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，余下的問題就是如何確定精餾塔的控制方案。首先簡述設(shè)置精餾塔控制方案的基本觀點。為簡化討論，只談及頂部和底部產(chǎn)品均為液相的且沒有側(cè)線采出的情況。則從物料平衡和能量關(guān)系出發(fā)，可得出它的總的物料平衡關(guān)系為F=D＋B（9）輕組分的物料平衡關(guān)系為Fz＝Dy＋Bx（10）式中，F(xiàn)、D和B分別為進料量、頂部餾出物量和塔底產(chǎn)品。由于精餾塔的控制方案繁多，只按這些基本觀點選擇具有代表性的、常見的控制方案作出介紹。

    1．設(shè)置精餾塔控制方案的基本觀點

   （1）按物料及能量平衡關(guān)系進行控制

   對于一個實際操作的二元精餾塔，在進料成分一定時，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，但也取決于進料和回流的熱焓。當(dāng)回流溫度恒定時，只須考慮進料設(shè)置溫度或熱焓自動調(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?？紤]到因冷凝器冷卻量和環(huán)境等擾動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料量F分別組成比值控制系統(tǒng)。為了節(jié)約能量消耗，在精餾塔控制中還可采用其他許多措施，在具體方案中避免安排某些能量消耗高的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，采用浮動壓力控制以及產(chǎn)品質(zhì)量較嚴格地控制它的規(guī)格值，從而使塔的能耗量最1小、成本最1低及利潤最1大。若考慮到動態(tài)關(guān)系，可添加補償環(huán)節(jié)，一般采用超前-滯后環(huán)節(jié)。

溫差控制及雙溫差控制

   在精密精餾中，產(chǎn)品純度要求很高，組分間的相對揮發(fā)度差值很小，因而組分變化不大，然而微小的壓力波動會造成明顯的溫度變化。這樣，就破壞了溫度和組分間的對應(yīng)關(guān)系。需指出，由于能量關(guān)系因素V主要取決于再沸器加熱量，但也取決于進料和回流的熱焓。此時，采用溫度作為被控變量的提餾段和精餾段溫度控制就得不到很好的效果，而應(yīng)當(dāng)采用溫差控制。

  采用溫差作為被控變量通?？梢栽谒敚ɑ蛩祝└浇囊粔K塔板上檢測出該板溫度，再檢測出靈敏板上的溫度，由于壓力的波動對每塊板的溫度影響基本相同，只要將上述檢測到的兩個溫度值相減，壓力的影響幾乎相互抵消。在實際應(yīng)用中，溫差控制的關(guān)鍵是正確選擇測溫點，合理給出溫差設(shè)定值。這是因為溫度與產(chǎn)品成分之間的關(guān)系不是線性的，同一溫差在不同條件下可以有兩個不同的組分。圖18是正丁烷和異丁烷分離塔的溫差和塔底產(chǎn)品中輕組分濃度的關(guān)系示意圖。由圖可見，曲線除1高點外，每一溫差都有兩個不同的組分濃度。靜態(tài)下精餾塔的能量關(guān)系為QH FHF＝QC＋DHD＋BHB（11）式中，QH為再沸器加熱量，QC為冷凝器冷卻量，HP、HD和HB分別為進料頂部、底部產(chǎn)品的比熱熔。1高點左側(cè)部分對應(yīng)的塔底產(chǎn)品純度較高，而右側(cè)則較低。因此，溫差的工作點應(yīng)位于曲線的左側(cè)。

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)垢堵塞問題，尤其是醪塔堵塔問題，是蒸餾系統(tǒng)不能長周期運行的主要制約因素。一般的解決辦法是定期或不 定期進行物理法或化學(xué)法處理，雖然能收到 一定效果，但短時間又會產(chǎn)生同樣的問題。

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

   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)。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和塔件 上，常常造成進料溫度降低，塔底各板間溫差加大，塔頂真空度升高，嚴重時會造成塔 底跑酒，終導(dǎo)致生產(chǎn)不能正常進行。由于色譜儀也是根據(jù)吸收和解吸原理工作的，在精餾塔中很難進行的分離在色譜儀中也是困難的。

醪垢的形成

   2.1發(fā)酵成熟醪成分

   發(fā)酵成熟醪是一個復(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、有機酸鈣、糖、糊精、蛋白質(zhì) 等，是由多種無機物、有機物構(gòu)成的，并以無機物為主。由以上兩式，可明顯看出進料量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。

   2.3醪垢的成因

   2.3.1 微溶或可溶物質(zhì)在蒸餾過程中達 到過飽和狀態(tài)而析出發(fā)酵成熟醪在蒸餾過程中沿塔板逐層 而下。相對揮發(fā)性大的物質(zhì)在醪塔內(nèi)沿塔板逐層上升，從頂部排出；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。干物質(zhì)和水，還有醇、酸、酯類等相對揮發(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)其濃度超過其溶解度達到過飽和狀態(tài)后，便會在塔底再沸器的管壁及蒸餾塔塔盤和塔件表面析出。在蒸餾過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、淀粉及析出的無機鹽形成晶 核，加速了處于飽和狀態(tài)下的無機鹽、有機鹽、糖、糊精、可溶性蛋白質(zhì)等的析出。眾所周知，國內(nèi)大部分酒精廠采用了離心清液回配技術(shù)。離心清液的回配進一步提高了發(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、蒸餾過程中的析出和結(jié)垢概率。酒精精餾與化工精餾過程不同點就在于它不僅是一個將酒精濃縮的過程,而且還擔(dān)負著把粗酒精中50多種揮發(fā)性雜質(zhì)除去的任務(wù),所以濃縮酒精和除去雜質(zhì)的過程在酒精工業(yè)中稱為精餾。