化工原理-酒精差压蒸馏ppt课件

1、第十三章 酒精差压蒸馏技术蒸馏的根本原理差压蒸馏的实际根底差压蒸馏的工艺特征国内外差压蒸馏运用实例燃料乙醇产业的兴起/节能.蒸馏 是分别液体混合物的典型化工单元操作，它利用液体混合物中各组分挥发性的不同，到达将各组分分别的目的。 .酒精蒸馏包括两个过程:1 将酒精和一切易挥发性物质从发酵醪液中分别出来的过程，称之为粗馏；2进一步提高酒精浓度，并除去粗酒精中的杂质，使之成为各种规格的废品酒精，称之为精馏。 .常压蒸馏：各座塔设备均在常压下任务，每一座塔底用蒸汽加热，而塔顶需用冷却水移走热量，蒸馏能耗较大。 差压蒸馏：差压蒸馏是根据多效蒸馏的原理，把各座塔有机地结合在一同。各座塔在不同的压力下任务

2、，利用高压塔塔顶待冷凝的酒精蒸汽作为低压塔的驱动热源，并在低压塔的再沸器中被冷凝，节约了蒸汽和冷凝水。 . 从下表可以知道：差压蒸馏可节约蒸汽40-50%，节约冷凝水30%以上；酒糟排放量减少15%以上。 另外，如粗塔在真空下任务，低沸点杂质的挥发才干加大，有利于提高酒精质量。.第一节 根本原理酒精发酵醪液蒸馏的实际根底是拉乌尔定律。一、挥发系数K 同理，某杂质的挥发系数K/表示该杂质挥发性的强弱。 K = 1/2汽液平衡时，乙醇1汽相中乙醇质量分数2液相中乙醇质量分数1 汽相中某杂质质量分数2 液相中某杂质质量分数1K杂 =2.二、 杂质的精馏系数 杂质的精馏系数是指杂质的挥发系数和酒精的挥

3、发系数之比，用表示。 某杂质精馏系数大于1，阐明该杂质挥发比乙醇快。 精馏系数更为准确地描画了杂质和酒精在塔内的相互关系以及它们和酒精分别的难易程度。 K = 1/21K杂 =2K = 1221x.三、 杂质的分类 1头级杂质 典型的头级杂质的精馏系数一直大于1，它们在塔内的运动方向是往上的，其浓度在塔顶最高，如乙醛、甲酸乙酯、乙酸甲酯等。2尾级杂质 尾级杂质的精馏系数小于1，它们在塔内的运动方向向下，在塔底随废醪排出。而杂醇油在精馏塔的精馏段也是逐板向下运动的，所以杂醇油同样属于尾级杂质的概念范畴。 3中级杂质 中级杂质的精馏系数约等于1，它们在废品酒精采出口部位浓缩，因此很难和酒精分别，如

4、异戊酸、异戊酯、乙酸戊酯等。 .第二节 差压蒸馏的根底实际 一、热力学分析 蒸馏过程的节能途径归纳起来有三个方面 ：1蒸馏过程热能的充分回收利用，使散失到系统之外的热量降到最低限制； 2减少蒸馏过程本身需求的热量，如采用最正确回馏比、适当的塔板构造和塔板数等。 3提高蒸馏系统的热力学效率， 1属于“回收型节能途径。 2、3两类节能途径的出发点是如何减少蒸馏过程的驱动热源，它属于“节减型节能途径。 . 能量不仅有数量上的大小，而且有档次上的高低。热量不能够全部转换为功，只需部分转化为功，另一部分必需传给低温热源，而可以转化为功的那一部分正是我们所关怀的，它的数量大小取决于体系所处的形状，体系在不

5、同形状下，具有不同的做功身手。 稳态蒸馏过程如图一所示 稳态下的有效能平衡方程： 当过程可逆进展时，熵增率Sg=0，此时可得最小分别功耗为： . 分别过程热力学效率定义为最小分别功耗和实践功耗净功耗之比。即 ： 实践的分别过程都是不可逆过程，最小分别功耗可逆功耗是前者的极限，它由原料和产品的组成、温度、压力所决议，是个定值。 因此，要提高热力学效率，只能采取措施降低过程的净功耗W总，或者说，尽能够降低过程的不可逆性。 .精馏塔的不可逆性表如今以下几个方面： 1、流动液体有阻力。 2、塔内上升蒸汽与下流液体直接接触产生热交换时的温差以及再沸器和冷凝器中传热介质和物料之间的温差。 3、上升蒸汽与下

6、流液体进展传质时，两相浓度和平衡浓度之差。 为了降低过程的不可逆性，较常用的方法是设置中间再沸器和中间冷凝器，使之接近所谓的“可逆蒸馏。 中间再沸器中间冷凝器. 多效蒸馏是以多塔替代原先的单塔，使各塔在不同压力下任务，前一效压力高于后一效的压力，前一效塔顶蒸汽冷凝温度略高于后一效塔釜液体的沸腾温度。第一效塔釜用蒸汽加热，塔顶蒸汽作为第二效塔釜再沸器的加热介质，蒸汽在塔釜再沸器中冷凝。依次逐效进展，直到最后一效塔顶蒸汽用外来冷却水冷凝。 多效蒸馏有效地利用了固定冷、热介质之间的过剩温差，使得总能量逐塔、逐级降低，充分利用了各级档次的能量，从而降低了有效能的损失，提高了热力学效率。 二、 多效蒸馏

7、的原理 .三、多效蒸馏的工艺流程 多效蒸馏中最常用的工艺流程为双效蒸馏，根据进料方式和汽液之间相互流动方式的不同，可以把双效蒸馏分成五种根本组合方式，如图 .三、多效蒸馏的工艺流程 对于选用何种工艺流程方案和操作压力，要受以下几个重要要素限制：1体系的相对挥发度； 2板效率；3物料的热形状；4进料中低、高沸点物质的组成；5热源蒸汽压力和冷却介质温度；6现有塔设备的利用。 .四、多效蒸馏节能效果和效数的关系 其中，N为效数。 从公式可以看出，虽然添加效数可以进一步降低能耗，但效数的添加和能耗的降低并不是线性关系， 随着效数的添加，各效之间换热器的温差减小，因此，换热器传热面积添加；假设添加首效和

8、尾效的温差，首效的压力更高；从而设备费用也添加。 和石油化工相比，酒精蒸馏的规模和分别所需塔板数都很小，因此，从目前我国酒精工业的水准来看，酒精差压蒸馏以二效蒸馏为宜。 .五、 差压蒸馏的实际根据 差压蒸馏是多效蒸馏的延伸和开展。酒精发酵液能否采用多效蒸馏呢？从图中我们可以得出几个结论：1酒精发酵液不论在加压和减压下蒸馏，汽相中的易挥发组份的浓度均高于液相，其浓度和常压蒸馏相近。 2当液相浓度较低时，减压蒸馏的汽相中易挥发组份，略低于常压蒸馏的汽相中易挥发组份；加压蒸馏时汽相中易挥发组份，略高于常压蒸馏的汽相中易挥发组份； 3当液相浓度较高时，减压蒸馏的汽相中易挥发组份略高于常压蒸馏的汽相中易

9、挥发组份；加压蒸馏时的汽相中易挥发组份，略低于常压蒸馏的汽相中易挥发组份。 . 因此，从实际上，在设有两座或两座以上蒸馏塔的酒精蒸馏系统中，都可以采用差压蒸馏。 表13-2是常压蒸馏和差压蒸馏操作条件的对比我与张教师的研讨数据：.第二节 差压蒸馏的工艺特征 一、加压精馏塔回流比确实定 回流是保证精馏过程延续稳定操作的必要条件。 回流比又直接影响蒸馏能耗。 在高压下酒精对水的相对挥发系数会降低，因此，在加压条件下要获得与常压蒸馏条件下一样规格的酒精，须添加回流比或添加塔板数。 添加回流比能耗添加，增加塔板数投资添加。.回流比和压力的关系不仅节能，也要保证产质量量A线 为不同压力下获得馏出酒精浓度

10、为95.3V所需的回流比，但是，在A线回流比条件下，具有代表性的正丙醇、异戊醇等杂质简称杂醇油在塔中的聚积峰发生漂移。B线 回流比不仅保证了馏出液酒精浓度，而且保证杂醇油等杂质高效采出，但是B线回流比并不能完全弥补压力对杂醇油等杂质分布的影响。 C线 回流比完全弥补了压力的影响，塔内酒精分布和常压条件下完全一样。* 日本的研讨结果.二、 减压条件下杂质的分布 塔压的上升同时需求添加回流比，添加回流比意味着添加蒸馏能耗，压力过高从节能的观念来看并非上策，因此，差压蒸馏系统中受热一侧常采用减压，以减少精馏塔的负荷。 粗馏塔采用减压蒸馏，不仅有节能的效果，也有利于提高杂质的去除率。 由于减压条件下，

11、杂质对酒精的相对挥发系数增大，乙醛和甲醇在减压条件下，具有在粗馏塔顶浓缩段更易聚集的倾向。 乙醛甲醇.三. 低压降塔板的运用 差压蒸馏中的另一个节能途径是低压降塔板的运用。 假设塔底输入系统和塔顶输出系统的物料之间的焓差很小，与输入系统的热量相比可以忽略不计，即Q1=Q2=Q，那么： 因此，为了减少有效能损失，应减小塔顶、塔底间温差，其极限是塔釜沸点和塔顶冷凝温度之差。其有效的处理方法是采用低压降塔板。 .四. 差压蒸馏的动态控制 在酒精差压蒸馏中， 由于将一个塔的再沸器和另一个塔的冷凝器合并组成一个耦联络统，就出现了单塔系统中所没有的问题： 即联效两塔之间存在着动态过程相互影响，添加了过程控

12、制的难度。 自动控制技术.第四节 酒精差压蒸馏的开展动态 我国酒精工业近年技术提高较大，和国际程度相比，原料利用率相差无几，但在能耗方面要比兴隆国家高50以上。 在酒精消费过程中，蒸馏能耗约占总能耗的6070。因此，推行运用酒精差压蒸馏技术，是我国酒精蒸馏技术提高的必然趋势。特别是大规模的“燃料乙醇产业。 .二、国际上先进的差压蒸馏技术 1、二塔差压蒸馏消费燃料酒精工艺流程 该流程为二塔差压蒸馏系统，两只塔分别由提馏段和精馏段组成，即将精馏塔安装在醪塔上面，组成一个塔。 两塔同时进料，塔顶同时出废品酒精。其中一个塔加压，另一个塔是常压，加压塔用直接蒸汽加热，该塔塔顶的酒精蒸汽那么作为常压塔塔釜

13、的热源。 该流程的蒸汽耗费只需1.5-2.0吨/吨酒精。 普通3-3.5吨/吨酒精。.2、四塔差压蒸馏消费优质酒精工艺流程 该流程中包含两组双效差压蒸馏：加压精馏塔用蒸汽加热，塔顶酒精蒸汽加热醪塔，塔底高温余馏水在自蒸发器16中自蒸发，产生的二次蒸汽加热排醛塔，排醛塔顶的酒精蒸汽用来加热甲醇塔。.3、 无水酒精差压蒸馏工艺流程 该流程本质上是三效蒸馏，有三个压力梯度，所以节能效果明显，和消费无水酒精的普通方法相比，平均节约蒸汽耗量50以上。 .三、 国内差压蒸馏工艺流程 1、针对糖蜜和玉米原料的四塔差压蒸馏流程 2、针对薯干原料的三塔差压蒸馏流程 3、差压蒸馏在造纸废液发酵酒精蒸馏上的 运用 .四、 差压蒸馏的运用前景 节能降耗是一个永久的课题。酒精差压蒸馏经过多次反复利用热能，极大地节约了燃料，具有积极的经济效益和社会效益。 另一方面，酒精的质量相当程度上依赖于蒸馏技术，因此，酒精质量要求的提高，也对酒精蒸馏技术提出了更高的要求。差压蒸馏不仅降低了能耗，同时也提高了酒精质量，较好地处理了这个在常规蒸馏中不可调和的矛盾。 .四、 差压蒸馏的运用前景/实例丙酮丁醇蒸馏、稀酒精回收等 阐