒精半成品95.5％(V/V)，100℃，从塔顶的取酒口引去甲醇塔4，甲醇塔4负压蒸馏，进一步排除甲醇，从塔底部引出优级食用酒精成品95.5％(V/V)，63℃，去成品酒精冷却器，得常温成品8.386吨/时，优质食用酒精进酒精贮罐。
权利要求
1.一种酒精五塔差压蒸馏装置，包括粗馏塔(1)、精馏塔(2)、水洗塔(3)、甲醇塔(4)和回收塔(5)，其特征在于其中精馏塔(2)顶经管道分别与粗馏塔再沸器(12)壳侧入口端和水洗塔再沸器(14)壳侧入口端相连通，粗馏塔再沸器(12)壳侧出口端和水洗塔再沸器(14)壳侧出口端分别经管道与精馏塔回流泵(204)入口端相连通；精馏塔(2)底经管道与淡酒预热器(11)的壳侧入口端相连通，淡酒预热器(11)壳侧出口端经管道与余馏水泵(205)入口端相连通，余馏水泵(205)出口端经管道分别与粗酒预热器(10)壳侧入口端和水洗塔(3)上部进水口相连通；精馏塔再沸器(13)蒸汽冷凝水出口端经管道与闪蒸罐(16)入口端相连通，闪蒸罐(16)顶经管道与水洗塔(3)塔釜的上部相连通，闪蒸罐(16)底经管道连通净热水回收系统；水洗塔(3)顶经管道与甲醇塔再沸器(15)加热入口端相连通，甲醇塔再沸器(15)壳侧出口端经管道与水洗塔回流罐(18)入口端相连通，水洗塔回流罐(18)顶经管道与抽真空系统相连通，水洗塔回流罐(18)底经管道与水洗塔回流泵(207)入口端相连通，水洗塔回流泵(207)出口端经管道与水洗塔(3)上部回流入口端相连通。
2.根据权利要求1所述的酒精五塔差压蒸馏装置，其特征在于所述回收塔(5)顶经管道与第二醪液预热器(7)壳侧入口端相连通，第二醪液预热器(7)壳侧出口端经管道与回收塔回流泵(202)入口端相连通，回收塔回流泵(202)出口端经管道与回收塔(5)上部回流端相连通；第二醪液预热器(7)管侧入口端经管道与第一醪液预热器(6)管侧出口端相连通，第二醪液预热器(7)管侧出口端经管道与粗馏塔(1)中部进料层相连通。
3.根据权利要求1所述的酒精五塔差压蒸馏装置，其特征在于所述粗馏塔(1)底经管道分别与废糟系统和塔底循环泵(203)入口端相连通，循环泵(203)的出口端经管道与粗馏塔再沸器(12)管侧入口端相连通，粗馏塔再沸器(12)管侧出口端经管道与粗馏塔(1)塔釜上部相连通。
4.根据权利要求1所述的酒精五塔差压蒸馏装置，其特征在于所述的五塔差压蒸馏装置设有自动控制系统，包括设在现场的温度、压力、液位等传感器和设有PLC系统的操作站，各传感器可将信号处理输入到PLC系统，并通过MPI端口与PLC进行通讯；操作站还设有相应的显示单元、打印单元和报表单元。
5.一种如权利要求1所述的酒精五塔差压蒸馏装置的酒精五塔差压蒸馏工艺，其特征在于从发酵工序来的成熟发酵醪液，先经第一醪液预热器(6)再经回收塔顶酒汽的第二醪液预热器(7)预热，进入粗馏塔(1)，粗馏塔(1)顶的酒气经第一醪液预热器(6)、冷凝器(8)冷凝成粗酒，粗酒进入粗酒暂贮罐(9)，经粗酒泵(201)分两路送出去，一路打入粗馏塔(1)顶部回流，另一路送去粗酒预热器(10)，进入水洗塔(3)的进料层，经水洗塔(3)负压萃取操作后，淡酒从塔底部出来由淡酒泵(206)泵去淡酒预热器(11)，预热后进入精馏塔(2)进料层；经精馏塔(2)正压精馏后，酒精半成品从塔顶的取酒口引去甲醇塔(4)，经甲醇塔(4)负压蒸馏进一步排除甲醇，从塔底部引出优级食用酒精成品去贮罐；精馏塔(2)采用正压操作，其塔顶的酒汽，一路去加热粗馏塔再沸器(12)；另一路去加热水洗塔再沸器(14)；粗馏塔(1)和水洗塔(3)均采用负压操作；精馏塔再沸器(13)的蒸汽冷凝水经闪蒸产生的二次蒸汽，直接进入水洗塔(3)塔釜使用；精馏塔塔釜的余馏水先经淡酒预热器(11)，预热从水洗塔(3)底部来的淡酒液；吸收热量后的淡酒进料精馏塔(2)；从淡酒预热器(11)出来的余馏水，一路经粗酒预热器(10)，预热粗酒泵(201)来的粗酒液，粗酒吸收热量后进料水洗塔(3)；另一路余馏水按流量计要求进入水洗塔(3)上部回流；水洗塔(3)顶的酒汽去加热甲醇塔(4)的再沸器(15)；甲醇塔(4)用负压操作，其绝压小于水洗塔的绝压；成熟发酵醪先经过第一醪液预热器(6)用粗馏塔顶酒气预热，再经第二醪液预热器(7)用回收塔顶酒汽进一步预热；杂酒经回收塔(5)底部的杂酒预热器(17)回收废热水的热量后进料回收塔(5)；粗馏塔(1)底的废糟液通过循环泵(20-3)进入粗馏塔再沸器(12)，受热再沸进入塔底；绝压为5kg/cm2的一次蒸汽，主要供给精塔的再沸器(13)使用，冷凝水闪蒸的二次蒸汽供水洗塔釜用，净热水回锅炉。
6.根据权利要求5所述的酒精五塔差压蒸馏工艺，其特征在于控制各塔塔顶操作压力、温度分别为粗馏塔(1)绝压0.35～0.4kg/cm2，塔顶温度50～60℃，塔底温度78～86℃；精馏塔(2)绝压2.0～2.5kg/cm2，塔顶温度96～105℃，塔底温度125～135℃；水洗塔(3)绝压0.6～0.8kg/cm2，塔顶温度82～92℃，塔底温度85～95℃；甲醇塔(4)绝压0.3～0.4kg/cm2，塔顶温度50～60℃，塔底温度58～70℃；回收塔(5)绝压1.00kg/cm2，塔顶温度79℃，塔底温度106℃。
7.根据权利要求6所述的酒精五塔差压蒸馏工艺，其特征在于控制各塔塔顶操作压力、温度分别为粗馏塔(1)绝压0.35kg/cm2，塔顶温度55℃，塔底温度82℃；精馏塔(2)绝压2.30kg/cm2，塔顶温度100℃，塔底温度128.5℃；水洗塔(3)绝压0.68kg/cm2，塔顶温度87℃，塔底温度89℃；甲醇塔(4)绝压0.35kg/cm2，塔顶温度54℃，塔底温度63℃；回收塔(5)绝压1.00kg/cm2，塔顶温度79℃，塔底温度106℃。
全文摘要
本发明公开了一种酒精五塔差压蒸馏装置及其工艺，精馏塔采用正压的操作，其塔顶的酒汽一路去粗馏塔再沸器；另一路去水洗塔再沸器；精馏塔塔釜的余馏水先预热从水洗塔底部来的淡酒液，然后一路经粗酒预热器预粗酒液，另一路按流量计要求进入水洗塔；精馏塔再沸器的蒸汽冷凝水经闪蒸产生的二次蒸汽，直接进入水洗塔塔釜使用；水洗塔采用负压操作，其塔顶的酒汽去加热甲醇塔的再沸器。本发明的有益效果是采用多项重复利用热量的技术组合，使本项发明的节能效果在生产优级食用酒精时，汽耗指标达到2.3～2.6t/t酒的先进水平，比现有主流差压蒸馏技术3.0～4.2t/t酒的汽耗节约近20～30％，比我国原有的传统常压蒸馏技术4.5～5.4t/t酒的汽耗节约近50％。
文档编号B01D3/00GK1736527SQ200510035598
公开日2006年2月22日 申请日期2005年6月30日 优先权日2005年6月30日
发明者唐兆兴, 姜新春, 王军, 李超, 周宏才, 陈宪笙 申请人:广东中科天元再生资源工程有限公司