專利名稱：一種含乙醇的水溶液的精制系統(tǒng)以及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含乙醇的水溶液的精制系統(tǒng)以及含乙醇的水溶液的精制方法。
背景技術(shù)：
隨著全球石油等不可再生能源日益衰竭，以可再生的生物質(zhì)能源逐步得到了大規(guī)模的推廣，本技術(shù)應用的特點就用生物質(zhì)原料(玉米、木薯等)發(fā)酵后經(jīng)過蒸餾脫水制得無水乙醇。傳統(tǒng)的酒精生產(chǎn)方法中，采用較多流程為兩塔常壓蒸餾、兩塔差壓蒸餾，即粗餾塔、精餾塔組合，精餾塔采用一次蒸汽，精餾塔頂汽給粗塔作為熱源，蒸汽消耗高，提高了無水乙醇的生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種含乙醇的水溶液的精制系統(tǒng)以及含乙醇的水溶液的精制方法，采用該系統(tǒng)精制乙醇可以降低能量消耗。本發(fā)明提供一種含乙醇的水溶液的精制系統(tǒng)，其中，該系統(tǒng)包括熱載體源、汽提單元、精餾單元、氣液分離單元、換熱單元和脫水單元，所述汽提單元包括第一汽提塔和第二汽提塔，所述精餾單元包括第一精餾塔和第二精餾塔，所述氣液分離單元包括淡酒罐、第一精餾塔回流罐和第二精餾塔回流罐，所述換熱單元包括第一原料換熱器、第二原料換熱器、 第一汽提塔再沸器、第二汽提塔再沸器和第一精餾塔再沸器；所述第一汽提塔和所述第二汽提塔的原料入口依次與第一原料換熱器、第二原料換熱器的殼程連通，所述第一汽提塔的塔頂輕組分出口與所述淡酒罐的原料入口通過第一原料換熱器的換熱介質(zhì)管程連通，所述第一汽提塔的塔底重組分出口通過所述第一汽提塔再沸器的殼程與所述第一汽提塔的塔底回流入口連通以及與界外連通，所述淡酒罐的液體組分出口與所述第一精餾塔的中部原料入口連通，所述第二精餾塔的塔頂輕組分出口與所述脫水單元連通，以及通過所述第一汽提塔再沸器的換熱介質(zhì)管程與第二精餾塔回流罐的進料口連通，所述第二精餾塔回流罐的出料口與所述第二精餾塔上部回流入口連通，所述第二精餾塔的塔底重組分出口與所述第一精餾塔的中部進料口連通，所述第一精餾塔的塔頂輕組分出料口通過所述第二汽提塔再沸器的換熱介質(zhì)管程與第一精餾塔回流罐的進料口連通，塔底重組分出口與第一精餾塔再沸器的殼程連通以及與界外連通，所述第一精餾塔回流罐的出料口與所述第二精餾塔的上部進料口連通以及可選擇地與第一精餾塔的上部回流入口連通，所述第二汽提塔的塔頂輕組分出口與第二精餾塔的塔底進料口連通，所述第二汽提塔的塔底重組分出口通過所述第二汽提塔再沸器的殼程與第二汽提塔的塔底回流入口連通以及與界外連通，所述熱載體源依次與所述第一精餾塔再沸器的換熱介質(zhì)管程和原料換熱器的換熱介質(zhì)管程連通。本發(fā)明還提供一種含乙醇的水溶液的精制方法，其中，該方法包括將含乙醇的水溶液預熱，并將預熱后的含乙醇的水溶液的一部分送入第一汽提塔進行蒸餾，將第一汽提塔的塔頂輕組分冷凝后送入淡酒罐進行氣液分離，將得到的液體組分送入第一精餾塔進行精餾，將第一精餾塔的塔頂輕組分冷凝后送入第一精餾塔回流罐進行氣液分離，將得到的液體組分部分或全部送入第二精餾塔，另一部分液體組分返回第一精餾塔，將第一汽提塔的塔底重組分的一部分通過第一汽提塔再沸器加熱后返回第一汽提塔，另一部分外排，將第一精餾塔塔底重組分的一部分通過第一精餾塔再沸器加熱后返回第一精餾塔，另一部分外排；將預熱后的含乙醇的水溶液的另外一部分送入第二汽提塔進行蒸餾，第二汽提塔的塔頂輕組分進入第二精餾塔進行精餾，第二精餾塔塔頂輕組分一部分進入脫水單元，另一部分冷凝后送入第二精餾塔回流罐進行氣液分離，液體組分返回第二精餾塔，第二精餾塔塔底重組分進入第一精餾塔進行再精餾，將第二汽提塔塔底重組分的一部分通過第二汽提塔再沸器加熱后返回第二汽提塔，另一部分外排；其中，所述第二汽提塔內(nèi)的壓力高于所述第一汽提塔內(nèi)的壓力，所述第一精餾塔內(nèi)的壓力高于所述第二精餾塔內(nèi)的壓力，第一精餾塔再沸器由外界熱源供熱，所述將含乙醇的水溶液預熱通過將所述含乙醇的水溶液依次與第一汽提塔的塔頂輕組分換熱和與對第一精餾塔再沸器供熱后的外界熱源換熱來實現(xiàn)，第一汽提塔再沸器由來自第二精餾塔的塔頂輕組分供熱，第二汽提塔再沸器由來自第一精餾塔的塔頂輕組分供熱。根據(jù)本發(fā)明的含乙醇的水溶液的精制系統(tǒng)以及方法，能夠充分且合理地利用系統(tǒng)中的熱量，從而能夠有效地降低能量消耗。


圖1為本發(fā)明提供的含乙醇的水溶液的精制系統(tǒng)及其工藝流程圖。附圖標記1第一原料換熱器2第二原料換熱器3第一汽提塔4第二汽提塔5第二精餾塔6第一精餾塔7淡酒罐8第二精餾塔回流罐9第一精餾塔回流罐10第一汽提塔再沸器11第二汽提塔再沸器12第一精餾塔再沸器13第三原料換熱器14第二汽提塔進料預熱器15第一精餾塔進料預熱器
具體實施例方式本發(fā)明提供一種含乙醇的水溶液的精制系統(tǒng)，如圖1所示，其中，該系統(tǒng)包括熱載體源、汽提單元、精餾單元、氣液分離單元、換熱單元和脫水單元，所述汽提單元包括第一汽提塔3和第二汽提塔4，所述精餾單元包括第一精餾塔6和第二精餾塔5，所述氣液分離單元包括淡酒罐7、第一精餾塔回流罐9和第二精餾塔回流罐8，所述換熱單元包括第一原料換熱器1、第二原料換熱器2、第一汽提塔再沸器10、第二汽提塔再沸器11和第一精餾塔再沸器12 ；所述第一汽提塔3和所述第二汽提塔4的原料入口依次與第一原料換熱器1、第二原料換熱器2的殼程連通，所述第一汽提塔3的塔頂輕組分出口與所述淡酒罐7的原料入口通過第一原料換熱器1的換熱介質(zhì)管程連通，所述第一汽提塔3的塔底重組分出口通過所述第一汽提塔再沸器10的殼程與所述第一汽提塔3的塔底回流入口連通以及與界外連通，所述淡酒罐7的液體組分出口與所述第一精餾塔6的中部原料入口連通，所述第二精餾塔5的塔頂輕組分出口與所述脫水單元連通，以及通過所述第一汽提塔再沸器10的換熱介質(zhì)管程與第二精餾塔回流罐8的進料口連通，所述第二精餾塔回流罐8的出料口與所述第二精餾塔5上部回流入口連通，所述第二精餾塔5的塔底重組分出口與所述第一精餾塔6 的中部進料口連通，所述第一精餾塔6的塔頂輕組分出料口通過所述第二汽提塔再沸器11 的換熱介質(zhì)管程與第一精餾塔回流罐9的進料口連通，塔底重組分出口與第一精餾塔再沸器12的殼程連通以及與界外連通，所述第一精餾塔回流罐9的出料口與所述第二精餾塔5 的上部進料口連通以及可選擇地與第一精餾塔6的上部回流入口連通，所述第二汽提塔4 的塔頂輕組分出口與第二精餾塔5的塔底進料口連通，所述第二汽提塔4的塔底重組分出口通過所述第二汽提塔再沸器11的殼程與第二汽提塔4的塔底回流入口連通以及與界外連通，所述熱載體源依次與所述第一精餾塔再沸器12的換熱介質(zhì)管程和原料換熱器2的換熱介質(zhì)管程連通。根據(jù)本發(fā)明的含乙醇的水溶液的精制系統(tǒng)，所述汽提單元包括第一汽提塔3和第二汽提塔4，所述第一汽提塔3和第二汽提塔4可以為本領(lǐng)域所公知的各種蒸餾塔，該蒸餾塔的結(jié)構(gòu)為本領(lǐng)域所公知。根據(jù)本發(fā)明的含乙醇的水溶液的精制系統(tǒng)，所述精餾單元包括第一精餾塔6和第二精餾塔5，所述精餾單元包括第一精餾塔6和第二精餾塔5可以為本領(lǐng)域所公知的各種精餾塔，該精餾塔的結(jié)構(gòu)為本領(lǐng)域所公知。第一精餾塔6和第二精餾塔5的塔板數(shù)或理論塔板數(shù)各自可以為58-65和35-40。根據(jù)本發(fā)明的含乙醇的水溶液的精制系統(tǒng)，所述換熱單元包括第一原料換熱器1、 第二原料換熱器2、第一汽提塔再沸器10、第二汽提塔再沸器11和第一精餾塔再沸器12。 所述第一原料換熱器1和第二原料換熱器2可以為本領(lǐng)域所公知的各種換熱器，一般包括管程和殼程，管程用于提供換熱介質(zhì)的流通場所，殼程用于提供待換熱物質(zhì)的流通場所。所述第一汽提塔再沸器10和第二汽提塔再沸器11以及所述第一精餾塔再沸器12可以為本領(lǐng)域所公知的再沸器，只要能夠?qū)崿F(xiàn)將塔底組分加熱沸騰后返回塔內(nèi)即可。根據(jù)本發(fā)明的含乙醇的水溶液的精制系統(tǒng)，為了更充分合理地利用熱量，所述第一原料換熱器1可以為串聯(lián)的2-3個，所述第一汽提塔再沸器10可以為并聯(lián)的2-3個，所述第二汽提塔再沸器11為并聯(lián)的2-3個，所述第一精餾塔再沸器12為并聯(lián)的2-3個。優(yōu)選的情況下，所述第一汽提塔再沸器10為并聯(lián)的2個，所述第二汽提塔再沸器11為并聯(lián)的 2個，所述第一精餾塔再沸器12為并聯(lián)的2個。根據(jù)本發(fā)明的含乙醇的水溶液的精制系統(tǒng)，該精制系統(tǒng)還包括第一汽提塔塔底重組分排出單元，第二汽提塔塔底重組分排出單元以及第一精餾塔塔底重組分排出單元。所述第一汽提塔3的塔底重組分出口還與界外連通，從而第一汽提塔3的塔底重組分一部分通過第一汽提塔再沸器10再沸后返回第一汽提塔3，另一部分則排出界外。為了進一步利用熱源，優(yōu)選的情況下，所述第一汽提塔3的塔底重組分出口連通第三原料換熱器13的換熱介質(zhì)管程再連通界外，第三原料換熱器13的殼程與第一原料換熱器1和第二原料換熱器2的殼程連通，且該第三原料換熱器13可以設(shè)置在第一原料換熱器1和第二原料換熱器2之間。所述第二汽提塔4的塔底重組分出口還與界外連通。為了進一步利用熱源，優(yōu)選的情況下，所述第二汽提塔4的塔底重組分出口連通第二汽提塔進料預熱器14后再連通界夕卜，所述第二汽提塔進料預熱器14可以設(shè)置在第二原料換熱器2與第二汽提塔4的原料入口之間，從而使第二汽提塔4的塔底重組分在排出界外前與進入第二汽提塔4的原料換熱。 該進料預熱器可以為本領(lǐng)域所公知的各種預熱器，只要能夠?qū)崿F(xiàn)上述預熱功能即可。所述第一精餾塔6的塔底重組分出口還與界外連通，從而第一精餾塔6的塔底重組分一部分通過第一精餾塔再沸器12再沸后返回第一精餾塔6，另一部分則排出界外。為了進一步利用熱源，優(yōu)選的情況下，所述第一精餾塔6的塔底重組分出口連通第一精餾塔進料預熱器15的換熱介質(zhì)管程再連通界外，從而使第一精餾塔6的塔底重組分在排出界外前與來自淡酒罐7的原料在該原料進入第一精餾塔6前進行換熱。本發(fā)明中，所述界外是指精制乙醇的系統(tǒng)外。本發(fā)明還提供一種含乙醇的水溶液的精制方法，如圖1所示，其中，該方法包括將含乙醇的水溶液預熱，并將預熱后的含乙醇的水溶液的一部分送入第一汽提塔3進行蒸餾，將第一汽提塔3的塔頂輕組分冷凝后送入淡酒罐7進行氣液分離，將得到的液體組分送入第一精餾塔6進行精餾，將第一精餾塔6的塔頂輕組分冷凝后送入第一精餾塔回流罐9 進行氣液分離，將得到的液體組分部分或全部送入第二精餾塔5，另一部分液體組分返回第一精餾塔6，將第一汽提塔3的塔底重組分的一部分通過第一汽提塔再沸器10加熱后返回第一汽提塔3，另一部分外排，將第一精餾塔6塔底重組分的一部分通過第一精餾塔再沸器 12加熱后返回第一精餾塔6，另一部分外排；將預熱后的含乙醇的水溶液的另外一部分送入第二汽提塔4進行蒸餾，第二汽提塔4的塔頂輕組分進入第二精餾塔5進行精餾，第二精餾塔5塔頂輕組分一部分進入脫水單元，另一部分冷凝后送入第二精餾塔回流罐8進行氣液分離，液體組分返回第二精餾塔 5，第二精餾塔5塔底重組分進入第一精餾塔6進行再精餾，將第二汽提塔4塔底重組分的一部分通過第二汽提塔再沸器11加熱后返回第二汽提塔4，另一部分外排；其中，所述第二汽提塔4內(nèi)的壓力高于所述第一汽提塔3內(nèi)的壓力，所述第一精餾塔6內(nèi)的壓力高于所述第二精餾塔5內(nèi)的壓力，第一精餾塔再沸器12由外界熱源供熱，所述將含乙醇的水溶液預熱通過將所述含乙醇的水溶液依次與第一汽提塔3的塔頂輕組分換熱和與對第一精餾塔再沸器12供熱后的外界熱源換熱來實現(xiàn)，第一汽提塔再沸器10由來自第二精餾塔5的塔頂輕組分供熱，第二汽提塔再沸器11由來自第一精餾塔6的塔頂輕組分供熱。根據(jù)本發(fā)明的方法，該方法還包括將從所述第一汽提塔3塔底重組分出口排出的塔底重組分作為預熱含乙醇的水溶液的熱源；將從所述第二汽提塔4塔底重組分出口排出的的重組分作為預熱進入第二汽提塔4的含乙醇的水溶液的熱源；將從所述第一精餾塔6 塔底重組分出口排出的重組分作為加熱來自淡酒罐7液體組分的熱源。根據(jù)本發(fā)明的方法，該方法包括將預熱后的含乙醇的水溶液分別送入第一汽提塔 3和第二汽提塔4中。一般情況下，將預熱后的含乙醇的水溶液送入第一汽提塔3中的重量與送入第二汽提塔4的重量的比可以為1 1.4-2;優(yōu)選的情況下，將預熱后的含乙醇的水溶液送入第一汽提塔3中的重量與送入第二汽提塔4的重量的比為1 1.45-1.55。根據(jù)本發(fā)明的方法，為了能夠更充分合理地利用熱源，所述第二汽提塔再沸器11 由來自第一精餾塔6的部分塔頂輕組分進行供熱，另一部分進入脫水單元進行脫水。在本發(fā)明中，所述脫水單元可以為分子篩脫水單元。根據(jù)本發(fā)明的方法，該方法包括將第一精餾塔6的塔頂輕組分冷凝后送入第一精餾塔回流罐9進行氣液分離，將得到的液體組分部分或全部送入第二精餾塔5，另一部分液體組分返回第一精餾塔6。優(yōu)選的情況下，將第一精餾塔6的塔頂輕組分冷凝后送入第一精餾塔回流罐9進行氣液分離，將得到的液體組分部分送入第二精餾塔5，另一部分液體組分返回第一精餾塔6。根據(jù)本發(fā)明的方法，第二汽提塔4內(nèi)的壓力高于所述第一汽提塔3內(nèi)的壓力。一般情況下，第二汽提塔4內(nèi)的壓力比所述第一汽提塔3內(nèi)的壓力高0. 4-0. 7atm;優(yōu)選的情況下，第二汽提塔4內(nèi)的壓力比所述第一汽提塔3內(nèi)的壓力高0. 5-0. 6atm。根據(jù)本發(fā)明的方法，第一精餾塔6內(nèi)的壓力高于所述第二精餾塔5內(nèi)的壓力。一般情況下，第一精餾塔6內(nèi)的壓力比所述第二精餾塔5內(nèi)的壓力高2. 5-3atm;優(yōu)選的情況下，第一精餾塔6內(nèi)的壓力比所述第二精餾塔5內(nèi)的壓力高2. 6-2. 8atm。在本發(fā)明中，通過第二汽提塔4內(nèi)的壓力高于所述第一汽提塔3內(nèi)的壓力，進行一級差壓蒸餾；通過第一精餾塔6內(nèi)的壓力高于所述第二精餾塔5內(nèi)的壓力，進行二級差壓蒸餾。通過上述二級差壓蒸餾能夠進一步節(jié)約耗能。根據(jù)本發(fā)明的方法，一般情況下，第一汽提塔3的壓力可以為0. 2-0. Satm，塔頂溫度可以為60-70°C，塔底溫度可以為80-86°C，塔底回流比可以為15-25 1 ；第二汽提塔4的壓力可以為1.6-2. latm，塔頂溫度可以為98-108°C，塔底溫度可以為110_120°C， 塔底回流比可以為20-35 1。優(yōu)選的情況下，第一汽提塔3的壓力為0.4-0. 5atm，塔頂溫度為64-67°C，塔底溫度為82-85°C，塔底回流比為18-22 1;第二汽提塔4的壓力為 1.7-1. 9atm，塔頂溫度為100-105°C，塔底溫度為112-116°C，塔底回流比為25-30 1。在此，上述塔底回流比是指由塔底返回塔內(nèi)的回流液流量與塔底重組分外排流量的比。根據(jù)本發(fā)明的方法，一般情況下，第一精餾塔6的壓力可以為4. 5-6. Oatm，塔頂溫度可以為125-i;35°C，塔底溫度可以為150-165°C，塔板數(shù)可以為58-65，回流比為1 2_3 ； 第二精餾塔5的壓力可以為1.6-2. Iatm，塔頂溫度可以為88-98 °C，塔底溫度可以為 98-108°C，塔板數(shù)可以為35-40，回流比可以為1 1. 6_2 ；優(yōu)選的情況下，第一精餾塔6的壓力為5. 3-5. 8atm，塔頂溫度為U8-130°C，塔底溫度為155-160°C，塔板數(shù)為60-63，回流比為1 2. 3-2. 6 ；第二精餾塔5的壓力為1. 7-1. 9atm，塔頂溫度為90_95°C，塔底溫度為 100-105°C，塔板數(shù)為 36-38，回流比為 1 1.7-1.9。在本發(fā)明中，上述第一精餾塔6的回流比是指精餾塔塔頂返回塔內(nèi)的回流液流量與塔頂產(chǎn)品流量的比，圖1中為第一精餾塔6的塔頂輕組分冷凝后送入第一精餾塔回流罐9進行氣液分離，將得到的液體組分返回第一精餾塔6的重量與送入第二精餾塔5的重量的比。在本發(fā)明中，上述第二精餾塔5的回流比是指精餾塔塔頂返回塔內(nèi)的回流液流量與塔頂產(chǎn)品流量的比。圖1中為為進入脫水單元的第二精餾塔5塔頂輕組分與冷凝后通過第二精餾塔回流罐8進行氣液分離的第二精餾塔5塔頂輕組分的重量比。根據(jù)本發(fā)明的方法，所述外界熱源可以為本領(lǐng)域所公知的各種熱源，例如蒸汽凝水、二次閃蒸汽和蒸汽。在本發(fā)明中，所述外界熱源優(yōu)選為溫度為140-180°C的蒸汽，外界熱源的用量使得預熱后的含乙醇的水溶液的溫度(即進入第一汽提塔3時含乙醇的水溶液的溫度)為60-80°C ；更優(yōu)選所述外界熱源為溫度為150-160°C的蒸汽，外界熱源的用量使得預熱后的含乙醇的水溶液的溫度為65-78°C。根據(jù)本發(fā)明的方法，所述含乙醇的水溶液可以為各種含有乙醇和水的體系，優(yōu)選為發(fā)酵醪液。所述發(fā)酵醪液可以為本領(lǐng)域采用玉米、木薯、小麥糖蜜等發(fā)酵后得到的發(fā)酵醪液。一般情況下，所述發(fā)酵醪液中的乙醇含量可以為8-16重量％。以下通過實施例對本發(fā)明進行進一步地說明，但本發(fā)明并不僅限于下述實施例。以下實施例中第一精餾塔再沸器12采用溫度為156°C的蒸汽。實施例1采用圖1所示工藝流程實施。將發(fā)酵醪液(乙醇含量為12重量％)與溫度為 150°C的水蒸氣換熱后，得到溫度為75°C的發(fā)酵醪液。將35重量％的上述發(fā)酵醪液送入第一汽提塔3中蒸餾，將65重量％的發(fā)酵醪液在與第二汽提塔4排出的塔底重組分換熱后送入第二汽提塔4中蒸餾，換熱后的塔底重組分外排。第一汽提塔3的塔頂輕組分與第一原料換熱器1 O個，換熱介質(zhì)為未經(jīng)預熱的乙醇含量為12重量％的發(fā)酵醪液)換熱后，冷凝的液體組分進入淡酒罐7，未冷凝的氣體排空，淡酒罐7中的液體組分與第一精餾塔6排出的塔底重組分換熱后進入第一精餾塔6精餾，換熱后的塔底重組分外排；第一精餾塔6的塔頂輕組分與第二汽提塔4回流的塔底重組分(通過第二汽提塔再沸器11)換熱后，冷卻的液體組分進入第一精餾塔回流罐9，未冷卻的氣體排空，換熱后的塔底重組分外排，第一精餾塔回流罐9中的液體組分的部分返回到第一精餾塔6中再精餾，另一部分送入第二精餾塔5再精餾。第二汽提塔4的塔頂輕組分直接從第二精餾塔5的塔底進入第二精餾塔5中精餾，第二精餾塔5的塔頂輕組分部分與第一汽提塔塔底重組分通過第一汽提塔再沸器10換熱后，冷凝的液體組分進入第二精餾塔回流罐8，未冷凝的氣體系統(tǒng)統(tǒng)一冷凝回收，第二精餾塔回流罐8中的液體組分返回到第二精餾塔5中再精餾；第二精餾塔5的塔頂輕組分的另一部分進入分子篩脫水單元進行脫水后得到無水乙醇(純度為99. 2重量％ )。其中，穩(wěn)定循環(huán)后，第一精餾塔6回流的塔底重組分與156°C的蒸汽進行循環(huán)換熱，第一精餾塔6的壓力為5. 6atm，塔頂溫度為130°C，塔底溫度為150°C，塔板數(shù)為61，回流比為1 2. 4 ；第一汽提塔3的壓力為0. fetm，塔頂溫度為66°C，塔底溫度為85°C，塔底回流比為20 1 ；第二汽提塔4的壓力為1. 6atm，塔頂溫度為103°C，塔底溫度為113°C，塔底回流比為27 1;第二精餾塔5的壓力為1.6atm，塔頂溫度為93°C，塔底溫度為103°C， 塔板數(shù)為37，回流比為1 1.7。采出的無水乙醇量與使用蒸汽的重量比為1 1.7。實施例2
按照實施例1中的方法進行。不同的是1)送入第一汽提塔3中的發(fā)酵醪液的重量為40重量％，送入第二汽提塔4中的發(fā)酵醪液的重量為60重量％ ；2)穩(wěn)定循環(huán)后，第一精餾塔6回流的塔底重組分與150°C的蒸汽進行循環(huán)換熱，第一精餾塔6的壓力為5. 4atm，塔頂溫度為U8°C，塔底溫度為148°C，塔板數(shù)為61，回流比為 1 2.3;第一汽提塔3的壓力為0.3站!11，塔頂溫度為671，塔底溫度為831，塔底回流比為18 1;第二汽提塔4的壓力為1.9atm，塔頂溫度為102°C，塔底溫度為112°C，塔底回流比為25 1;第二精餾塔5的壓力為l.Satm，塔頂溫度為92°C，塔底溫度為102°C，塔板數(shù)為37，回流比為1 1.9。采出的無水乙醇量與使用蒸汽的重量比為1 1.8。根據(jù)本發(fā)明的含乙醇的水溶液的精制系統(tǒng)以及方法，能夠充分合理地利用產(chǎn)生的熱源，通過將各塔的熱源合理分配使用，只需使用少量的外部熱源供熱即可滿足整個系統(tǒng)熱量的需求，大大減少了熱量的消耗，降低了成本。
權(quán)利要求
1.一種含乙醇的水溶液的精制系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括熱載體源、汽提單元、精餾單元、氣液分離單元、換熱單元和脫水單元，所述汽提單元包括第一汽提塔C3)和第二汽提塔G)，所述精餾單元包括第一精餾塔(6)和第二精餾塔(5)，所述氣液分離單元包括淡酒罐(7)、第一精餾塔回流罐(9)和第二精餾塔回流罐(8)，所述換熱單元包括第一原料換熱器(1)、第二原料換熱器O)、第一汽提塔再沸器(10)、第二汽提塔再沸器(11)和第一精餾塔再沸器(1 ；所述第一汽提塔C3)和所述第二汽提塔的原料入口依次與第一原料換熱器(1)、第二原料換熱器O)的殼程連通，所述第一汽提塔(3)的塔頂輕組分出口與所述淡酒罐(7)的原料入口通過第一原料換熱器(1)的換熱介質(zhì)管程連通，所述第一汽提塔(3)的塔底重組分出口通過所述第一汽提塔再沸器(10)的殼程與所述第一汽提塔(3) 的塔底回流入口連通以及與界外連通，所述淡酒罐(7)的液體組分出口與所述第一精餾塔 (6)的中部原料入口連通，所述第二精餾塔(5)的塔頂輕組分出口與所述脫水單元連通，以及通過所述第一汽提塔再沸器(10)的換熱介質(zhì)管程與第二精餾塔回流罐(8)的進料口連通，所述第二精餾塔回流罐(8)的出料口與所述第二精餾塔( 上部回流入口連通，所述第二精餾塔(5)的塔底重組分出口與所述第一精餾塔(6)的中部進料口連通，所述第一精餾塔(6)的塔頂輕組分出料口通過所述第二汽提塔再沸器(11)的換熱介質(zhì)管程與第一精餾塔回流罐(9)的進料口連通，塔底重組分出口與第一精餾塔再沸器(1 的殼程連通以及與界外連通，所述第一精餾塔回流罐(9)的出料口與所述第二精餾塔(5)的上部進料口連通以及可選擇地與第一精餾塔(6)的上部回流入口連通，所述第二汽提塔(4)的塔頂輕組分出口與第二精餾塔(5)的塔底進料口連通，所述第二汽提塔的塔底重組分出口通過所述第二汽提塔再沸器(11)的殼程與第二汽提塔(4)的塔底回流入口連通以及與界外連通， 所述熱載體源依次與所述第一精餾塔再沸器(1 的換熱介質(zhì)管程和原料換熱器O)的換熱介質(zhì)管程連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含乙醇的水溶液的精制系統(tǒng)，其中，第一原料換熱器(1)為串聯(lián)的2-3個、第一汽提塔再沸器(10)為并聯(lián)的2-3個、第二汽提塔再沸器(11)為并聯(lián)的 2-3個，第一精餾塔再沸器(1 為并聯(lián)的2-3個。
3.—種含乙醇的水溶液的精制方法，其特征在于，該方法包括將含乙醇的水溶液預熱， 并將預熱后的含乙醇的水溶液的一部分送入第一汽提塔C3)進行蒸餾，將第一汽提塔(3) 的塔頂輕組分冷凝后送入淡酒罐(7)進行氣液分離，將得到的液體組分送入第一精餾塔 (6)進行精餾，將第一精餾塔(6)的塔頂輕組分冷凝后送入第一精餾塔回流罐(9)進行氣液分離，將得到的液體組分部分或全部送入第二精餾塔(5)，另一部分液體組分返回第一精餾塔(6)，將第一汽提塔(3)的塔底重組分的一部分通過第一汽提塔再沸器(10)加熱后返回第一汽提塔(3)，另一部分外排，將第一精餾塔(6)塔底重組分的一部分通過第一精餾塔再沸器(1 加熱后返回第一精餾塔(6)，另一部分外排；將預熱后的含乙醇的水溶液的另外一部分送入第二汽提塔(4)進行蒸餾，第二汽提塔 (4)的塔頂輕組分進入第二精餾塔( 進行精餾，第二精餾塔( 塔頂輕組分一部分進入脫水單元，另一部分冷凝后送入第二精餾塔回流罐(8)進行氣液分離，液體組分返回第二精餾塔(5)，第二精餾塔( 塔底重組分進入第一精餾塔(6)進行再精餾，將第二汽提塔(4) 塔底重組分的一部分通過第二汽提塔再沸器(11)加熱后返回第二汽提塔G)，另一部分外排；其中，所述第二汽提塔內(nèi)的壓力高于所述第一汽提塔(3)內(nèi)的壓力，所述第一精餾塔(6)內(nèi)的壓力高于所述第二精餾塔(5)內(nèi)的壓力，第一精餾塔再沸器(1 由外界熱源供熱，所述將含乙醇的水溶液預熱通過將所述含乙醇的水溶液依次與第一汽提塔(3)的塔頂輕組分換熱和與對第一精餾塔再沸器(1 供熱后的外界熱源換熱來實現(xiàn)，第一汽提塔再沸器(10)由來自第二精餾塔(5)的塔頂輕組分供熱，第二汽提塔再沸器(11)由來自第一精餾塔(6)的塔頂輕組分供熱。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，將預熱后的含乙醇的水溶液送入第一汽提塔(3) 中的重量與送入第二汽提塔的重量的比為1 1.4-2。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述第二汽提塔(4)內(nèi)的壓力比所述第一汽提塔 (3)內(nèi)的壓力高0. 4-0. 7atm。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或5所述的方法，其中，第一汽提塔(3)的壓力為0.2-0. Satm，塔頂溫度為60-70°C，塔底溫度為80-86°C，塔底回流比為15-25 1 ；第二汽提塔(4)的壓力為 1. 6-2. Iatm，塔頂溫度為98_108°C，塔底溫度為110_120°C，塔底回流比為20-35 1。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述第一精餾塔(6)內(nèi)的壓力比所述第二精餾塔 (5)內(nèi)的壓力高2. 5-3atm。
8.根據(jù)權(quán)利要求3或7所述的方法，其中，第一精餾塔(6)的壓力為4.5-6. Oatm，塔頂溫度為125-135°C，塔底溫度為150-165°C，塔板數(shù)為58-65，回流比為1 2_3 ；第二精餾塔 (5)的壓力為1. 6-2. latm，塔頂溫度為88_98°C，塔底溫度為98_108°C，塔板數(shù)為35-40，回流比為1 1.6-2。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述外界熱源為溫度為150-160°C的蒸汽，所述外界熱源的用量使得預熱后的含乙醇的水溶液的溫度為60-80°C。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述含乙醇的水溶液為發(fā)酵醪液。
全文摘要
本發(fā)明提供一種含乙醇的水溶液的精制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括熱載體源、汽提單元、精餾單元、氣液分離單元、換熱單元和脫水單元。本發(fā)明還提供一種含乙醇的水溶液的精制方法，該方法包括將含乙醇的水溶液預熱，并將預熱后的含乙醇的水溶液的一部分送入第一汽提塔進行蒸餾，另一部分送入第二汽提塔進行蒸餾，將第一汽提塔的塔頂輕組分冷凝后送入第一精餾塔進行精餾，將第二汽提塔的塔頂輕組分送入第二精餾塔進行精餾。根據(jù)本發(fā)明的含乙醇的水溶液的精制系統(tǒng)以及方法，能夠充分且合理地利用精制系統(tǒng)中的熱量，從而能夠有效地降低能量消耗。
文檔編號C07C29/76GK102503771SQ20111030850
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月12日
發(fā)明者周友超, 朱文煥, 楊冬, 鄧洲, 陳修 申請人:中糧生物化學(安徽)股份有限公司