本发明涉及优级酒精的生产领域，尤其是涉及一种双粗塔生产优级酒精的差压蒸馏节能装置及其生产工艺。
背景技术：
通过对谷物、木薯及糖质原料的发酵和蒸馏处理可以制得食用酒精。随着国家对食用酒精标准的提高、国内水资源状况的恶化及全球能源的日益紧张，寻求一种能够提高食用酒精质量、合理充分的利用水资源和降低生产食用酒精能耗的新工艺成为当务之急。中国专利CN200710030550.8涉及一种优级食用酒精五塔二级差压蒸馏装置及其工艺，该工艺采用多级差压热耦合能量匹配技术，吨优级食用酒精产品的蒸汽消耗为2.2～2.5吨，吨产品消耗冷却水为90～120吨，其生产的优级酒精各项技术指标符合国家规定的优级食用酒精标准。但传统的优级酒精生产装置，如中国专利CN200710030550.8中优级酒精生产装置，普遍能耗较大，随着国家能源及水资源状况的恶化及全球能源的日益紧张，有必要对食用酒精生产能耗进一步优化，寻找到能源和水资源利用更为合理的新工艺。
技术实现要素：
基于此，有必要提供一种能够降低能耗的双粗塔生产优级酒精的差压蒸馏节能装置及其生产工艺。
一种双粗塔生产优级酒精的差压蒸馏节能装置，包括通过管道连通的粗馏塔、水洗塔、精馏塔、甲醇塔及回收塔，所述粗馏塔包括第一粗馏塔和第二粗馏塔，所述差压蒸馏节能装置还包括第一醪液预热器、第二醪液预热器、第三醪液预热器及第四醪液预热器；其中，
所述第一醪液预热器的冷端入口为成熟醪液入口，所述第一醪液预热器的冷端出口与所述第二醪液预热器的冷端入口连通，所述第二醪液预热器的冷端出口与所述第三醪液预热器的冷端入口连通，所述第三醪液预热器的冷端出口与所述第一粗馏塔的进料口连通；所述第一醪液预热器的热端入口与所述第一粗馏塔的顶部酒汽管道连通；所述第二醪液预热器的热端入口与所述回收塔的顶部酒汽管道连通，热端出口与所述回收塔的回流口连通；所述第三醪液预热器的热端入口与所述第一粗馏塔的底部出口管道连通；第一粗馏塔的侧线采出管口与所述第四醪液预热器的冷端入口连通，所述第四醪液预热器的冷端出口与所述第二粗馏塔的进料口连通，所述第四醪液预热器的热端入口与所述第二粗馏塔的底部废醪液管道连通，所述第四醪液预热器的热端出口与所述第一粗馏塔的底部塔釜连通。
在其中一个实施例中，所述差压蒸馏节能装置还包括粗酒罐；所述第一粗馏塔、所述第二粗馏塔、所述水洗塔、所述甲醇塔及所述回收塔的外部均连接有用于提供热量的再沸器，分别为第一粗馏塔再沸器、第二粗馏塔再沸器、水洗塔再沸器、甲醇塔再沸器及回收塔再沸器；其中，
所述第一粗馏塔再沸器的热端入口与所述第二粗馏塔的顶部酒汽管道连通，热端出口与所述粗酒罐连通；
所述精馏塔的顶部酒汽管道依次与所述第二粗馏塔再沸器的热端入口、所述回收塔再沸器的热端入口及所述水洗塔再沸器的热端入口串联；所述第二粗馏塔再沸器的热端出口、所述水洗塔再沸器的热端出口及所述回收塔再沸器的热端出口分别与所述精馏塔的回流口连通；
所述甲醇塔再沸器的热端入口与所述水洗塔的顶部酒汽管道连通，热端出口的一部分与所述水洗塔的回流口连通，一部分输出杂酒；
所述回收塔与所述粗酒罐连通。
在其中一个实施例中，所述差压蒸馏节能装置还包括第一粗馏塔冷凝器、粗酒预热器、淡酒预热器、杂酒罐及杂酒预热器；其中，
所述第一醪液预热器的热端出口设有气相出口和液相出口，其中，所述气相出口与所述第一粗馏塔冷凝器连通，所述第一粗馏塔冷凝器与所述液相出口均与所述粗酒罐的入口管道连通；
所述粗酒罐的出口管道与所述粗酒预热器及所述水洗塔依次串联；
所述水洗塔的底部出口管道与所述淡酒预热器及所述精馏塔依次串联；
所述精馏塔的底部出口管道与所述淡酒预热器的热端入口连通，所述淡酒预热器的热端出口与所述水洗塔及所述粗酒预热器连通；
所述杂酒罐的出口管道与所述杂酒预热器及所述回收塔依次串联，所述杂酒预热器的热端入口与所述回收塔的底部出口管道连通。
在其中一个实施例中，所述差压蒸馏节能装置还包括杂醇油冷却器及杂醇油分离器；所述回收塔、所述杂醇油冷却器及所述杂醇油分离器之间通过管道依次循环连接。
在其中一个实施例中，所述差压蒸馏节能装置还包括甲醇塔冷凝器；所述甲醇塔的顶部酒汽管道及回流入口与所述甲醇塔冷凝器循环连通。
一种优级酒精的生产工艺，使用上述任一实施例所述的双粗塔生产优级酒精的差压蒸馏节能装置进行生产。
在其中一个实施例中，所述第一粗馏塔的塔顶采用负压操作，所述第二粗馏塔的塔顶采用微负压或微正压操作，所述水洗塔的塔顶采用微负压或微正压操作，所述精馏塔的塔顶采用正压操作，所述甲醇塔的塔顶采用负压操作，所述回收塔的塔顶采用常压操作。
在其中一个实施例中，所述第一粗馏塔的塔顶操作压力为-50～-20kPa，塔顶温度50～60℃，塔底温度70～85℃；
所述第二粗馏塔的塔顶操作压力为-20～30kPa，塔顶温度90～100℃，塔底温度95～108℃；
所述水洗塔的塔顶操作压力为-10～20kPa，塔顶温度90～105℃，塔底温度90～105℃；
所述精馏塔的塔顶操作压力为180～320kPa，塔顶温度105～120℃，塔底温度130～155℃；
所述甲醇塔的塔顶操作压力为-50～10kPa，塔顶温度60～80℃，塔底温度70～100℃；
所述回收塔的塔顶操作压力为0～30kPa，塔顶温度70～80℃，塔底温度100～115℃。
在其中一个实施例中，所述生产工艺具体包括如下步骤：
从发酵工段来的成熟醪液，经过第一醪液预热器、第二醪液预热器及第三醪液预热器预热后进入第一粗馏塔，成熟醪液通过第一粗馏塔的顶部侧线采出装置采出一部分，经第四醪液预热器预热后进入第二粗馏塔，第一粗馏塔顶部酒汽在第一醪液预热器中冷凝，未冷凝酒汽在第一粗馏塔冷凝器中全部冷凝，第一粗馏塔冷凝器中酒汽冷凝液进入粗酒罐，第一粗馏塔底部废醪液在第三醪液预热器中用于预热成熟醪液后去废水处理工段；第二粗馏塔的顶部酒汽在第一粗馏塔再沸器中冷凝，冷凝液进入粗酒罐，第二粗馏塔底部废醪液在第四醪液预热器中用于预热成熟醪液后去第一粗馏塔的塔釜，与第一粗馏塔的塔釜废醪液一起外排；粗酒罐中的粗酒经粗酒预热器预热后进入水洗塔，水洗塔顶部酒汽在甲醇塔再沸器中冷凝，冷凝液采出部分杂酒后回流至水洗塔顶部，从水洗塔底部出来的淡酒，经淡酒预热器预热后进入精馏塔中；精馏塔顶部酒汽依次在第二粗馏塔再沸器、回收塔再沸器及水洗塔再沸器中冷凝，冷凝液回流至精馏塔顶部，从精馏塔中上部塔板采出半成品酒精进入甲醇塔；甲醇塔顶部酒汽经循环冷却水冷凝，冷凝液采出部分工业酒精后回流至甲醇塔顶部，从甲醇塔底部采出合格的优级成品酒精，经冷却后送入成品罐区；从水洗塔回流、精馏塔中部采出的杂酒进入杂酒罐，经杂酒预热器预热后进入回收塔；从回收塔中部采出富含杂醇油的酒精，经杂醇油冷却器冷却后进入杂醇油分离器，在杂醇油分离器中通过加入稀释水分离掉杂醇油，分离杂醇油后的淡酒则进入回收塔回蒸，从回收塔顶部采出的酒液进入粗酒罐。
在其中一个实施例中，所述精馏塔由来自锅炉的一次蒸汽提供热负荷。
上述双粗塔生产优级酒精的差压蒸馏节能装置及其生产工艺通过使用双粗馏塔，第一粗馏塔的顶部酒汽、回收塔的顶部酒汽、第一粗馏塔的底部废醪液可分别用于第一醪液预热器、第二醪液预热器及第三醪液预热器中的成熟醪液进行预热，第二粗馏塔的底部废醪液通过第四醪液预热器后可用于第四醪液预热器中的成熟醪液进行预热，并降温后进入第一粗馏塔的塔釜，与第一粗馏塔塔釜中的废醪液一起经过第三醪液预热器后排出。该装置及生产工艺通过配置两个粗馏塔生产优级食用酒精，能够充分利用第一粗馏塔及回收塔的顶部酒汽以及第一粗馏塔、第二粗馏塔的底部废醪液的热量对成熟醪液进行预热，采用差压多效热耦合工艺优化蒸馏系统能量消耗，能够显著降低装置能耗，具有节省能源的有益效果。
此外，精馏塔塔顶的酒精蒸汽依次通过第二粗馏塔再沸器、回收塔再沸器、水洗塔再沸器间接加热第二粗馏塔、回收塔、水洗塔；第二粗馏塔顶部酒汽通过第一粗馏塔再沸器间接加热第一粗馏塔；水洗塔酒汽通过甲醇塔再沸器间接加热甲醇塔；精馏塔废水先通过淡酒预热器预热精馏塔淡酒进料，再分为两部分，一部分作为水洗塔洗涤用水，剩余部分预热水洗塔粗酒进料后作为其他车间的工艺用水或外排，可以进一步充分利用酒汽等热量对其他部件进行加热，达到节省能耗的目的。
该装置及生产工艺较之传统的优级酒精生产装置，其能量消耗可降低到1.8吨蒸汽/吨成品酒精，循环水消耗可降低到80吨/吨成品酒精，比目前仅配置单粗塔的五塔差压生产优级食用酒精的蒸馏工艺节能约20％。
附图说明
图1为一实施例的双粗塔生产优级酒精的差压蒸馏节能装置的结构示意图，图中箭头表示液体和/或蒸汽的流向。
附图标记说明如下：
1：第一醪液预热器；2：第二醪液预热器；3：第三醪液预热器；4：第一粗馏塔；5：第一粗馏塔再沸器；6：第一粗馏塔冷凝器；7：第四醪液预热器；8：第二粗馏塔；9：第二粗馏塔再沸器；10：粗酒罐；11：粗酒预热器；12：水洗塔；13：水洗塔再沸器；14：淡酒预热器；15：精馏塔；16：甲醇塔；17：甲醇塔再沸器；18：甲醇塔冷凝器；19：杂酒罐；20：杂酒预热器；21：回收塔；22：回收塔再沸器；23：杂醇油冷凝器；24：杂醇油分离器。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1所示，一实施例的双粗塔生产优级酒精的差压蒸馏节能装置包括第一醪液预热器1、第二醪液预热器2、第三醪液预热器3、第一粗馏塔4、第一粗馏塔再沸器5、第一粗馏塔冷凝器6、第四醪液预热器7、第二粗馏塔8、第二粗馏塔再沸器9、粗酒罐10、粗酒预热器11、水洗塔12、水洗塔再沸器13、淡酒预热器14、精馏塔15、甲醇塔16、甲醇塔再沸器17、甲醇塔冷凝器18、杂酒罐19、杂酒预热器20、回收塔21、回收塔再沸器22、杂醇油冷凝器23及杂醇油分离器24。本实施例的第一醪液预热器1、第二醪液预热器2、第三醪液预热器3构成三级醪液预热系统。粗馏塔有两个，分别为上述第一粗馏塔4和第二粗馏塔8。本实施例的差压蒸馏节能装置的相应设备之间均通过管道等连接机构连通。
具体的，在本实施例中，第一醪液预热器1的冷端入口为成熟醪液入口，第一醪液预热器1的冷端出口与第二醪液预热器2的冷端入口连通，第二醪液预热器2的冷端出口与第三醪液预热器3的冷端入口连通，第三醪液预热器3的冷端出口与第一粗馏塔4的进料口连通。第一醪液预热器1的热端入口与第一粗馏塔4的顶部酒汽管道连通。第二醪液预热器2的热端入口与回收塔21的顶部酒汽管道连通，热端出口与回收塔21的回流口连通，用于输出部分工业酒精。第三醪液预热器3的热端入口与第一粗馏塔4的底部出口管道连通。第一粗馏塔4的侧线采出管口与第四醪液预热器7的冷端入口连通，第四醪液预热器7的冷端出口与第二粗馏塔8的进料口连通，第四醪液预热器7的热端入口与第二粗馏塔8的底部废醪液管道连通，第四醪液预热器7的热端出口与第一粗馏塔4的底部塔釜连通。
第一粗馏塔再沸器5、第二粗馏塔再沸器9、水洗塔再沸器13、甲醇塔再沸器17及回收塔再沸器22分别连接在第一粗馏塔4、第二粗馏塔8、水洗塔12、甲醇塔16及回收塔21的外部，以给相应的设备提供再沸热量。在本实施例中，第一粗馏塔再沸器5相当于第二粗馏塔8的酒汽冷凝器，第二粗馏塔再沸器9、回收塔再沸器21级水洗塔再沸器13分别相当于精馏塔15酒汽的第一冷凝器、第二冷凝器和第三冷凝器，甲醇塔再沸器17相当于水洗塔12的酒汽冷凝器。
具体的，第一粗馏塔再沸器5的热端入口与第二粗馏塔8的顶部酒汽管道连通，热端出口与粗酒罐10连通。精馏塔15的顶部酒汽管道依次与第二粗馏塔再沸器9的热端入口、回收塔再沸器22的热端入口及水洗塔再沸器13的热端入口串联。第二粗馏塔再沸器9的热端出口、水洗塔再沸器13的热端出口及回收塔再沸器22的热端出口分别与精馏塔15的回流口连通。甲醇塔再沸器17的热端入口与水洗塔12的顶部酒汽管道连通，热端出口的一部分与水洗塔12的回流口连通，一部分输出杂酒。回收塔21的塔顶与粗酒罐10连通。精馏塔15的中部出口也用于输出杂酒。
第一醪液预热器1的热端出口设有气相出口和液相出口，其中，气相出口与第一粗馏塔冷凝器6连通，第一粗馏塔冷凝器6与液相出口均与粗酒罐10的入口管道连通。粗酒罐10的出口管道与粗酒预热器11及水洗塔12依次串联。水洗塔12的底部出口管道与淡酒预热器14及精馏塔15依次串联。精馏塔15的底部出口管道与淡酒预热器14的热端入口连通，淡酒预热器14的热端出口与水洗塔12及粗酒预热器11连通。杂酒罐19的出口管道与杂酒预热器20及回收塔21依次串联，杂酒预热器20的热端入口与回收塔21的底部出口管道连通。
回收塔21、杂醇油冷凝器23及杂醇油分离器24之间通过管道依次循环连接。具体的，回收塔21的中部采出管口与杂醇油冷凝器23的热端入口相连通，杂醇油冷凝器23的热端出口与杂醇油分离器24相连通，杂醇油分离器24的底部出口管道与回收塔21相连通。
甲醇塔16的顶部酒汽管道及回流入口之间通过甲醇塔冷凝器18循环连通，从甲醇塔冷凝器18出来的冷凝液可以输出部分工业酒精后回流至甲醇塔16内。
本实施例还提供了一种使用上述双粗塔生产优级酒精的差压蒸馏节能装置进行优级酒精生产的工艺，该生产工艺在操作过程中，具体包括如下步骤：
从发酵工段来的成熟醪液，经过第一醪液预热器1、第二醪液预热器2及第三醪液预热器3预热后进入第一粗馏塔4，成熟醪液通过第一粗馏塔4的顶部侧线采出装置采出一部分，经第四醪液预热器7预热后进入第二粗馏塔8，第一粗馏塔4顶部酒汽在第一醪液预热器1中冷凝，未冷凝酒汽在第一粗馏塔冷凝器6中全部冷凝，第一粗馏塔冷凝器6中酒汽冷凝液进入粗酒罐10，第一粗馏塔4底部废醪液在第三醪液预热器3中用于预热成熟醪液后去废水处理工段。第二粗馏塔8的顶部酒汽在第一粗馏塔再沸器5中冷凝，冷凝液进入粗酒罐10，第二粗馏塔8底部废醪液在第四醪液预热器7中用于预热成熟醪液后去第一粗馏塔4的塔釜，与第一粗馏塔4的塔釜废醪液一起外排。粗酒罐10中的粗酒经粗酒预热器11预热后进入水洗塔12，水洗塔12顶部酒汽在甲醇塔再沸器17中冷凝，冷凝液采出部分杂酒后回流至水洗塔12顶部，从水洗塔12底部出来的淡酒，经淡酒预热器14预热后进入精馏塔15中。精馏塔15顶部酒汽依次在第二粗馏塔再沸器9、回收塔再沸器22及水洗塔再沸器13中冷凝，冷凝液回流至精馏塔15顶部，从精馏塔15中上部塔板采出半成品酒精进入甲醇塔16。甲醇塔16顶部酒汽经甲醇塔冷凝器18中的循环冷却水冷凝，冷凝液采出部分工业酒精后回流至甲醇塔16顶部，从甲醇塔16底部采出合格的优级成品酒精，经冷却后送入成品罐区。从水洗塔12回流(经由甲醇再沸器17中回流)、精馏塔15中部采出的杂酒进入杂酒罐19，经杂酒预热器20预热后进入回收塔21。从回收塔21中部采出富含杂醇油的酒精，经杂醇油冷凝器23冷却后进入杂醇油分离器24，在杂醇油分离器24中通过加入稀释水分离掉杂醇油，分离杂醇油后的淡酒则进入回收塔21回蒸，从回收塔21顶部采出的酒液进入粗酒罐10。
在本实施例中，第一粗馏塔4的塔顶采用负压操作，第二粗馏塔8的塔顶采用微负压或微正压操作，水洗塔12的塔顶采用微负压或微正压操作，精馏塔15的塔顶采用正压操作，甲醇塔16的塔顶采用负压操作，回收塔21的塔顶采用常压操作。
具体的，精馏塔15由来自锅炉的一次蒸汽提供热负荷。第一粗馏塔4的塔顶操作压力为-50～-20kPa，塔顶温度50～60℃，塔底温度70～85℃。第二粗馏塔8的塔顶操作压力为-20～30kPa，塔顶温度90～100℃，塔底温度95～108℃。水洗塔12的塔顶操作压力为-10～20kPa，塔顶温度90～105℃，塔底温度90～105℃。精馏塔15的塔顶操作压力为180～320kPa，塔顶温度105～120℃，塔底温度130～155℃。甲醇塔16的塔顶操作压力为-50～10kPa，塔顶温度60～80℃，塔底温度70～100℃。回收塔21的塔顶操作压力为0～30kPa，塔顶温度70～80℃，塔底温度100～115℃。
本实施例的双粗塔生产优级酒精的差压蒸馏节能装置及其生产工艺的能量耦合方式为：精馏塔15由来自锅炉的一次蒸汽提供热负荷；精馏塔15塔顶的酒精蒸汽依次通过第二粗馏塔再沸器9、回收塔再沸器22、水洗塔再沸器13间接加热第二粗馏塔8、回收塔21、水洗塔12；第二粗馏塔8酒汽通过第一粗馏塔再沸器5间接加热第一粗馏塔4；水洗塔12酒汽通过甲醇塔再沸器17间接加热甲醇塔16；第一粗馏塔4顶部酒汽、回收塔21顶部酒汽、第一粗馏塔4底部废醪液可对成熟醪液进行一级、二级、三级预热，第二粗馏塔8底部废醪通过第四醪液预热器7预热进入第二粗馏塔8的醪液，降温后输送至第一粗馏塔4的塔釜，废醪液统一从第一粗馏塔4塔釜排出去废水处理工段；精馏塔15废水先通过淡酒预热器14预热进入精馏塔15的淡酒，再分为两部分，一部分作为水洗塔12洗涤用水，剩余部分预热水洗塔12粗酒进料后作为其他车间的工艺用水或外排。
本实施例的双粗塔生产优级酒精的差压蒸馏节能装置配置两个粗馏塔生产优级食用酒精，采用差压多效热耦合工艺优化蒸馏系统能量消耗，能量消耗可降低到1.8吨蒸汽/吨成品酒精，循环水消耗可降低到80吨/吨成品酒精，比目前仅配置单粗塔的五塔差压生产优级食用酒精的蒸馏工艺节能约20％。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
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。