[发明专利]乙醇蒸馏脱水节能工艺及设备

说明书

技术领域

本发明涉及乙醇蒸馏脱水节能工艺及设备，生产的高浓度乙醇可以用作化工原料、无 水溶剂或用来生产燃料乙醇等。

背景技术

乙醇按生产方式可分为发酵乙醇和合成乙醇，世界乙醇产量的93％是由发酵法生产 的。其原料来源十分广泛，主要包括谷物原料(玉米、小麦、高粱、水稻)、薯类原料(甘 薯、木薯、马铃薯)、糖质原料(甘蔗、甜菜、糖蜜)和纤维素原料。生物质经发酵后， 得到乙醇体积分数含量为5％～30％的发酵醪液，发酵醪液精馏和脱水后即可得到无水乙 醇产品。

无水乙醇广泛应用于化工生产原料、有机溶剂以及机车燃料等，其中用作机车燃料的 无水乙醇又称燃料乙醇。目前我国能源对外依存度不断增加，能源安全问题日益突出；我 国的环境污染问题严重制约了国民经济的快速发展；我国“三农”问题突出。大力发展燃料 乙醇生产技术对解决上述问题具有重要意义。

燃料乙醇分为两种，一是无水乙醇中加入体积分数为5％左右的变性剂(一般为无铅 汽油或其他无铅烃类)得到燃料乙醇，可以直接代替化石燃料成为机车用燃料；二是向汽 油或柴油中加入一定比例(5％～20％)的无水乙醇制成汽油醇或柴油醇。由于乙醇的发 火性较差，用于燃料时乙醇中水含量不得高于0.5％(而对各种酯类、醛类及杂醇油等杂 质含量无特殊要求)，因此必须使用脱水处理后的无水乙醇来生产燃料乙醇。

传统的高浓度乙醇生产工艺流程中，乙醇脱水过程与乙醇精馏过程是分开的，具体的 工艺流程如图1所示。乙醇原料1经过乙醇精馏塔2后得到的塔顶气相5进入冷凝器15， 冷凝得到的液相物料进入回流储罐7，其中部分液相物料作为回流液8返回乙醇精馏塔2， 余下液相13进入再蒸发器14，再蒸发后气相16后进入吸附单元11，吸附后得到需要的高 浓度乙醇产品12。在此流程中经精馏过后，冷凝得到体积比接近乙醇-水共沸物组成(乙 醇体积比为97.6％)的液态含水乙醇，此液态含水乙醇在进入吸附单元之前，需要再次蒸 发成气态并且加压进料，这无疑会造成大量热能的浪费。

节能降耗是高浓度乙醇生产企业降低产品成本的有效途径，节能型高浓度乙醇生产工 艺流程的开发受到越来越多的关注。本发明就从节能降耗的角度提出了一种乙醇蒸馏、脱 水工艺及设备。

发明内容

本发明给出了一个新型的乙醇蒸馏脱水生产工艺及设备，能够有效降低过程能耗，节 约高浓度乙醇生产成本，具有巨大的经济效益和社会效益。

本发明的一种乙醇蒸馏脱水生产工艺，技术方案是：

a)乙醇精馏塔塔顶气相采用部分冷凝；

b)部分冷凝后的气相进入压缩机实现加压；

c)压缩后的气相直接进入吸附单元。

可以采用多种设备设计和连接实现本发明的工艺方法。

本发明提供一种实现乙醇蒸馏脱水生产工艺的设备，包括乙醇精馏塔、部分冷凝器、 回流储罐、再沸器、压缩机和吸附单元；其中：精馏塔塔顶气相物料管连接到部分冷凝器 入口，部分冷凝器出口物料管连接到储罐进口，储罐气相出口的物料管连接到压缩机进口， 压缩机出口连接到吸附单元进口；回流储罐液相物料作为回流液返回乙醇精馏塔。

如图2所示，乙醇原料1经过乙醇精馏塔2后得到的塔顶气相5进入部分冷凝器6， 得到的混合物料进入回流储罐7，其中的液相物料作为回流液8返回乙醇精馏塔2，气相 物料9进入压缩机10，经过加压后进入吸附单元11，吸附后得到需要的高浓度乙醇产品 12。

本发明的独到之处在于：乙醇塔顶气相进入冷凝器后，只进行部分冷凝，部分冷凝后 的气相经压缩机压缩后进入分子筛吸附单元，液相作为回流液返回精馏塔。这样就避免了 传统工艺中含水乙醇蒸汽先冷凝后蒸发所带来的热能浪费，同时由于精馏塔塔顶蒸汽只进 行部分冷凝，因此也降低了精馏塔塔顶冷凝器的冷凝负荷。

所述的工艺中，压缩机的作用是压缩部分冷凝后的气相，使其压力升高，满足进入吸 附单元需要的气相物料条件要求，压缩机出口的工艺条件达到绝对压力为100～700kPa。

本发明能有效降低高浓度乙醇生产过程中的热能消耗和精馏塔塔顶的冷凝负荷，降低 乙醇的生产成本，具有良好的应用前景。

附图说明

图1是常规乙醇蒸馏脱水工艺流程示意图；

图2是乙醇蒸馏脱水节能工艺流程示意图；