利用双粗单精三塔蒸馏低浓度发酵醪生产燃料乙醇的工艺及系统技术方案

本发明专利技术公开了利用双粗单精三塔蒸馏低浓度发酵醪生产燃料乙醇的工艺，包括以下步骤：(1)浓度为8％(v/v)以下的发酵成熟醪经过醪液预热器预热至65℃后在脱气段顶部进料，脱去气体的部分发酵醪流入负压醪塔，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)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；(3)粗酒罐的粗酒精经预热后进入精馏塔下部，精馏塔95％(v/v)以上的酒精蒸汽经酒气过热器进入膜脱水装置脱水；(4)经膜脱水装置脱水后的燃料乙醇蒸汽进入常压醪塔再沸器Ⅱ加热常压醪塔，冷凝、冷却后得到燃料乙醇成品。工艺设备简单，且原料成本低、节能降耗减排。

The technology and system of producing fuel ethanol by distilling low concentration fermenting mash with double crude and single refined three towers

【技术实现步骤摘要】
利用双粗单精三塔蒸馏低浓度发酵醪生产燃料乙醇的工艺及系统
本专利技术涉及乙醇生产
，具体涉及利用双粗单精三塔蒸馏低浓度发酵醪生产燃料乙醇的工艺及系统。
技术介绍
目前国内燃料乙醇原料多以玉米或木薯为主，其发酵醪酒精浓度一般可达12％以上，特别是近年来玉米酒精行业大力推广浓醪发酵，其发酵醪酒精浓度最高可达16％，国外发酵醪酒精浓度可达18％以上。高浓度发酵醪为燃料乙醇生产的节能降耗打下了坚实的基础，因此目前的蒸馏工艺和蒸馏设备主要是针对于高浓度发酵醪生产燃料乙醇为主。目前，为了实现节能降耗减排，正在大力开展以秸秆和钢铁工业尾气为原料制造燃料乙醇的研究，通过秸秆和钢铁工业尾气作为原料制造燃料乙醇能够大幅度降低了原料成本。以秸秆和钢铁工业废气为原料生产燃料乙醇的发酵醪酒精浓度均比较低，一般发酵醪酒精浓度在5％左右，目前没有针对于以秸秆和钢铁工业尾气为原料制造燃料乙醇的蒸馏工艺和蒸馏设备，且目前的蒸馏工艺和蒸馏设备复杂、成本较高，主要针对于高浓度的发酵醪生产燃料乙醇，如果将其应用在低浓度发酵醪生产燃料乙醇，不符合节能降耗的宗旨。因此急需一种工艺简单、成本低且针对于以秸秆和钢铁工业尾气为原料制造燃料乙醇的蒸馏工艺和蒸馏设备。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术的目的是提供利用双粗单精三塔蒸馏低浓度发酵醪生产燃料乙醇的工艺及系统。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术的第一方面，提供利用双粗单精三塔蒸馏低浓度发酵醪生产燃料乙醇的工艺，所述工艺包括以下步骤：(1)浓度为8％(v/v)以下的发酵成熟醪依次经过醪液一级预热器预热至45℃、醪液二级预热器预热至55℃、醪液三级预热器预热至65℃后在脱气段顶部进料，成熟醪中的二氧化碳和部分低沸点杂质在脱气段负压的作用下与发酵醪分离，脱去气体的发酵醪进入脱气段底部后，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)由常压压醪塔顶部进入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；废醪液在常压醪塔塔底被排出至常压醪塔进料预热器，预热脱气醪后进入负压醪塔塔釜闪蒸；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；(3)来自粗酒罐的粗酒精经预热后进入精馏塔下部，入精馏塔后酒精逐渐浓缩至塔顶酒精浓度达到95％(v/v)以上，精馏塔塔顶汽相采出酒度为95％(v/v)以上的酒精蒸汽经酒气过热器进入膜脱水装置脱水，其余酒精蒸汽经常压醪塔再沸器Ⅰ冷凝后全部回流至精馏塔；(4)经过膜脱水装置脱水后的燃料乙醇蒸汽进入常压醪塔再沸器Ⅱ加热常压醪塔，冷凝后经成品冷却器冷却后得到燃料乙醇成品。优选的，步骤(1)中，脱气段顶部酒汽冷凝的同时给醪液一级预热器供热；负压醪塔顶部酒汽冷凝的同时给醪液二级预热器供热；优选的，步骤(1)中，负压醪塔塔底的酒槽进入醪液三级预热器冷凝后进入酒槽处理系统，负压醪塔塔底的酒槽在冷凝的同时给醪液三级预热器供热。优选的，步骤(1)中，脱气段顶部含杂粗酒汽顺序进入醪液一级预热器和脱气段冷凝器组冷凝，冷凝液进入粗酒罐；脱气醪在由脱气段向负压醪塔下行的同时被负压醪塔塔底上升的蒸汽加热，酒汽上行与废醪液分离，废醪液在负压醪塔的塔底排出，送去酒糟处理系统处理。优选的，步骤(1)中，负压醪塔酒汽上升后，部分进入脱气段底部，其余粗酒汽顺序进入醪液二级预热器和负压醪塔冷凝器组冷凝，冷凝液进入粗酒罐，未冷凝的含杂气体通过蒸馏真空泵排出。优选的，步骤(1)中，自流管道流入负压醪塔的醪液占47％，通过常压醪塔进料预热器预热后进入常压醪塔顶部的醪液占53％。优选的，负压醪塔的加热方式：常压醪塔塔顶汽通过负压醪塔再沸器加热负压醪塔；负压醪塔的工作压力为-0.07MPa～-0.055MPa，负压醪塔塔底温度为80℃，顶部温度为68℃，脱气段顶部温度为65℃。优选的，常压醪塔是在常压下工作，常压醪塔的加热方式：精馏塔塔顶酒精蒸汽通过常压醪塔再沸器Ⅰ加热常压醪塔；来自膜脱水装置脱水后的燃料乙醇蒸汽通过常压醪塔再沸器Ⅱ加热常压醪塔；常压醪塔塔底操作温度为105℃，顶部温度为99℃。优选的，步骤(3)中，粗酒精经过一级粗酒精预热器和二级粗酒精预热器预热。优选的，步骤(3)中，酒精逐渐浓缩至塔顶酒精浓度达到95％(v/v)以上，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；优选的，步骤(3)中，精馏塔塔釜废热水进一级粗酒精预热器预热粗酒精后进入污水处理系统。优选的，精馏塔是在正压下工作，其工作压力为0.3MPa，精馏塔的加热方式：新鲜蒸汽通过精塔再沸器加热精馏塔，精馏塔塔底操作温度为146℃，顶部温度为118℃。本专利技术的第二方面，提供上述工艺采用的双粗单精三塔系统，包括醪液预热器、脱气段、负压醪塔、常压醪塔和精馏塔；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，醪液三级预热器的出口端通过管路与脱气段的进口端连接；脱气段的出口端通过管路与负压醪塔连接，脱气段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，常压醪塔的出口端通过管路经负压醪塔再沸器后连接粗酒罐；常压醪塔塔底出口端通过管路经常压醪塔进料预热器后与负压醪塔塔釜连接；粗酒罐的出口端通过管路经粗酒精预热器后与精馏塔连接；精馏塔通过管路与常压醪塔再沸器Ⅰ形成闭合回路，所述常压醪塔再沸器Ⅰ还通过管路与常压醪塔形成闭合回路；精馏塔的出口端通过管路经过热器与膜脱水装置连接，膜脱水装置的出口端通过管路经常压醪塔再沸器Ⅱ与成品冷却器连接，所述常压醪塔再沸器Ⅱ通过管路与常压醪塔形成闭合回路；膜脱水装置的出口端还通过管路经解吸冷凝器组与无水真空泵连接，解吸冷凝器组的出口端通过管路与粗酒罐连接。优选的，脱气段的出口端通过管路依次和醪液一级预热器、脱气段冷凝器组连接，脱气段冷凝器组的出口端分别通过管路与粗酒罐和蒸馏真空泵连接，负压醪塔的出口端通过管路依次和醪液二级预热器、负压醪塔冷凝器组连接，负压醪塔冷凝器组的出口端分别通过管路与粗酒罐和蒸馏真空泵连接；负压醪塔再沸器通过管路与负压醪塔形成闭合回路；负压醪塔的出口端通过管路依次与醪液三级预热器、酒糟处理系统连接。优选的，所述粗酒精预热器包括依次串联的一级粗酒精预热器和二级粗酒精预热器；优选的，精馏塔的出口端通过管路与杂醇油分离器连接，精馏塔的出口端还通过管路经一级粗酒精预热器与污水处理系统连接；优选的，精馏塔通过管路与精塔再沸器形成闭合回路，精塔再沸器的出口端通过管路依次经凝结水箱、二级粗酒精预热器后与锅炉连接；优选的，所述膜脱水装置包括多个串联的管壳式膜结构，每个管壳式膜结构均包括外壳以及位于外壳内部的内管，所述内管包括陶瓷管以及覆在陶瓷管外表面的分子筛膜；外壳和内管之间的空间为壳程，内管内部空间为管程。在管程抽负压，在壳程内通酒精蒸汽，酒精蒸汽本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.利用双粗单精三塔蒸馏低浓度发酵醪生产燃料乙醇的工艺，其特征在于，所述工艺包括以下步骤：/n(1)浓度为8％(v/v)以下的发酵成熟醪依次经过醪液一级预热器(5)预热至45℃、醪液二级预热器(6)预热至55℃、醪液三级预热器(7)预热至65℃后在脱气段(1)顶部进料，成熟醪中的二氧化碳和部分低沸点杂质在脱气段(1)负压的作用下与发酵醪分离，脱去气体的发酵醪进入脱气段(1)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(3)顶部；/n(2)由常压压醪塔顶部进入的脱气醪入塔后在常压醪塔(3)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；废醪液在常压醪塔(3)塔底被排出至常压醪塔进料预热器(12)，预热脱气醪后进入负压醪塔(2)塔釜闪蒸；常压醪塔(3)酒汽上行进入负压醪塔再沸器(13)给负压醪塔(2)加热，冷凝后的粗酒精进入粗酒罐(9)；/n(3)来自粗酒罐(9)的粗酒精经预热后进入精馏塔(4)下部，入精馏塔(4)后酒精逐渐浓缩至塔顶酒精浓度达到95％(v/v)以上，精馏塔(4)塔顶汽相采出酒度为95％(v/v)以上的酒精蒸汽经酒气过热器(24)进入膜脱水装置(25)脱水，其余酒精蒸汽经常压醪塔再沸器Ⅰ(20)冷凝后全部回流至精馏塔(4)；/n(4)经过膜脱水装置(25)脱水后的燃料乙醇蒸汽进入常压醪塔再沸器Ⅱ(26)加热常压醪塔(3)，冷凝后经成品冷却器(27)冷却后得到燃料乙醇成品。/n...

【技术特征摘要】
1.利用双粗单精三塔蒸馏低浓度发酵醪生产燃料乙醇的工艺，其特征在于，所述工艺包括以下步骤：
(1)浓度为8％(v/v)以下的发酵成熟醪依次经过醪液一级预热器(5)预热至45℃、醪液二级预热器(6)预热至55℃、醪液三级预热器(7)预热至65℃后在脱气段(1)顶部进料，成熟醪中的二氧化碳和部分低沸点杂质在脱气段(1)负压的作用下与发酵醪分离，脱去气体的发酵醪进入脱气段(1)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(3)顶部；
(2)由常压压醪塔顶部进入的脱气醪入塔后在常压醪塔(3)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；废醪液在常压醪塔(3)塔底被排出至常压醪塔进料预热器(12)，预热脱气醪后进入负压醪塔(2)塔釜闪蒸；常压醪塔(3)酒汽上行进入负压醪塔再沸器(13)给负压醪塔(2)加热，冷凝后的粗酒精进入粗酒罐(9)；
(3)来自粗酒罐(9)的粗酒精经预热后进入精馏塔(4)下部，入精馏塔(4)后酒精逐渐浓缩至塔顶酒精浓度达到95％(v/v)以上，精馏塔(4)塔顶汽相采出酒度为95％(v/v)以上的酒精蒸汽经酒气过热器(24)进入膜脱水装置(25)脱水，其余酒精蒸汽经常压醪塔再沸器Ⅰ(20)冷凝后全部回流至精馏塔(4)；
(4)经过膜脱水装置(25)脱水后的燃料乙醇蒸汽进入常压醪塔再沸器Ⅱ(26)加热常压醪塔(3)，冷凝后经成品冷却器(27)冷却后得到燃料乙醇成品。


2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：步骤(1)中，脱气段(1)顶部含杂粗酒汽顺序进入醪液一级预热器(5)和脱气段冷凝器组(8)冷凝，冷凝液进入粗酒罐(9)；脱气醪在由脱气段(1)向负压醪塔(2)下行的同时被负压醪塔(2)塔底上升的蒸汽加热，酒汽上行与废醪液分离，废醪液在负压醪塔(2)的塔底排出，送去酒糟处理系统(14)处理。


3.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：步骤(1)中，负压醪塔(2)酒汽上升后，部分进入脱气段(1)底部，其余粗酒汽顺序进入醪液二级预热器(6)和负压醪塔冷凝器组(11)冷凝，冷凝液进入粗酒罐(9)，未冷凝的含杂气体通过蒸馏真空泵(10)排出。


4.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：步骤(1)中，自流管道流入负压醪塔(2)的醪液占47％，通过常压醪塔进料预热器(12)预热后进入常压醪塔(3)顶部的醪液占53％。


5.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：负压醪塔(2)的加热方式：常压醪塔(3)塔顶汽通过负压醪塔再沸器(13)加热负压醪塔(2)；负压醪塔(2)的工作压力为-0.07MPa～-0.055MPa，负压醪塔(2)塔底温度为80℃，顶部温度为68℃，脱气段(1)顶部温度为65℃。


6.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：常压醪塔(3)是在常压下工作，常压醪塔(3)的加热方式：精馏塔(4)塔顶酒精蒸...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟国栋，赵守合，鹿伟，车吉强，刘凯，李培华，闫庆兵，
申请(专利权)人：肥城金塔机械科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37