关于酒精醪-精馏耦合型化工塔器的设计

关于酒精醪-精馏耦合型化工塔器的设计

茅伟刚

茅伟刚太仓新太酒精有限公司

摘要：随着我们国家经济水平的不断进步以及化工行业的蓬勃发展，酒精作为重要的化工原料在我们国家的重要性正在不断攀升，酒精蒸馏技术也在下很难过才能出不断发展的态势。酒精醪——精馏耦合性化工他主要是通过以下的两个部分进行耦合的：乙醇蒸馏机组常规型以及酒精蒸馏塔的蒸馏段这两个大环节进行构建的。同时，基于沸点进料框架下的低沸点物超前分离技术以及对应的装置可以把整个塔底的再沸器进行一点进气处理作业并且进行二次蒸汽的后续供应以保证各个蒸馏塔继续进行加热处理。所得到的气凝液也可以进行再次进行利用，在这种循环的处理框架下，我们可以对整套流程构建下的原料处理效果进行节能化处理并且对产品自身的质量进行显著的提升。

关键词：酒精醪-精馏耦合；化工塔器；设计

酒精高纯度蒸馏技术已经发展了一百多年，从1895年Barbet提出利用单塔构建醪液酒精制备的全套流程开始到现在，这套系统已经发展的极其完善，生产酒精的质量也很高。在这里，笔者结合“古为今用”的思路，对这套已经更新改进了上百年的系统提出了自己的设计见解，经过科学研究和计算，对于酒精醪-精馏耦合型化工塔器的关键项目进行了改造，使得整套酒精精馏的流程进行了节能化的处理，并且对产品本身的质量进行了提高和构架。碍于篇幅限制，整套流程所占据的完整内容无法在这里表现出来，笔者将就其中的某些要点进行分析，希望能够抛砖引玉，和同行共勉。

1关于酒精醪-精馏耦合型化工塔器的整体框架构建“酒精醪-精馏耦合型化工塔器”为了简便，下文就统称为“耦合塔”。

所谓的耦合，是指两个或者以上的物理系列成分或者是两种不相同的运动在各种作用下对彼此造成影响，甚至是直接联合起来的现象，因此在这种情况下耦合塔实至名归。

这个蒸馏塔的总体框架构想就是：我们可以把通常使用的传统精馏塔给予晋聊伴作为整体的分界线，对其进行一分为二的处理构架，也就是把整个精馏塔自身的进料段之上的浓缩段进行移植，放置于醪塔顶的上面，然后基于耦合端或者是过渡段的桥接成为复合塔，然后我们可以把醪塔的功能进行变化，把它当成整座精馏塔的脱水段或者被称为耗竭段。在这种结构之下，整套流程就可以优势互补、相辅相成，达到最优配比。

2相关技术参数的选定探讨2.1塔径的选定思路针对塔径的整体选定，我们一般从以下几个方面进行分析。

首先是塔形。欢呼话说就是整个塔内的塔盘性能构建，一般来说是指整个塔的单位面积内所能承受的负荷量构建。醪液的部分我们一般可以设定为10~20m/（㎡·h），同时精馏的部分我们就可以设定为0.8~1.6t/（㎡·h）。在原始的构建下，老师泡罩板的数值我们可以选择略偏低，但是对于其他的塔板，比如说NSD或者是NS、浮阀以及NW、斜孔板等等我们选择的数值可以偏高。这个选择都和塔径有着直接的联系。如果单位负荷数值相对较小的话，塔径就会增大；反之，数值加大，塔径就会变小。

其次是我们单位时间内进行的物料量处理以及酒精产量的设计构架。

第三点就是成熟的发酵醪液所含有的酒精含量高低构建。一般来说知道能达到6%~13%（V）这个区间就符合要求。

第四点就是空塔的速度，我们一般选定在0.6~2m/s。只要符合这个区间的数值就可以。

由于每个生产单位自身的生产因素都会有不同的要点，因此塔径的大小也会产生各种变化，甚至有的时候会产生很大的差异。比如说，尽管同样都是年生产五万吨，但是如果自身的塔形比较不错并且技术参数也很大的话，醪塔的塔径就是2600mm左右，精塔的塔径就可以达到2400mm左右。但是如果单位自身塔形以及技术参数数字相对较小的话，那么其醪塔的塔径就是3200mm左右，精塔的塔径就可以达到2800mm左右。由于参数的不同，两种情况下双塔的对比差距可以达到600mm以及400mm。一般来说，我们都可以通过计算来得出塔径的具体数值，但是也可以根据经验数据或者是配合比并且针对本单位的实践进行获得。

2.2进料温度的计算以及针对性选择醪塔自身的进料温度问题向来没有得到过重视。根据传统的经验，很多人认为进料的温度绝对不能够高于70℃，70℃似乎已经成为了当前无法逾越的禁区。但是根据笔者自身的研究何在一些厂家亲资参与技术改良的经验发现，所谓的70℃封锁其实是可以规避的。并且如果能够进行合理避让和技术革新，还能收到极其良好的节能效果和经济效益。下面笔者将根据自身的研究对其进行探索。

就近沸点进料工艺以及沸点进料工艺框架而言，在进行设计以及计算的方面产生的影响还是有一些区别的。根据相关的文献资料或者是实际的设计计算当中，我们可以得出一个结论就是因为进料自身的温度比较低，所以存在着这样一种情况，即醪塔进料板上正在沸腾着的醪液酒精浓度不断增高。这种情况也对应这直接导致醪塔顶部导出的酒精蒸汽浓度同时增高。下面我们假设整体进料当中的的酒精含量可以达到5.54%（w）。但是进料的温度我们也分别按照50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、93℃、93.5℃、93.8℃、94℃以及95℃来进行计算的话，其计算结果我们可以参考下面的表1.

通过这张表格我们可以知道的是：首先，当进料温度逐步降低的时候，进料板上因为会产生相当程度上的蒸汽凝结压缩作用，会直接导致酒精浓度的大幅度升高。

第二点，进料温度逐步升高的时候，进料板上的酒精浓度就会不断降低，当温度达到接近沸点或者是沸点的时候其浓度会变得更低。当温度已经达到93.8℃的时候，进料的浓度和进料版的浓度几乎达到了同一个数值。

根据这一条我们可以知道，在高温状态下进行进料活动是完全可行的，同时这也是进行高效节能的主要方式之一。

第三点，在进行通过糟液的热量进行第二次预热的前提下，我们排出液体的温度就可以大幅度下降，从原来的110℃至110℃，可以对大量的热量进行节能回收并且充分利用。在这种情况下，当糟液进入到酒糟池的时候，常规情况下会大量出现的烟雾弥漫、高温热浪以及腐臭酸气就会逐渐减少，对于环保的贡献也是十分巨大的。

最后一点，就是当我们采取接近沸点的温度或者是在直接达到沸点温度的进料状态下，我们在进行设计的时候就可以无视醪塔自身进料层上面所产生的增加浓度的情况和效应，当这个最大的变量消失之后我们就可以对整体的计算工作进行大规模的简化，避免出现因为变量增加产生的大量计算误差，保证生产效率和产品自身的准确性。

结论本文对耦合塔的设计提出了自己的观点，这种观点对当前酒精生产的发展有着正面积极的意义。在文中，笔者突破了常规的限制，把醪塔和精塔从原有的分离式设计合并在了一起，这样既节能又经济，同时在降低损耗方面有着很关键的作用。同时本产品可以制作各种样式的酒精比如燃料酒精，如果增加分子筛等等附件的话，甚至可以继续制作无水酒精，节约能源，提高经济效益。

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