酒精厂设计.doc

“多塔系差压蒸馏节能新工艺“ “高效脱甲醇除杂新工艺“ “环已烷脱水生产无水酒精新工艺“ “三元共沸法制备燃料酒精工艺“ “分子筛吸附法生产无水酒精工艺“ 前 言 我公司酒精项目组主要致力于无水酒精生产技术开发及酒精差压蒸馏节能新工艺的推广应用；承接各种规模酒精及其深加工产品装置的工程设计、设备制造、施工及调试总承包或部分工段承包。对老酒精厂存在的技术问题提供技术支持、咨询服务，对原有旧装置进行挖潜改造，并承包装置的调试、生产及生产管理服务； 公司拥有可靠的专业技术力量；先进的设计辅助软件；系统、完整的工程技术资料和良好的客户、用户关系。公司负责技术工作的几位专业工程师均曾就职于化工设计院所，并长期从事酒精生产工作，他们先后主持并完成了十几套不同规模酒精工厂的设计、施工、生产调试。其中，由我公司自主完成的有“广东城月糖厂酒精厂技改项目“酒精回收系统总承包工程；“遂溪特级酒精酿造有限公司3万吨/年酒精及配套1万吨/年无水酒精技改项目“总承包工程；“广西南康糖厂木薯淀粉酒精装置新建项目“总承包工程等。在多年的实际工作中，获得了大量的第一手工程资料，积累了丰富的实际操作经验，在酒精生产行业内享有盛名。 本公司拥有自主的“环已烷脱水生产无水酒精技术“，能向客户提供成熟的生产工艺装置及优良完整的售后服务。 本公司的设计手段先进。配套非标设备的设计算及出图均采用化工部设备设计技术中心站开发的辅助设计软件包进行，可靠性高。另外，公司长期与工程院所、高等学俯保持横向联系，保证了技术水平的先进性，技术规范的延续性。 本公司的服务宗旨是“提供先进适用的技术，系统科学的管理“，并“最大限度满足用户的需要“的服务。 中科院广州能源研究所广东中科天元再生资源工程有限公司 2001年10月再版 酒精生产技术 简介 一、酒精的用途 酒精----乙醇的俗称，一向是市场巨大的一种商品，也是重要的工业原料，广泛用于化工、塑料、橡胶、农药、化妆品及军工等工业部门，酒精的深加工产品有数百种，而且酒精还是一种重要的再生能源，所以，酒精的市场潜力是巨大的。目前，我国酒精年产量约300万吨。其消费主要为化工占40，轻工占40，医药占10，其它占10。 另外，由于近年发现无铅汽油添加剂MTBE（甲基异丁基醚）会导致驾驶人员眩晕，所以，酒精成了最佳代用品。中国现在每年消耗汽油4000万吨，预测到2000年将达到5000万吨，按15添加，就要750万吨/年，如果用酒精来代替MTBE，需求量是非常巨大的，虽然再生能源的研究有了巨大的进步，但是，水电、太阳能、风能等等再生能源都不易携带，唯有酒精是最易大量获得，性状又与汽油最相似的可再生能源，原来使用汽油的装置无需太大改变。所以，尽管近年来经济、政治因素使石油价格暴跌，但据专家预测，到2020-2030年，石油将重新上升到35美元/桶的水平。生物酒精作为再生性能源中重要的一员，迟早要全面登上世界能源的舞台，也必定成为我国的重要再生能源。 二、酒精生产的主要方法 酒精的生产分为合成法和发酵法，用石油产品生产酒精的合成法已是工艺倒置，而且技术上有困难，已基本不用，因此，发酵法是最有前途的生物能源技术。 从工艺的角度来说，人们熟知的甘蔗、玉米、木薯、谷物等含糖类、淀粉类及纤维素类作物均可作为原料，经前处理、发酵、蒸馏而生产酒精。 a. 原料的前处理 我们将原料经碎解、水解或糖液化处理形成可发酵性糖的过程统称为酒精生产的前处理。根据所采用原料的不同，所采取的工艺路线有不同。 b. 发酵 目前被广泛采用的酒精发酵技术是“多罐连续发酵“， 采用酒母或固定化载体酵母连续发酵，罐内蛇管换热器冷却；连续发酵可缩短发酵周期，提高设备利用率，减轻劳动强度；发酵罐露天安装，以节省厂房投资。另外，目前发酵技术的开发主要集中在1、真空发酵技术；2、无酸发酵；3、细菌发酵等，但均未能在大型工业化装置上采用。 c. 酒精蒸馏 目前酒精提取的方法很多，但主要还是采用蒸馏技术。根据蒸馏塔及其工艺配置的不同，分类表示如下 1、 按塔数分有两塔、三塔、四塔、五塔、六塔和八塔等工艺； 2、 按塔的操作压力配置有常压与差压； 3、 按塔间过料方式有汽相过塔与液相过塔； 4、 按塔内件有SD塔、浮阀塔、筛板塔及填料塔； 一般情况下，两塔、三塔工艺只适用于生产普级酒精或部分优级食用酒精；四塔流程虽能较有效地分离低沸点杂质组分，但对于杂醇油等高沸点组分很难彻底分离，对工人操作技术的依赖性很强。六塔流程的次序为粗馏塔→粗辅塔→水洗塔→精馏塔→甲醇塔→回收塔，五塔流程则少了粗辅塔，此两种流程的共同特点是增设了水洗塔和回收塔。至于八塔工艺主要是针对生产高纯度酒精（日本专卖标准）而开发的，目前国内还只有广东湛江一家。 三、我们为用户提供的生产工艺技术 随着食用酒精标准（GB10343-2000）新标准的实施，相关指标比89标要求提高（见附表新旧标准对照），对酒精生产技术提出了更高的要求。尤其是我国大部分中小型酒精厂普遍存在工艺技术比较落后，装置设备比较差的情况，产品质量无法满足新标准的要求。对此，不少生产厂家纷纷挖潜改造，提高产品质量档次；而且国家轻工总会对酒精行业的九五规划四大目标也是节能降耗、提高产品质量、发展综合利用和根治环境污染，因此，提高产品质量已成为全行业关注的重要课题。 另外，七十年代中期石油危机后，由于酒精开始进入燃料市场，为了能获得量大而又成本低廉的酒精，全世界的科学家都在进行酒精生产的技术开发，这些技术开发的焦点集中在1）高效率的发酵技术和设备；2）节能的酒精提取技术。 因此，我公司在这几年的酒精项目建设过程中，不断开发研究，并将新技术大胆地应用于工程实践，先后掌握了“多塔系差压蒸馏节能新工艺“；“高效脱甲醇除杂新工艺“；“真空发酵工艺“等先进技术。 四、新工艺简介 a. “多塔系差压蒸馏节能新工艺“以六塔差压流程为例简述粗馏塔、粗辅塔、甲醇塔为减压塔，水洗塔、精馏塔为加压塔，回收塔为常压塔。发酵成熟醪经预热后进入粗馏塔提馏出粗酒精并经粗辅塔脱水、浓缩至８５－９２％（Ｖ），粗酒精冷凝液进入水洗塔，利用精塔余馏水进行洗涤稀释至１５％（Ｖ）再进入精塔浓缩蒸馏至９５％（Ｖ），从塔顶巴氏区提取半成品酒精至甲醇塔进一步精馏，从甲醇塔底提取特优级食用酒精成品，回收塔用于精馏从水洗塔、精馏塔和甲醇塔三个塔提取的酒头，在最终冷凝器提取工业酒精，在巴氏区提取普级食用酒精，在塔中部提取副产品杂醇油。 五塔、六塔流程之所以能够生产高质量的酒精，关键在于水洗塔能高效、彻底分离头、中、尾级杂质（甲醇除外），粗酒精在水洗塔经水洗降度后，塔顶馏出酒汽浓度约３０－３５％（Ｖ），而除甲醇之外的其它杂质组分对酒精的相对挥发度，随着酒精浓度的降低而增大，因此，杂质组分往塔顶浓聚，再提取部分酒头去回收塔，甲醇组分的除净主要靠在甲醇塔提取酒头去回收塔，此外，由于六塔流程的粗酒精浓度（约９２％）较五塔流程的粗酒精浓度（约５０％）高，所以对在粗馏塔系统排除甲醇组分十分有利，而且粗辅塔还可以排除不少高沸点杂质。粗辅塔塔径较小、板层不多，不需配套冷凝器系统，故六塔流程比五塔流程投资增加不多，能耗上每吨酒精须多耗０.２吨蒸汽，适用于对酒精产品质量标准中甲醇含量要求较高的情况。 该类型的工艺装置已经在云南、甘肃、江苏、新疆、河南、黑龙江、吉林、安徽等地的大、中型酒精厂投产运行。技术成熟，工艺先进。 b.“真空发酵新工艺“简述由于酒精的相对挥发度大于水，发酵又产生大量的热，所以，在较高的真空、发酵温度下，3（V）的酒精已开始沸腾，酒精被抽出，并维持在醪液中酒精浓度≤3（V），速率可达80kg/m3.h。抽出的蒸汽中酒精浓度可以达到20，能直接进入精塔，省去了醪塔，大大除低了能耗。 该工艺目前已完成中试，效果非常理想，已开始工业化装置的设计。 c.“高效脱甲醇除杂新工艺“主要是针对酒精新标准的实施，结合我公司长期酒精蒸馏装置设计经验而自主开发的实用技术，工艺原理为从精馏塔的巴氏净化区将液态的热酒精导往甲醇塔的中部，从塔底或塔下段适当部位提取脱过甲醇等低沸杂物的酒精，经冷却检验入库。从脱甲醇塔顶部或冷凝系统可适量提取一些甲醇-酯醛馏分作为工业酒精，以提高酒精质量；脱甲醇塔底部采用间接蒸汽加热，用气量极少。由于采用一部分富含高级醇的酒精回流精塔塔中复蒸循环技术，更有利于排除杂醇油等杂质。 本工艺在我公司承建的广东一家木薯原料酒精厂与湖南一家大米原料酒精厂技改程中投产，运行效果理想，产品质量较高。 五、主要非标设备介绍 a. 蒸馏塔蒸馏用的蒸馏塔为满足工艺按常压或加压塔进行设计，制造按GB150-98执行。塔内件大部分采用“F1型浮阀“塔盘，同时按各塔的压力不同而采用轻阀片或重阀片，以减少塔层板阻力，提高塔板效率，减少塔设备内件用材。另外，在最新的设计quot;多塔系差压蒸馏节能新工艺“，我们采用了新型“条型浮阀“、“高效填料“作为传质元件，效率更高。由我公司设计的塔设备制造成本比传统结构要低20，大大节约投资。 全部蒸馏塔露天布置，减少土建投资。 b、换热器换热器采用列管式和板式两种形式的换热器，为充分利用和提高换热效果，有立式和卧式两种。由我公司开发的“多管程高流速醪液预热器“及“高速外循环粗塔再沸装置“运行效果非常理想，完全解决了几家酒精厂的技术难题。 由于我公司多年的设计改进，使设备的结构更趋合理，技术含量更高，从而达到节省材料，降低生产用水、电、汽耗量。 六、酒精单位产品消耗指标（以木薯原料五塔差压蒸馏装置为例，按每吨产品计） 木薯（≥65） 2750kg 工业浓硫酸 10kg 水（计除循环水） 30t 电 75kw.h 蒸汽 4.5t 酶用量与所选用厂家及当量不同有关，按酶产品说明书要求。 六、系列装置报价（仅供叁考） a. 10000t/a木薯原料酒精装置报价（单位万元） 注如采用“差压蒸馏“的节能工艺，装置报价增加10。 b. 50000t／d玉米原料酒精及综合利用工程总承包报价（单位万元人民币） c. 30000t／d玉米原料酒精装置报价叁考（单位万元人民币） 说明本报价表价格为车间内生产线价，不包括玉米提胚制油、不包括任何土建及车间以外公用工程。 d. 10000t/d糖蜜原料三塔常压酒精生产装置报价为壹佰玖拾伍万元正； e. 25000t/d糖蜜原料四塔差压酒精生产装置报价为肆佰叁拾柒万元正； 无水酒精生产技术 工艺简介 一、 无水酒精的用途 无水酒精是一种重要的化工基础原料，是多种有机合成产品的主要原料，是常用的有机溶剂，在建材、医药、农药及石油工业领域用途广泛。其主要用户为 a、在医药、农药、香料的生产中用作基础原料、原料中间体及载体溶剂，如生产乙醇钠、丁酸乙酯、磷酸三乙酯等； b、胶粘剂、防腐涂料行业用于生产硅酸乙酯； c、在广告喷图、油漆涂料及油墨生产等行业用作溶剂； d、电子元器件、电路板生产行业作为主要清洗剂； e、军工业应用于新一代爆炸物的生产原料； f、用作无水乙醇化学试剂。 近年来随着世界经济的发展，国际原油价格一路飙升，无水酒精由于可与汽油形成一种商品名称为汽油醇（gasohol）的汽车燃料而受到广泛重视。一方面是由于其燃料经济性良好，更重要的是汽油醇是一种非常干净的燃料，无污染。据报道，在石油危机期间，美国为了减少对石油的依赖和减轻，大力发展燃料酒精的生产；大约建设了165家大型的以谷物为原料的燃料酒精生产工厂和312家中小型工厂，据美国酒精联合会统计（ACE），美国每年汽油醇的销量超过150亿加仑（gallon）；南美洲的巴西也大力发展燃料酒精，以甘蔗糖、废糖蜜为原料。总之，汽油醇作为绿色燃料，其应用前景会日益广阔，而对无水酒精的需求亦会同步增大。 能源酒精工程在我国已经开始启动，并已在黑龙江、河南两省作为试点展开，将在十五计划内在全国范围内推广。因此，无水酒精技术正成为行业、企业、工程公司所关注的热点，并已有多个大型生产装置项目开工。 二、 酒精绝对化方法的简介 为生产无水酒精而推出的一系列生产工艺，常称为酒精的绝对化，绝对化的工艺主要有以下几类 a、 在冷处理的条件下，利用固体脱水剂去水，如氧化钙脱水法； b、 应用液体脱水剂去水，如甘油、汽油等； c、 应用基于共沸现象的脱水法，如苯、戊烷、环已烷、三氯乙烯、乙酸乙酯、甲苯、三氯甲烷等； d、 应用盐类溶液，使共沸点位移脱水，如氯化钙、醋酸钾等，称为盐脱水法； e、 利用通过多孔隔板的蒸汽扩散脱水； f、 真空脱水； g、 利用吸附剂制无水酒精，如4A分子筛、玉米粉； h、 利用蒸馏和膜法结合的方法脱水； i、 乙烯合成法。 在以上酒精脱水的方法中，许多为实验室条件下的工艺而未被广泛应用，最具工业化的应用则首推共沸法脱水和盐类脱水，其中共沸法则占绝大部分，是最常用、最为成熟的大型生产工艺。 盐类脱水也只在小规模的工业装置中应用，我国清华大学化学与化学工程系八十年代在上海外岗使用醋酸盐加工乙二醇的萃取精馏法建设我国首套试验装置，尔后河南新乡市酒精厂、成都化学试剂厂也建设了基于此工艺的小规模生产装置，而中、大规模的装置则没有建设。 目前国内已有的大中型生产装置，均采用共沸法脱水生产无水酒精。其生产工艺包括五十年代从前苏联引进的常压苯法和九十年代法国引进的差压苯法工艺。 分子筛吸附法脱水技术是80年代才开始工业化的一项酒精脱水新技术，该技术更具备设备投资省，运行费用低的优势，但由于我国分子筛生产技术及自控水平的限制，使得分子筛吸附技术一直未能大规模工业化，而在国外，已经是一项通用技术。最近，我公司也已经完成与一家国外酒精技术公司就“分子筛脱水生产无水酒精技术“的谈判，成功取得该技术在国内推广的代理权。 三、我们为用户提供的生产工艺技术 无水酒精是由95.6v/v的酒精经脱水精制而成，其核心技术是脱去酒精与水共沸物中的水含量，使酒精净含量达到99.5w/w以上。 我们提供的脱水工艺是“三元共沸法“，这是目前工业上普遍采用的成熟工艺。根据工艺确定的脱水剂不同，相应技术各有差异，因此，相应出现了多种脱水工艺技术1、苯法；2、环已烷脱水法；3、汽油脱水法等。其中，环已烷脱水法和汽油脱水法是由我公司自主开发、有我公司自主知识产权的新工艺。 我们为用户提供的生产工艺来源于消化吸收我国安徽宿县特酒厂从法国引进的5000t/a无水酒精差压苯法工艺。 根据安徽厂多年来使用进口设备的经验和教训，我们本着客户利益最大化的原则，应用了全新的高效率、高弹性操作的塔内构件改进设备；应用了基于单人看守的自动化控制生产工艺代替原有人工控制；以合理的装置成本为用户实现利益最大化。由此，我国目前最大的两套无水酒精生产装置就采用了我们的差压苯法工艺技术，包括安徽宿县的15000t/a和湛江遂溪的10000t/a装置。 值得说明的一点是与广泛应用的差压苯法无水酒精工艺相比，具有自主知识产权的汽油作溶济萃取精馏法生产汽油醇工艺目前尚无工业化生产纪录，但其立意quot;绿色燃料“的应用前景将为用户提供竞争未来的新优势。 四、生产工艺简介 工艺流程简图如下 工艺原理是往酒精水溶液中加入脱水剂，在酒精、水与脱水剂三元混合物中会形成一系列的三元共沸物，其中乙醇-水-脱水剂组成的三元共沸物的沸点最低，而且其组成中水的百分含量高于酒精-水二元共沸物中水的含量。根据这一原理，按其工艺特性进行蒸馏时，水会被三元共沸物带走以达到脱水之目的。 本工艺流程不仅成功地确保了无水酒精产品的质量，克服了引进技术的一些缺陷，实现了整套装置的国产化，降低了投资成本。而且采用了节能新技术，根据“差压蒸馏“原理，利用再生塔的塔顶高温蒸汽加热脱水塔塔釜液体，以减少蒸汽和冷凝水用量，降低了产品的生产成本，大大提高了装置的技术含量。 五、主要设备一览表 表1设备一览表 a、塔设备 本装置塔设备的塔盘全部采用高效条形浮阀塔盘，液体从受液盘流入到板面，参与汽液传质。由于条形浮阀塔盘是一种先进新型的塔内件，故操作弹性很大，塔板效率高。 两塔均采用不锈钢材料制造，以延长装置的使用寿命，提高产品质量。 塔设备均为露天装置，减少土建投资。 b、换热器 本装置中的换热设备包括再沸器、冷凝器和加热器，结构形式有固定管板列管立式换热器和板片式换热器两种，以充分利用和提高换热效果，最大限度的利用和回收热能，达到理想的节能效果。 六、 无水酒精单位产品消耗指标（每吨产品计） 1、酒精（≥95v/v） 1.09吨 2、蒸汽（≥4Kg/cm2 1.44吨 3、一次水 8m3 4、环已烷 0.27Kg 七、系列装置报价表 1、 年产5000t/a优级无水酒精装置报价 2、 年产10000t/a优级无水酒精装置报价 3、 20000t/a优级无水酒精装置报价为肆佰叁拾零肆万元； 4、 30000t/a优级无水酒精装置报价为伍佰贰拾零肆万元； 以上报价仅供参考，如需详细了解，请与我公司联系，我们将为您提供详细的设备清单及报价。欢迎垂询 中科院广州能源研究所广东中科天元再生资源工程有限公司 2001年8月再版 TOP