精餾塔工藝要求和約束條件

   要對(duì)精餾塔實(shí)施有效的自動(dòng)控制，必須首先了解精餾塔的控制目標(biāo)。精餾塔的控制目標(biāo)一般從質(zhì)量指標(biāo)、產(chǎn)品產(chǎn)量和能量消耗三方面考慮。任何精餾塔的操作情況同時(shí)受約束條件的制約，因此，在考慮精餾塔控制方案時(shí)一定要把這些因素考慮進(jìn)去。

   1．質(zhì)量指標(biāo)

   質(zhì)量指標(biāo)（即產(chǎn)品純度）必須符合規(guī)定的要求。一般應(yīng)使塔頂或塔底產(chǎn)品之一達(dá)到規(guī)定的純度，要求另一個(gè)產(chǎn)品也應(yīng)該維持在規(guī)定的范圍之內(nèi)，或者塔項(xiàng)和塔底的產(chǎn)品均保證一定的純度要求。由于色譜儀也是根據(jù)吸收和解吸原理工作的，在精餾塔中很難進(jìn)行的分離在色譜儀中也是困難的。如果產(chǎn)品質(zhì)量不合格，它的價(jià)值就將遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于合格產(chǎn)品。但決不是說(shuō)質(zhì)量越高越好。由于質(zhì)量超過(guò)規(guī)定，產(chǎn)品的價(jià)值并不因此而增加；而產(chǎn)品產(chǎn)量卻可能下降，同時(shí)操作成本主要是能量消耗會(huì)增加很多。因此，總的價(jià)值反倒下降了。由此可見(jiàn)，除了要考慮使產(chǎn)品符合規(guī)格外，還應(yīng)同時(shí)考慮產(chǎn)品的產(chǎn)量和能量消耗。

   2．產(chǎn)品產(chǎn)量指標(biāo)

   在達(dá)到一定質(zhì)量指標(biāo)要求的前提下，應(yīng)得到盡可能高的產(chǎn)量，從而使產(chǎn)品的回收率提高。這對(duì)于提高經(jīng)濟(jì)效益顯然是有利的。

   產(chǎn)品的回收率定義為產(chǎn)品量與進(jìn)料中該產(chǎn)品組分的量之比。即：

           Ri=P/Fzi                                      （8）

   生產(chǎn)效益除了產(chǎn)品純度與產(chǎn)品回收率之間的關(guān)系，還必須考慮能量消耗因素。由精餾原理可知，用精餾搭進(jìn)行混合物的分離是要消耗一定能量的；要使分離的產(chǎn)品質(zhì)量越高，產(chǎn)品產(chǎn)量越多，所需的能量也就越大。

精餾塔的控制方案

   在了解了精餾塔的操作要求和影響因素之后，余下的問(wèn)題就是如何確定精餾塔的控制方案。精餾段溫度也是衡量質(zhì)量指標(biāo)的間接指標(biāo)，它是以改變回流量作為控制手段的方案，稱(chēng)為精餾段溫控。首先簡(jiǎn)述設(shè)置精餾塔控制方案的基本觀(guān)點(diǎn)。為簡(jiǎn)化討論，只談及頂部和底部產(chǎn)品均為液相的且沒(méi)有側(cè)線(xiàn)采出的情況。由于精餾塔的控制方案繁多，只按這些基本觀(guān)點(diǎn)選擇具有代表性的、常見(jiàn)的控制方案作出介紹。

    1．設(shè)置精餾塔控制方案的基本觀(guān)點(diǎn)

   （1）按物料及能量平衡關(guān)系進(jìn)行控制

   對(duì)于一個(gè)實(shí)際操作的二元精餾塔，在進(jìn)料成分一定時(shí)，只要把D／F和V／F調(diào)節(jié)一定；且頂部回流罐液位調(diào)節(jié)以保證回流按照L=Vr－D的關(guān)系保持一定；底部產(chǎn)品流量B在液位調(diào)節(jié)作用下也可以保證B=F-D的物料平衡關(guān)系，那么該塔的產(chǎn)品質(zhì)量就能得到控制。需指出，由于能量關(guān)系因素V主要取決于再沸器加熱量，但也取決于進(jìn)料和回流的熱焓。每個(gè)精餾塔都存在著一個(gè)最1大操作壓力限制，超過(guò)這個(gè)壓力，塔的安全就沒(méi)有保障。當(dāng)回流溫度恒定時(shí)，只須考慮進(jìn)料設(shè)置溫度或熱焓自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。于是可保持再沸器的蒸汽量一定，就相當(dāng)于塔內(nèi)上升蒸汽量V一定了。考慮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)。對(duì)于D／F和V／F的控制，由頂部產(chǎn)品量D、再沸器加熱蒸汽量和進(jìn)料量F分別組成比值控制系統(tǒng)。若考慮到動(dòng)態(tài)關(guān)系，可添加補(bǔ)償環(huán)節(jié)，一般采用超前-滯后環(huán)節(jié)。

酒精蒸餾塔清洗方法

酒精生產(chǎn)中醪垢形成、預(yù)防及清洗蒸餾塔(醪塔)結(jié)垢堵塞問(wèn)題，尤其是醪塔堵塔問(wèn)題，是蒸餾系統(tǒng)不能長(zhǎng)周期運(yùn)行的主要制約因素。一般的解決辦法是定期或不 定期進(jìn)行物理法或化學(xué)法處理，雖然能收到 一定效果，但短時(shí)間又會(huì)產(chǎn)生同樣的問(wèn)題。

   本文試圖對(duì)醪垢的成因、預(yù)防和清除進(jìn)行探討，希望對(duì)業(yè)界解決這一問(wèn)題能有所幫助。

   1、醪垢的定義

   醪垢是沉積在設(shè)備、管道內(nèi)表面上由不 溶性鹽、泥砂、纖維、淀粉、蛋白質(zhì)、糊精、糖、 酵母菌體及其它糖酵解代謝副產(chǎn)物等所組成的多成分物質(zhì)。同時(shí)再沸器兩側(cè)間的溫差不能超過(guò)其臨界溫差，否則會(huì)導(dǎo)致給熱系數(shù)下降，傳熱量降低。一般附著在成熟醪預(yù)熱 器、塔底再沸器的管壁及蒸餾塔塔盤(pán)和塔件 上，常常造成進(jìn)料溫度降低，塔底各板間溫差加大，塔頂真空度升高，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成塔 底跑酒，終導(dǎo)致生產(chǎn)不能正常進(jìn)行。

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。由以上兩式，可明顯看出進(jìn)料量F在產(chǎn)品中的分配量（即D／F）是決定頂部和底部產(chǎn)品中輕組分含量y和x的關(guān)鍵因素。即便是同一工廠(chǎng)不同生產(chǎn)時(shí)期、不同部位醪垢成分也有一定差別。 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。（2）進(jìn)料成分ZF的變化進(jìn)料成分取決于上一工序出料或原料情況，對(duì)精餾塔的控制系統(tǒng)來(lái)講，它是不可控的干擾。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。

   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。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。眾所周知，國(guó)內(nèi)大部分酒精廠(chǎng)采用了離心清液回配技術(shù)。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。