專利名稱：制共沸乙醇的三塔加熱方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制共沸乙醇的三塔加熱方法。
背景技術(shù)：
石油資源的日益短缺，自然環(huán)境惡化的亟待改善，燃料乙醇作為一種對環(huán)境污染 小，可替代石油的能源受到各國的關(guān)注。燃料乙醇作為汽油的一種替代燃料，燃燒放出的能 量是一定的，生產(chǎn)燃料乙醇的能耗必須遠遠小于燃燒放出的能量，否則燃料乙醇的推廣使 用就要受到制約，因此，燃料乙醇的生產(chǎn)節(jié)能問題越來越突出。然而生產(chǎn)燃料乙醇的能耗主 要集中在蒸餾脫水工段，降低蒸餾脫水工段的能耗是關(guān)鍵。文獻CN101085717A公開了一種采用三塔熱集成裝置進行乙醇蒸餾的工藝方法 采用粗塔、低壓共沸精餾塔、高壓共沸精餾塔三塔工藝生產(chǎn)燃料乙醇和食用乙醇。此流程中 從粗餾塔側(cè)線以氣相形式采出粗酒進入低壓共沸精餾塔，由低壓共沸精餾塔上部側(cè)線采出 一部分共沸酒精進入高壓共沸精餾塔回流罐，與高壓共沸精餾塔塔頂氣相的凝液一起作為 高壓共沸精餾塔的回流液，低壓共沸精餾塔塔釜物料進入高壓共沸精餾塔的中部。壓力較 高的新鮮蒸汽給高壓共沸精餾塔塔釜加熱，高壓共沸精餾塔的塔頂氣給粗餾塔塔釜加熱， 新鮮蒸汽兩效利用，仍然存在能耗高的問題。此外，雖然該文獻在說明書中公開粗塔的操作 壓力為10 300kPa，低壓共沸精餾塔的操作壓力為10 280kPa，高壓共沸精餾塔的操作 壓力為200 1200kPa。但是在實施例中，粗塔、低壓共沸精餾塔和高壓共沸精餾塔的操作 壓力分別為140kPa、IlOkPa和580kPa。由此可見，在該文獻中三塔、特別是粗塔都是在加壓 下操作，而且粗塔操作壓力高于低壓共沸精餾塔的操作壓力，粗塔操作壓力高，塔內(nèi)容易結(jié) 焦，堵塞塔板，不利于裝置的長周期穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中存在能耗高、粗餾塔內(nèi)物料易結(jié)焦、堵 塞塔板的問題，提供一種新的制共沸乙醇的三塔加熱方法。該方法具有能耗低，粗餾塔內(nèi)溫 度低，塔板不易堵塞的特點。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種制共沸乙醇的三塔加熱 方法，包括以下步驟a)發(fā)酵醪液進入粗餾塔的上部，經(jīng)粗餾后，塔釜得到廢醪液，塔頂?shù)玫酱志?；b)粗酒進入精塔I的下部，經(jīng)精餾后，塔釜得到物流10 ；塔頂?shù)玫焦卜幸掖細猓?沸乙醇氣分為物流7和物流8，物流7經(jīng)冷凝后，回流入精塔I上部；物流8進入分子篩脫 水單元，脫水后得到共沸乙醇產(chǎn)品；c)物流10進入精塔II的下部，經(jīng)精餾后，塔釜得到精塔廢水；塔頂?shù)玫轿锪?1， 物流11經(jīng)冷凝后分為物流13和物流14，物流13進入精塔I的上部，物流14回流入精塔 II上部；其中，粗餾塔塔釜第一再沸器由來自分子篩脫水單元的無水乙醇氣加熱，粗餾塔塔釜第二再沸器由物流7加熱，精塔I塔釜再沸器由物流11加熱，精塔II塔釜再沸器由來 自界外的一次蒸汽加熱。上述技術(shù)方案中，粗餾塔的操作條件優(yōu)選范圍為塔板數(shù)優(yōu)選范圍為20 30，更 優(yōu)選范圍為22 28 ；塔頂溫度優(yōu)選范圍為50 70°C，更優(yōu)選范圍為53 65°C ；塔釜溫 度優(yōu)選范圍為70 100°C，更優(yōu)選范圍為75 90°C ；操作壓力P優(yōu)選范圍為IOkPa < P < 101. 3kPa,，更優(yōu)選范圍為 IOkPa < P < 50kPa,或者 50kPa < P < 101. 3kPa,最優(yōu)選范 圍為 20kPa < P < 50kPa，或者 50kPa < P < 70kPa，特別優(yōu)選范圍為 30kPa < P < 50kPa, 或者50kPa < P < 60kPa ；進料板位置優(yōu)選方案為位于從上至下第2 10塊塔板處。精塔 I的操作條件優(yōu)選范圍為塔板數(shù)優(yōu)選范圍為40 70，更優(yōu)選范圍為50 65 ；塔頂溫度優(yōu) 選范圍為75 100°C，更優(yōu)選范圍為80 90°C ；塔釜溫度優(yōu)選范圍為80 110°C，更優(yōu)選 范圍為85 100°C ；操作壓力優(yōu)選范圍為50 500kPa，更優(yōu)選范圍為60 400kPa，最優(yōu) 選范圍為100 200kPa ；進料板位置位于從上至下第40 50塊塔板處。精塔II的操作 條件優(yōu)選范圍為塔板數(shù)優(yōu)選范圍為50 80，更優(yōu)選范圍為65 75 ；塔頂溫度優(yōu)選范圍為 110 140°C，更優(yōu)選范圍為110 130°C ；塔釜溫度優(yōu)選范圍為120 160°C，更優(yōu)選范圍為 125 145°C ；操作壓力優(yōu)選范圍為100 800kPa，更優(yōu)選范圍為200 700kPa，最優(yōu)選范圍 為350 550kPa ；進料板位置位于從上至下第55 65塊塔板處。粗餾塔I、精塔II和精 塔III的操作壓力優(yōu)選方案為壓力依次增加。粗餾塔塔釜第一再沸器的操作條件出口溫 度優(yōu)選范圍為70 100°C，更優(yōu)選范圍為80 90°C ；壓力優(yōu)選范圍為30 90kPa，更優(yōu)選 范圍為40 80kPa。粗餾塔塔釜第二再沸器的操作條件出口溫度優(yōu)選范圍為70 100°C， 更優(yōu)選范圍為80 90°C ；壓力優(yōu)選范圍為30 90kPa，更優(yōu)選范圍為40 80kPa。精塔 I塔釜再沸器的操作條件出口溫度優(yōu)選范圍為80 110°C，更優(yōu)選范圍為90 100°C;壓 力優(yōu)選范圍為Iio 250kPa，更優(yōu)選范圍為110 200kPa。精塔II塔釜再沸器的操作條 件出口溫度優(yōu)選范圍為125 175°C，更優(yōu)選范圍為135 155°C;壓力優(yōu)選范圍為210 610kPa，更優(yōu)選范圍為410 580kPa。物流7與物流8的重量比優(yōu)選范圍為1/4 2 1， 更優(yōu)選范圍為1/3 1 1;物流13和物流14的重量比優(yōu)選范圍為1/4 1 1，更優(yōu)選 范圍為1/3 1/2 1。本發(fā)明中，所述壓力均為絕對壓力。本發(fā)明方法，采用壓力依次遞增和逐級加熱的方式即三塔中粗餾塔在負壓下操 作，精塔I在常壓或加壓下操作，精塔II在高壓下操作，所以精塔II塔頂蒸汽溫度較高，有 利于給低壓塔加熱，因此僅需一次蒸汽給精塔II塔釜再沸器E104加熱，然后精塔II塔頂 的高度酒氣(物流11)給精塔I塔釜再沸器E103加熱，精塔I塔頂?shù)墓卜幸掖細?物流7) 給粗餾塔塔釜第二再沸器E102加熱，實現(xiàn)了新鮮蒸汽的三效利用。同時，來自分子篩脫水 單元的無水乙醇氣給粗餾塔塔釜第一再沸器ElOl加熱，實現(xiàn)了分子篩脫水單元與精餾單 元熱能的綜合利用。與現(xiàn)有技術(shù)相比，最高可節(jié)省能耗32.5%。此外，本發(fā)明方法中，只有 粗餾塔I 一個塔含醪，并且在負壓下操作，塔中含醪部分溫度低，可低至76°C，而現(xiàn)有技術(shù) 中粗餾塔塔釜溫度高至112°C，所以采用本發(fā)明方法可以避免物料結(jié)焦而堵塞塔板，取得了 較好的技術(shù)效果。


圖1為文獻CN101085717A的流程示意圖。圖2為本發(fā)明流程示意圖。圖1中，20為低壓共沸精餾塔，21為粗餾塔，22為高壓共沸精餾塔，23和24為換 熱器，25為發(fā)酵醪液，26為粗酒氣，27為廢醪液，28和29為共沸乙醇，30為淡酒液，31高度 酒氣，32為高壓共沸精餾塔塔頂回流液，33和34為精塔廢水，35為新鮮蒸汽，36為高壓共 沸精餾塔塔頂氣凝液。圖2中，TlOl為粗餾塔，T102為精塔I，T103為精塔II，1為發(fā)酵醪液，2為粗酒， 3為廢醪液，4為來自分子篩脫水單元的無水乙醇氣，6、7、8為共沸乙醇氣，9為共沸乙醇液， 10為淡酒液，11為高度酒氣，12，13，14為高度酒，15為精塔II廢水，16為新鮮蒸汽。圖1中，發(fā)酵醪液25進入粗餾塔21的上部，經(jīng)精餾后，塔頂?shù)玫酱志茪?6，塔釜得 到廢醪液27。粗酒26進入低壓共沸精餾塔20的下部，精餾后，塔頂?shù)玫焦卜幸掖?8，塔釜 得到淡酒液30。共沸乙醇28和高壓共沸精餾塔塔頂氣凝液36 —起作為高壓共沸精餾塔的 塔頂回流液32。淡酒液30進入高壓共沸精餾塔的中部，經(jīng)精餾后，在高壓共沸精餾塔的塔 頂?shù)玫礁叨染茪?1，在高壓共沸精餾塔的塔釜得到精塔廢水33。精塔廢水33通過換熱器 23給低壓共沸精餾塔加熱，冷卻后得到精塔廢水34。流程中，高壓共沸精餾塔塔頂酒氣31 給粗餾塔塔釜加熱，粗餾塔塔頂粗酒氣26進入低壓共沸精餾塔的下部，直接給低壓共沸精 餾塔提供熱量。其中，粗餾塔、低壓共沸精餾塔和高壓共沸精餾塔都為加壓操作。圖2中，發(fā)酵醪液1進入粗餾塔(TlOl)的上部，經(jīng)粗餾后，塔釜得到廢醪液3，塔頂 得到粗酒2。粗酒2進入精塔I(T102)的下部，經(jīng)精餾后，塔釜得到物流10;塔頂?shù)玫焦卜?乙醇氣6，共沸乙醇氣6分為物流7和物流8，物流7經(jīng)冷凝后，回流入精塔I上部；物流8 進入分子篩脫水單元，脫水后得到共沸乙醇產(chǎn)品。物流10進入精塔II(T103)的下部，經(jīng)精 餾后，塔釜得到精塔廢水15 ；塔頂?shù)玫轿锪?1，物流11經(jīng)冷凝后分為物流13和物流14，物 流13進入精塔I的上部，物流14回流入精塔II上部。粗餾塔塔釜第一再沸器(ElOl)由 來自分子篩脫水單元的無水乙醇氣4加熱，粗餾塔塔釜第二再沸器(E102)由物流7加熱， 精塔I塔釜再沸器(E103)由物流11加熱，精塔II塔釜再沸器(E104)由來自界外的新鮮 蒸汽16加熱。其中，粗餾塔為負壓操作，精塔I為低壓操作，精塔II為高壓操作。下面通過實施例對本發(fā)明作進一步闡述。
具體實施例方式比較例1采用圖1所示流程，發(fā)酵醪液25進入粗餾塔21的上部，經(jīng)精餾后，塔頂?shù)玫酱志?氣26，塔釜得到廢醪液27。粗酒26進入低壓共沸精餾塔20的下部，精餾后，塔頂?shù)玫焦卜?乙醇28，塔釜得到淡酒液30。共沸乙醇28和高壓共沸精餾塔塔頂氣凝液36 —起作為高壓 共沸精餾塔的塔頂回流液32。淡酒液30進入高壓共沸精餾塔的中部，經(jīng)精餾后，在高壓共 沸精餾塔的塔頂?shù)玫礁叨染茪?1，在高壓共沸精餾塔的塔釜得到精塔廢水33。精塔廢水33 通過換熱器23給低壓共沸精餾塔加熱，冷卻后得到精塔廢水34。流程中，高壓共沸精餾塔 塔頂酒氣31給粗餾塔塔釜加熱，粗餾塔塔頂粗酒氣26進入低壓共沸精餾塔的下部，直接給 低壓共沸精餾塔提供熱量。
粗餾塔塔板數(shù)為26，進料位置為從上至下第2塊塔板，塔頂操作壓力140kPa，塔頂 操作溫度lore，塔釜操作溫度112°C。低壓共沸精餾塔塔板數(shù)為50，進料位置為從上至下第48塊塔板，塔頂操作壓力 IlOkPa,塔頂操作溫度77°C，塔釜操作溫度94°C。高壓共沸精餾塔塔板數(shù)為68，進料位置為從上至下第35塊塔板，塔頂操作壓力 580kPa，塔頂操作溫度128°C，塔釜操作溫度158°C。粗餾塔內(nèi)出現(xiàn)堵塞塔板現(xiàn)象。蒸汽消耗量為1. 6噸蒸汽/噸共沸乙醇產(chǎn)品。實施例1采用圖2所示流程，乙醇含量為9重量％的發(fā)酵醪液1進入粗餾塔(TlOl)的上部， 經(jīng)粗餾后，塔釜得到乙醇含量小于0. 005重量％的廢醪液3，塔頂?shù)玫揭掖己繛?8重量％ 的粗酒2。粗酒2進入精塔I(T102)的下部，經(jīng)精餾后，塔釜得到乙醇含量為40重量％的淡 酒液(物流10)；塔頂?shù)玫焦卜幸掖細?，共沸乙醇氣6分為物流7和物流8(物流7和物流 8的重量比為3 5)，物流7經(jīng)冷凝后，回流入精塔I上部；物流8進入分子篩脫水單元，脫 水后得到共沸乙醇產(chǎn)品。淡酒液(物流10)進入精塔II(T103)的下部，經(jīng)精餾后，塔釜得 到精塔廢水15 ；塔頂?shù)玫揭掖己拷咏卜薪M成的高度酒氣(物流11)，物流11經(jīng)冷凝后 為高度酒12，高度酒12分為物流13和物流14 (物流13和物流14的重量比為2 5)，物 流13進入精塔I的上部，物流14回流入精塔II上部。粗餾塔塔釜第一再沸器(ElOl)由 來自分子篩脫水單元的無水乙醇氣4加熱，粗餾塔塔釜第二再沸器(E102)由物流7加熱， 精塔I塔釜再沸器(E103)由物流11加熱，精塔II塔釜再沸器(E104)由來自界外的一次 蒸汽16加熱。粗餾塔塔板數(shù)為26，進料位置為從上至下第2塊塔板，操作壓力為40kPa，塔頂溫 度為60°C，塔釜溫度為81°C。精塔I塔板數(shù)為50，進料位置為從上至下第48塊塔板，操作 壓力為130kPa，塔頂溫度為85°C，塔釜溫度為92°C。精塔II塔板數(shù)為68塊塔板，進料位 置為從上至下第60塊塔板，操作壓力為500kPa，塔頂溫度為125°C，塔釜溫度為153°C。粗 餾塔塔釜第一再沸器(ElOl)出口溫度為82. 1°C，壓力為52kPa。粗餾塔塔釜第二再沸器 (E102)出口溫度為82. 1°C，壓力為52kPa。精塔I塔釜再沸器(E103)出口溫度為92. 5，壓 力為141kPa。精塔II塔釜再沸器(E104)出口溫度為154°C，壓力為511kPa。蒸汽消耗量 為1.2噸蒸汽/噸共沸乙醇產(chǎn)品，每噸共沸乙醇產(chǎn)品與比較例1相比可節(jié)省25%的能耗。實施例2 4采用圖2所示流程，只是改變各塔的操作條件。具體的操作條件及蒸汽消耗量見 表1。表 權(quán)利要求
1.一種制共沸乙醇的三塔加熱方法，包括以下步驟a)發(fā)酵醪液進入粗餾塔的上部，經(jīng)粗餾后，塔釜得到廢醪液，塔頂?shù)玫酱志?；b)粗酒進入精塔I的下部，經(jīng)精餾后，塔釜得到物流10；塔頂?shù)玫焦卜幸掖細?，共沸?醇氣分為物流7和物流8，物流7經(jīng)冷凝后，回流入精塔I上部；物流8進入分子篩脫水單 元，脫水后得到共沸乙醇產(chǎn)品；c)物流10進入精塔II的下部，經(jīng)精餾后，塔釜得到精塔廢水；塔頂?shù)玫轿锪?1，物流 11經(jīng)冷凝后分為物流13和物流14，物流13進入精塔I的上部，物流14回流入精塔II上 部；其中，粗餾塔塔釜第一再沸器由來自分子篩脫水單元的無水乙醇氣加熱，粗餾塔塔釜 第二再沸器由物流7加熱，精塔I塔釜再沸器由物流11加熱，精塔II塔釜再沸器由來自界 外的一次蒸汽加熱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述制共沸乙醇的三塔加熱方法，其特征在于粗餾塔的操作條件 塔板數(shù)為20 30，塔頂溫度為50 70°C，塔釜溫度為70 100°C，操作壓力P為IOkPa<P < 101. 3kPa，進料板位置位于從上至下第2 10塊塔板處；精塔I的操作條件塔板數(shù)為40 70，塔頂溫度為75 100°C，塔釜溫度為80 110°C，操作壓力為50 500kPa，進料板位置位于從上至下第40 50塊塔板處；精塔II的操作條件塔板數(shù)為50 80，塔頂溫度為100 140°C，塔釜溫度為120 1600C ；操作壓力為100 800kPa，進料板位置位于從上至下第55 65塊塔板處； 粗餾塔塔釜第一再沸器的操作條件出口溫度為70 100°C，壓力為30 90kPa ； 粗餾塔塔釜第二再沸器的操作條件出口溫度為70 100°C，壓力為30 90kPa ； 精塔I塔釜再沸器的操作條件出口溫度為80 110°C，壓力為110 250kPa ； 精塔II塔釜再沸器的操作條件出口溫度為125 175°C，壓力為210 610kPa。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述制共沸乙醇的三塔加熱方法，其特征在于粗餾塔的操作條件 塔板數(shù)為22 觀，塔頂溫度為53 65°C，塔釜溫度為75 90°C，操作壓力P為IOkPa < P<50kPa,或者 50kPa < P < 101. 3kPa ；精塔I的操作條件塔板數(shù)為50 65，塔頂溫度為80 90°C，塔釜溫度為85 100°C， 操作壓力為60 400kPa ；精塔II的操作條件塔板數(shù)為65 75，塔頂溫度為110 130°C，塔釜溫度為125 1450C ；操作壓力為200 7OOkPa ；粗餾塔塔釜第一再沸器的操作條件出口溫度為80 90°C，壓力為40 SOkPa ； 粗餾塔塔釜第二再沸器的操作條件出口溫度為80 90°C，壓力為40 SOkPa ； 精塔I塔釜再沸器的操作條件出口溫度為90 100°C，壓力為110 200kPa ； 精塔II塔釜再沸器的操作條件出口溫度為135 155°C，壓力為410 580kPa。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述制共沸乙醇的三塔加熱方法，其特征在于粗餾塔的操作壓力P 為20kPa < P < 50kPa,或者50kPa < P < 70kPa ；精塔I的操作壓力為100 200kPa ；精 塔II的操作壓力為350 550kPa。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述制共沸乙醇的三塔加熱方法，其特征在于粗餾塔的操作壓力P 為 30kPa < P < 50kPa,或者 50kPa < P < 60kPa。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述制共沸乙醇的三塔加熱方法，其特征在于粗餾塔、精塔I和精塔II的操作壓力依次增加。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述制共沸乙醇的三塔加熱方法，其特征在于物流7與物流8的重 量比為1/4 2 1，物流13和物流14的重量比為1/4 1 1。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述制共沸乙醇的三塔加熱方法，其特征在于物流7與物流8的重 量比為1/3 1 1，物流13和物流14的重量比為1/3 1/2 1。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制共沸乙醇的三塔加熱方法，主要解決現(xiàn)有技術(shù)中存在能耗高、塔內(nèi)物料易結(jié)焦、堵塞塔板的問題。本發(fā)明通過采用包括以下步驟a)發(fā)酵醪液進入粗餾塔上部，塔釜得到廢醪液，塔頂?shù)玫酱志疲籦)粗酒進入精塔I下部，塔釜得到物流10；塔頂?shù)玫焦卜幸掖細?，共沸乙醇氣分為物?和物流8；c)物流10進入精塔II下部，塔釜得到精塔廢水；塔頂?shù)玫轿锪?1；粗餾塔塔釜第一再沸器由來自分子篩脫水單元的無水乙醇氣加熱，粗餾塔塔釜第二再沸器由物流7加熱，精塔I塔釜再沸器由物流11加熱，精塔II塔釜再沸器由來自界外的一次蒸汽加熱的技術(shù)方案較好地解決了該問題，可應用于三塔差壓蒸餾制備共沸乙醇的工業(yè)生產(chǎn)中。
文檔編號C07C31/08GK102126921SQ20101002274
公開日2011年7月20日 申請日期2010年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月13日
發(fā)明者丁偉軍, 林長駿, 繆晡, 韓飛 申請人:中國石化集團上海工程有限公司, 中國石油化工集團公司