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對(duì)于一個(gè)精餾塔來(lái)講,在進(jìn)料成分Z一定時(shí),只要保持V/F和D/F一定(或者在F一定時(shí)保持D和V一定),這個(gè)塔的分離結(jié)果也就是產(chǎn)品成分y和x將被完全確定。而當(dāng)進(jìn)料成分變化時(shí),為了保持產(chǎn)品成分不變,可以相應(yīng)調(diào)節(jié)D/F,以補(bǔ)償進(jìn)料成分變化的影響。塔內(nèi)上升蒸汽量V,在塔的提餾段是由再沸器加熱提供的,在塔的精餾段還受到進(jìn)料熱熔的影響。當(dāng)冷凝器冷卻量Q增加時(shí),必然會(huì)使更多的氣相變?yōu)橐合?,從而降低了塔壓;同時(shí)使塔內(nèi)相同組分的平衡溫度下降,增加了再沸器兩側(cè)間的溫差,使再沸器提供的加熱量QH增加。正因如此,在進(jìn)料熱熔變化不大或可以忽略時(shí),一般總把V的變化或V/F的變化,看作是由再沸器加熱量QH提供的。在多元精餾中,影響關(guān)系要復(fù)雜得多,當(dāng)進(jìn)料中某一組分的濃度變化時(shí),必然使其他組分的濃度變化;從而使頂部及底部產(chǎn)品中各組分的濃度發(fā)生變化。當(dāng)進(jìn)料中幾個(gè)組分濃度同時(shí)變化時(shí),情況將更為復(fù)雜。其中質(zhì)量是必要條件,在質(zhì)量指標(biāo)一定的條件下應(yīng)在控制過(guò)程中使產(chǎn)品的產(chǎn)量盡可能提高一些,同時(shí)能量消耗盡可能低一些??朔@些擾動(dòng)的控制手段卻只有靠D/F和V/F。此時(shí)僅有兩個(gè)關(guān)鍵組分可以控制,其余組分在產(chǎn)品中的分配情況主要由進(jìn)料濃度確定。
精餾塔的基本控制方案
精餾塔的基本控制方式是討論復(fù)雜和特殊控制方案乃至1優(yōu)控制的基礎(chǔ),同時(shí)也是目前實(shí)際應(yīng)用中1常見(jiàn)的方案。精餾塔是一個(gè)多變量對(duì)象,因此如果將任意一個(gè)被調(diào)參數(shù)和任意一個(gè)調(diào)節(jié)參數(shù)組成調(diào)節(jié)回路,就可能有許多調(diào)節(jié)方案。對(duì)于液相進(jìn)料時(shí),進(jìn)料量或進(jìn)料成分的變化很快影響塔底的成分,而提餾段溫控比較及時(shí),動(dòng)態(tài)過(guò)程也比較快。而產(chǎn)品質(zhì)量往往是精餾過(guò)程的主要目標(biāo),因此,在基本控制方案中,以產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)來(lái)選取調(diào)節(jié)參數(shù),一種是采用溫度作為間接質(zhì)量指標(biāo),一種是采用產(chǎn)品成分等作為直接質(zhì)量指標(biāo)。
(l)按提餾段指標(biāo)的控制方案
如果對(duì)釜底出料的成分要求高于塔頂出料,塔頂或精餾段板上溫度不能很好地反映組分變化和實(shí)際操作回流比大于幾倍1小回流比時(shí),可采用提餾段控制。提餾段溫度是衡量質(zhì)量指標(biāo)的間接指標(biāo),而以改變?cè)俜衅骷訜崃孔鳛榭刂剖侄蔚姆桨?,就是提餾段溫控。
該方案以提餾段塔板溫度為被控變量,加熱蒸汽量為操縱變量。除了這個(gè)主要控制系統(tǒng)外,還設(shè)有若干個(gè)輔助控制系統(tǒng);進(jìn)料量F為定值控制或用均值控制系統(tǒng);塔內(nèi)氣體的流速過(guò)低時(shí),對(duì)于某些篩板精餾塔會(huì)產(chǎn)生漏液現(xiàn)象,從而影響操作降低塔板效率。對(duì)塔底采出量B和塔頂餾出物D,按物料平衡關(guān)系分別設(shè)有塔底與回流罐的液位控制器作均勻控制;為維持塔壓恒定,在塔頂設(shè)置壓力控制系統(tǒng),控制手段是控制冷凝器的冷卻量;提餾段溫控時(shí),回流量采用定值控制,且回流量應(yīng)足夠大,以便當(dāng)塔的處理量1大時(shí),仍能保持塔頂產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)在規(guī)定的范圍內(nèi)。
提餾段溫控由于采用了提餾段溫度作為間接質(zhì)量指標(biāo)。因此,它能夠較直接地反映提餾段產(chǎn)品情況。將提餾段恒定后,就能較好地保證塔底產(chǎn)品的質(zhì)量。
對(duì)于液相進(jìn)料時(shí),進(jìn)料量或進(jìn)料成分的變化很快影響塔底的成分,而提餾段溫控比較及時(shí),動(dòng)態(tài)過(guò)程也比較快。提餾段溫控的一個(gè)特點(diǎn)是回流量足夠大,因而在保持塔底質(zhì)量的前提下,仍能保持塔頂質(zhì)量,因此即使塔頂產(chǎn)品質(zhì)量要求比塔底嚴(yán)格時(shí),仍可采用提餾段溫控。2、連續(xù)式的配有預(yù)熱器,可以進(jìn)行連續(xù)式生產(chǎn),符合大批量生產(chǎn)的需要。
醪垢的形成
2.1發(fā)酵成熟醪成分
發(fā)酵成熟醪是一個(gè)復(fù)雜的多組分非均相混合液。它由水(75%%-90%%,w/w)、干物質(zhì)(4%%-10%%,w/w)、酒精及其它揮發(fā)性物質(zhì)(6%%-15%%,w/w)構(gòu)成。
2.2醪垢成分
醪垢的化學(xué)成分受各種條件影響很大。
分析結(jié)果表明,不同的原料產(chǎn)地、不同的前處理方法、不同的酒精生產(chǎn)工藝,醪垢的成分都不同。即便是同一工廠不同生產(chǎn)時(shí)期、不同部位醪垢成分也有一定差別。精餾塔的干擾因素和其他化工過(guò)程一樣,精餾是在一定的物料平衡和能量平衡的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。 醪垢的化學(xué)成分為碳酸鈣、碳酸鎂、磷 酸鈣、硫酸鈣、有機(jī)酸鈣、糖、糊精、蛋白質(zhì) 等,是由多種無(wú)機(jī)物、有機(jī)物構(gòu)成的,并以無(wú)機(jī)物為主。
2.3醪垢的成因
2.3.1 微溶或可溶物質(zhì)在蒸餾過(guò)程中達(dá) 到過(guò)飽和狀態(tài)而析出發(fā)酵成熟醪在蒸餾過(guò)程中沿塔板逐層 而下。相對(duì)揮發(fā)性大的物質(zhì)在醪塔內(nèi)沿塔板逐層上升,從頂部排出;干物質(zhì)和水,還有醇、酸、酯類(lèi)等相對(duì)揮發(fā)性小的物質(zhì)沿塔 板逐層向下,微溶或可溶物質(zhì)濃度不斷增 加,當(dāng)其濃度超過(guò)其溶解度達(dá)到過(guò)飽和狀態(tài)后,便會(huì)在塔底再沸器的管壁及蒸餾塔塔盤(pán)和塔件表面析出。在蒸餾過(guò)程中首先析出的是溶解度較小的碳酸鈣、碳酸鎂、磷酸鈣等,而溶解度稍大一些的也逐漸被濃縮沉積,如硫酸鈣、有機(jī)酸鈣等??紤]到因冷凝器冷卻量和環(huán)境等擾動(dòng)因素而使能量平衡可能破壞,從而使塔壓變化,因此在塔頂設(shè)置壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
發(fā)酵成熟醪中的不溶性懸浮物質(zhì),如酵母菌體、纖維、淀粉及析出的無(wú)機(jī)鹽形成晶 核,加速了處于飽和狀態(tài)下的無(wú)機(jī)鹽、有機(jī)鹽、糖、糊精、可溶性蛋白質(zhì)等的析出。眾所周知,國(guó)內(nèi)大部分酒精廠采用了離心清液回配技術(shù)。(5)考慮整個(gè)工藝生產(chǎn)過(guò)程的平穩(wěn)操作由于精餾塔往往是生產(chǎn)過(guò)程中的一個(gè)環(huán)節(jié),因此不僅前一工序的操作情況要影響精餾塔的操作,而且它的產(chǎn)品產(chǎn)量和成分變化也要影響到后一工序的操作。離心清液的回配進(jìn)一步提高了發(fā)酵成熟醪中干物質(zhì)含量,加劇了微溶或可溶物質(zhì)在醪液輸送、換熱、蒸餾過(guò)程中的析出和結(jié)垢概率。