超純乙醇精制工藝背景
乙醇的生產(chǎn)原料是生物質(zhì)和化學(xué)法得到的乙醇含量為5~30%的原料液,其中除含有水和乙醇之外,還含有有機(jī)酸、甲醇、酯類、醛類和高級(jí)醇等雜質(zhì)。通常采用精餾的方法進(jìn)行精制,脫除原料液中大部分水、有機(jī)酸、甲醇、酯類、醛類和高級(jí)醇等雜質(zhì)。2002年前執(zhí)行的乙醇產(chǎn)品的新標(biāo)準(zhǔn)為GB10343-2000,原GB10343-89標(biāo)準(zhǔn)于2002年9月1日廢止。原GB10343-89標(biāo)準(zhǔn)受當(dāng)時(shí)中國乙醇生產(chǎn)技術(shù)水平的制約,乙醇產(chǎn)品的各項(xiàng)指標(biāo)要求與國際標(biāo)準(zhǔn)差距較大。2002年前,中國共有乙醇生產(chǎn)廠200多家,乙醇年生產(chǎn)能力在200-300萬噸左右。由于生產(chǎn)工藝落后,產(chǎn)品質(zhì)量低,原材料及能源消耗大,在國際市場(chǎng)上很難與其它國家的產(chǎn)品相競(jìng)爭(zhēng)。中國食用乙醇產(chǎn)品出口發(fā)達(dá)國家,需要重新進(jìn)行一次整體除雜精制。
在乙醇生產(chǎn)工藝流程中,精餾過程具有舉足輕重的地位。它不但決定了最終乙醇產(chǎn)品的質(zhì)量,而且控制著產(chǎn)品收率及公用工程消耗,堪稱乙醇生產(chǎn)過程的關(guān)鍵技術(shù)。因此,采用當(dāng)代生物化工發(fā)展成果,簡(jiǎn)化乙醇產(chǎn)品的工藝流程,降低生產(chǎn)成本,提高產(chǎn)品質(zhì)量,才能滿足人們對(duì)生活質(zhì)量及飲酒健康的要求。
為了與2002年前發(fā)達(dá)國家的乙醇標(biāo)準(zhǔn)相接軌,促進(jìn)中國各乙醇企業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整,提高乙醇產(chǎn)品的總體生產(chǎn)技術(shù)水平。中國有關(guān)單位參照2002年前國際上發(fā)達(dá)國家的乙醇質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),決定修訂2002年11月之前的乙醇產(chǎn)品質(zhì)量的國家標(biāo)準(zhǔn)。新的乙醇產(chǎn)品的國家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)2002年9月1日公布實(shí)施。修訂后的國家食用乙醇產(chǎn)品中的超純級(jí)乙醇的產(chǎn)品指標(biāo)與2002年前國際食用乙醇標(biāo)準(zhǔn)相接軌。
以下為修訂增加的GB10343-2000特優(yōu)級(jí)食用乙醇(超純級(jí)乙醇產(chǎn)品一種)標(biāo)準(zhǔn):
組成 | 指標(biāo) |
色相,號(hào) | δ5 |
乙醇,%(V/V) | τ96.0 |
甲醇,毫克/升 | δ2 |
正丙醇,毫克/升 | δ10 |
異丁醇異戊醇,毫克/升 | δ2 |
總酯(以乙酸乙酯計(jì)),毫克/升 | δ10 |
總酸(以乙酸計(jì)),毫克/升 | δ7 |
總?cè)ㄒ砸胰┯?jì)),毫克/升 | δ1 |
氧化時(shí)間,分鐘 | τ40 |
硫酸實(shí)驗(yàn),號(hào) | δ5 |
不揮發(fā)物,毫克/升 | δ10 |
重金屬(以pb計(jì)) | δ1 |
該標(biāo)準(zhǔn)中的各項(xiàng)指標(biāo)與GB10343-89相比較有大的變化。其中特優(yōu)級(jí)乙醇標(biāo)準(zhǔn)與原優(yōu)級(jí)乙醇標(biāo)準(zhǔn)相比,甲醇含量要求由100ppm將到2ppm,乙醇的酒度要求由95%提高到96%,氧化時(shí)間要求由30分鐘提高到40分鐘,同時(shí)增加了對(duì)總酯和正丙醇的含量要求。傳統(tǒng)的超純乙醇精制脫雜工藝,受精餾技術(shù)及裝備水平的制約,生產(chǎn)流程冗長,同一除雜過程,需要同一功能設(shè)備多次實(shí)施完成,傳統(tǒng)的超純乙醇脫雜工藝至少需要兩次以上整體脫醛、脫酯和脫甲醇等的脫雜操作,設(shè)備臺(tái)數(shù)較多,超純乙醇精餾成本高。因此,高效簡(jiǎn)捷的乙醇精制工藝,降低生產(chǎn)成本,滿足超純乙醇產(chǎn)品質(zhì)量要求,具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。[2]
超純乙醇精制工藝發(fā)明內(nèi)容
超純乙醇精制工藝目的
《超純乙醇精制工藝》的目的在于提供一種生產(chǎn)超純乙醇工藝過程,該工藝過程簡(jiǎn)捷、物耗能耗低、設(shè)備投資少、生產(chǎn)成本低。[2]
超純乙醇精制工藝技術(shù)方案
《超純乙醇精制工藝》是通過下述方案加以實(shí)現(xiàn)的。主要由粗餾塔、脫醛塔、精制塔、脫甲醇塔和回收塔組成的生產(chǎn)裝置,實(shí)現(xiàn)以生物法或化學(xué)法制取的乙醇含量5-30%的生產(chǎn)原料液為原料生產(chǎn)超純乙醇工藝過程,其特征在于,a粗餾塔為板式塔或填料塔,原料液的進(jìn)塔溫度為30-80℃,塔頂操作真空度為0.02-0.08兆帕,釜排為以水為主的廢液,塔頂采出30-80%的乙醇液送至脫醛塔作為進(jìn)料;b脫醛塔為由塔板段和填料段相間排列構(gòu)成的復(fù)合結(jié)構(gòu)塔,該塔塔頂操作壓力為0.0-0.1兆帕,塔釜乙醇水溶液送至精制塔作為進(jìn)料,塔頂采出酯類、醇類和雜醇油為主的雜質(zhì)的乙醇水溶液送至回收塔作為進(jìn)料;c精制塔采用由塔板段和填料段相間排列的復(fù)合結(jié)構(gòu)塔。該塔的塔頂操作壓力為0.0-0.3兆帕,塔頂側(cè)線采大于95%的乙醇液送至脫甲醇塔作進(jìn)料,塔的中下部側(cè)線采出雜醇油流股送至回收塔作進(jìn)料,塔頂采出液回送至脫醛塔塔頂,塔釜的廢水排外;d脫甲醇塔采用板式塔或填料塔,塔頂操作真空度為0.02-0.08兆帕,塔下部側(cè)線采出乙醇含量96%以上的,其它雜質(zhì)低于標(biāo)準(zhǔn)含量的超純乙醇。塔釜采出20-85%的乙醇液送至脫醛塔作進(jìn)料,塔頂采出工業(yè)乙醇;e回收塔采用板式塔或填料塔,該塔塔頂采出工業(yè)乙醇,塔下部的側(cè)線采出雜醇油流股,塔釜廢水排外。[2]
超純乙醇精制工藝改善效果
《超純乙醇精制工藝》優(yōu)點(diǎn)在于克服了2002年11月之前技術(shù)中需要同一功能設(shè)備多次操作完成單一操作單元的冗長工藝流程,工藝流程簡(jiǎn)捷,減少了設(shè)備投資,同時(shí)巧妙地將高效填料塔和板式塔技術(shù)相結(jié)合,提高了精餾單元的分離能力和設(shè)備的可靠性以及準(zhǔn)確確定側(cè)現(xiàn)采出位置,降低了操作費(fèi)用和生產(chǎn)成本。[2]
超純乙醇精制工藝附圖說明
附圖為《超純乙醇精制工藝》的工藝流程示意圖。
圖中1為粗餾塔、2為脫醛塔、3為精制塔、4為脫甲醇塔、5為回收塔。[2]
超純乙醇精制工藝權(quán)利要求
1.《超純乙醇精制工藝》該工藝過程主要由粗餾塔、脫醛塔、精制塔、脫甲醇塔和回收塔組成的生產(chǎn)裝置,實(shí)現(xiàn)以生物法或化學(xué)法制取的乙醇含量5-30%的生產(chǎn)原料液為原料生產(chǎn)超純乙醇,其特征在于:
a.粗餾塔為板式塔或填料塔,原料液的進(jìn)塔溫度為30-80℃,塔頂操作真空度為0.02-0.08兆帕,釜排為以水為主的廢液,塔頂采出30-80%的乙醇液送至脫醛塔作為進(jìn)料;
b.脫醛塔為由塔板段和填料段相間排列構(gòu)成的復(fù)合結(jié)構(gòu)塔,該塔塔頂操作壓力為0.0-0.1兆帕,釜采乙醇水溶液送至精制塔作為進(jìn)料,塔頂采出酯類、醇類和雜醇油為主的雜質(zhì)送至回收塔作為進(jìn)料;
c.精制塔采用由塔板段和填料段相間排列的復(fù)合結(jié)構(gòu)塔,該塔的塔頂操作壓力為0.0-0.3兆帕,塔頂側(cè)線采出含量大于95%的乙醇液送至脫甲醇塔作進(jìn)料,塔的中下部側(cè)線采出含雜醇油流股送至回收塔作進(jìn)料,塔頂采出液回送至脫醛塔塔頂,塔釜的廢水排出裝置;
d.脫甲醇塔采用板式塔或填料塔,塔頂操作真空度為0.02-0.08兆帕,塔下部側(cè)線采出乙醇含量96%的其它雜質(zhì)低于標(biāo)準(zhǔn)含量的超純乙醇,塔釜采出20-85%的乙醇水溶液送至脫醛塔作進(jìn)料,塔頂采出工業(yè)乙醇;
e.回收塔采用板式塔或填料塔,該塔塔頂采出工業(yè)乙醇,塔下部的側(cè)線采出雜醇油,塔釜廢水排外。[2]
超純乙醇精制工藝實(shí)施方式
如附圖所示,超純乙醇精制工序主要由1-粗餾塔、2-脫醛塔、3-精制塔、4-脫甲醇塔和5-回收塔單元設(shè)備組成。
(1)將乙醇含量為5~30%的原料液進(jìn)入粗餾塔1,經(jīng)汽液傳質(zhì)分離后,廢液從塔釜排出,送至裝置區(qū)外處理。塔頂采出的乙醇液送至脫醛塔2。該塔減壓操作壓力為-0.02~0.08兆帕,粗餾塔的主要任務(wù)是脫除隨發(fā)酵醪液帶過來的大部分水、有機(jī)酸及重組份雜質(zhì)等。
(2)自粗餾塔頂采出的30-80%乙醇液和來自精制塔釜的流股送入脫醛塔2,塔頂富集酯類、醛類和雜醇油等雜質(zhì),實(shí)現(xiàn)次整體除雜。塔頂采出送至回收塔5。該塔采用高效萃取填料和板式塔相結(jié)合的復(fù)合結(jié)構(gòu),使除雜功能高效實(shí)現(xiàn),釜采出的乙醇液送至精制塔3進(jìn)料。該塔操作壓力為-0.02~0.1兆帕。
(3)精制塔3采用高效填料塔和板式塔相結(jié)合的復(fù)合結(jié)構(gòu),精制塔是保證最終產(chǎn)品的純度,實(shí)現(xiàn)雜醇油和醛類等的第二次整體除雜。來自脫醛塔塔釜的乙醇液送入精制塔。在接近塔頂?shù)膫?cè)線采出的高濃度乙醇送至脫甲醇塔進(jìn)一步精制。塔中下部側(cè)線采出的富雜醇油餾分送至回收塔進(jìn)料。塔頂采出流股送至脫醛塔進(jìn)料,塔釜采出的工藝廢水部分送至脫醛塔,部分排出裝置。該塔操作壓力為0.0~0.3兆帕。
(4)來自精制塔側(cè)線采出的高濃度乙醇送至脫甲醇塔4。塔頂富集醛類和甲醇等雜質(zhì),通過控制塔釜乙醇濃度,塔釜富集雜醇油等雜質(zhì),實(shí)現(xiàn)的醛類、甲醇和雜醇油等再次整體除雜,塔釜乙醇濃度為20~85%,釜采送至脫醛塔進(jìn)料。脫甲醇塔塔頂采出工業(yè)乙醇。超純乙醇產(chǎn)品從脫甲醇塔下部側(cè)線采出。脫甲醇塔的主要作用是進(jìn)一步脫除產(chǎn)品中的醛類、雜醇油和甲醇等雜質(zhì)。通過產(chǎn)品的側(cè)采工藝,保證超純乙醇質(zhì)量指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。該塔還可以通過調(diào)整工藝參數(shù)生產(chǎn)各種規(guī)格的乙醇產(chǎn)品。該塔減壓操作壓力為-0.02~-0.08兆帕。
(5)來自精制塔側(cè)線采出的雜醇油流股及脫醛塔塔頂采出流股等送至回收塔5,回收塔塔頂采出工業(yè)乙醇,雜醇油流股從塔下部側(cè)線采出,經(jīng)雜醇油分離裝置獲得雜醇油餾分。塔釜廢水排出系統(tǒng),該塔操作壓力為-0.02~0.3兆帕。
該實(shí)施例的原料為含乙醇12%(V)的發(fā)酵醪液,按照以上敘述的工藝流程,通過附圖所示的超純乙醇精制工藝流程,可得到乙醇含量為96.8%(V),甲醇含量=1ppm,雜醇油含量=1ppm,氧化時(shí)間=45分鐘、正丙醇=2ppm、總酯=2ppm的特優(yōu)級(jí)食用乙醇產(chǎn)品。[2]
超純乙醇精制工藝榮譽(yù)表彰
2015年11月27日,《超純乙醇精制工藝》獲得第十七屆中國獎(jiǎng)優(yōu)秀獎(jiǎng)。[1]