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CN114685246B - 燃料乙醇和普酒乙醇联产的系统和方法 - Google Patents

燃料乙醇和普酒乙醇联产的系统和方法 Download PDF

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CN114685246B CN202011595725.1A CN202011595725A CN114685246B CN 114685246 B CN114685246 B CN 114685246B CN 202011595725 A CN202011595725 A CN 202011595725A CN 114685246 B CN114685246 B CN 114685246B
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Abstract

本发明涉及乙醇生产领域，公开了燃料乙醇和普酒乙醇联产的系统和方法，该系统采用三塔工艺，蒸馏主装置包括粗馏塔、一精塔和二精塔。一精塔为加压塔，从其中采出普酒乙醇；二精塔为常压塔，用于获得燃料酒精。相比于传统的七塔工艺，本发明的系统工艺简单，设备少，乙醇收率高，降低了能耗20％以上，设备投资降低30％左右，大大减少了生产的成本，且获得的乙醇产品符合相关乙醇标准。

Description

燃料乙醇和普酒乙醇联产的系统和方法
技术领域
本发明涉及乙醇生产领域，具体涉及一种燃料乙醇和普酒乙醇联产的系统和方法。
背景技术
作为可再生燃料的重点，发展燃料乙醇对我国能源结构调整，开发石油替代资源，提高清洁燃料比重，改善汽车尾气排放和大气环境质量，发展低碳经济，促进农业生产、消费的良性循环和可持续发展，实现农业增效、农民增收意义重大。以玉米淀粉为原料生产燃料乙醇的工艺中，通常包括淀粉原料液化工段、发酵工段、蒸馏脱水工段和废醪液处理工段，其中蒸馏脱水工段是能耗最大的来源(可达45％)。
一般传统的燃料乙醇与普酒乙醇联产项目的蒸馏工段中，采用的是7塔差压蒸馏工艺：蒸馏主装置包括负压塔、中压塔和高压塔、水洗塔、甲醇塔、工业酒塔和回收塔。这种工艺采用热耦合工艺，由于设置了水洗塔，负压塔的淡酒采出要经过水洗塔稀释后，从40％-50％的乙醇浓度稀释到10-15％的乙醇浓度，再进入高压塔精馏生产普酒，新鲜蒸汽能耗偏高；设置了甲醇塔，水洗塔塔顶汽提給甲醇塔做热源，甲醇塔需要热量大，水洗塔为了满足甲醇的要求，运转时不在最佳工艺条件，甲醇塔塔釜采出为普酒；工业酒塔和回收塔的设置，具有流程长、工艺复杂、投资高等问题。
发明内容
本发明的目的是为了克服燃料乙醇与普酒乙醇联产项目的蒸馏工段存在的工艺复杂、能耗高的问题，提供一种燃料乙醇和普酒乙醇联产的系统和方法，利用该系统用于生产燃料乙醇与普酒乙醇时，具有工艺简单和能耗物耗低的优点。
为了实现上述目的，本发明一方面提供一种燃料乙醇和普酒乙醇联产的系统，该系统包括：粗馏塔、一精塔、二精塔和分子筛吸附解吸塔；
粗馏塔外部自上而下设置有粗馏塔塔顶气出口、粗馏塔回流口、粗馏塔进料口、淡酒采出口、粗馏塔塔釜液采出口和粗馏塔再沸器，其中，粗馏塔进料口与第一换热装置连接，用于对发酵成熟醪预热，并将预热后的发酵成熟醪输送到粗馏塔中；粗馏塔塔顶气出口与第二换热装置和粗馏塔回流口依次连接；淡酒采出口与二精塔第一进料口连接，粗馏塔塔釜液采出口与第三换热装置和二精塔第二进料口依次连接；
二精塔外部自上而下设置有二精塔塔顶气出口、二精塔塔顶液采出口、二精塔回流口、第一进料口、二精塔釜液采出口、第二进料口和二精塔再沸器，其中，二精塔塔顶气出口一路与原料酒汽加热器和分子筛吸附解吸塔依次连接；二精塔塔顶气出口一路与粗馏塔再沸器和二精塔回流口依次连接，二精塔塔顶液采出口与一精塔回流口连接，二精塔釜液采出口与第四换热装置和一精塔进料口依次连接；
一精塔外部自上而下设置有一精塔塔顶气出口、一精塔回流口、食用酒精采出口、杂醇油采出口、一精塔进料口和一精塔再沸器，其中，杂醇油采出口与燃料酒精罐连接，食用酒精采出口与普酒乙醇罐连接；
分子筛吸附解吸塔自上而下设置有反冲洗气相出口、成品酒汽出口、液相出口和气相入口，气相入口与原料酒汽加热器和二精塔塔顶气出口依次连接；成品酒汽出口一路与反冲洗气相出口连接，成品酒汽出口一路与燃料乙醇储罐连接；液相出口依次与淡酒罐和粗馏塔回流口连接。
本发明第二方面提供利用如上所述的系统联产燃料乙醇和普酒乙醇的方法，该方法包括：
(1)在粗馏塔中，对预热后的发酵成熟醪进行粗馏处理，得到粗馏塔塔顶气、淡酒和粗馏塔塔釜液；对粗馏塔塔顶气进行第一冷凝处理，得到粗馏塔冷凝液，其中，将所述粗馏塔冷凝液回流并进行粗馏处理；
(2)在二精塔中，对淡酒和第一换热处理后的粗馏塔塔釜液进行常压精馏，得到二精塔塔顶气、二精塔塔顶液和二精塔塔釜液；对部分二精塔塔顶气进行第二冷凝得到二精塔冷凝液，对二精塔冷凝液回流进行常压精馏；
(3)在一精塔中，对二精塔塔顶液和第二换热处理后的二精塔塔釜液进行加压精馏，得到普酒乙醇和杂醇油；
(4)在分子筛吸附解吸塔中，对第三换热后的剩余部分二精塔塔顶气进行脱水处理，得到燃料乙醇。
本发明所述的系统中淡酒直接进入二精塔，对其中的杂质进行汽提，二精塔侧采后进入一精塔，一精塔侧采为普酒乙醇，二精塔生产燃料乙醇，全流程中主蒸馏装置为3台塔(即粗馏塔、一精塔和二精塔)，具有工艺简单和能耗物耗低的优点。
食用普酒与燃料乙醇相比，普酒要求氧化时间，并且具有对杂质要求高，乙醇纯度要求高的特点。针对食用普酒和燃料乙醇的产品要求不同，在3塔流程联产燃料乙醇和普酒的工艺中，通过工艺流程调整优化，粗馏塔的淡酒直接进入二精塔，通过该塔的汽提作用，对其中的醛类进行去除，使得影响氧化时间组分通主要从粗馏塔和二精塔顶排出或者进入燃料乙醇产品，含有正丙醇等杂醇油采出后可以混入燃料乙醇产品，这些杂质进入燃料乙醇产品，但满足燃料乙醇的产品要求；在一精馏塔的侧线进行工艺调整，采出普酒，满足普酒产品的要求。
附图说明
图1是本发明所述的燃料乙醇和普酒乙醇联产的系统的流程图。
图2是传统的燃料乙醇和普酒乙醇联产的七塔系统流程图。
附图标记说明
1、第一醪液预热器；2、第二醪液预热器；3、粗馏塔；4、粗馏塔第一冷凝器；5、粗馏塔第二冷凝器；6、第一醪液换热器；7、第二醪液换热器；8、粗馏塔再沸器；9、二精塔；10、二精塔再沸器；11、第三醪液换热器；12、第四醪液换热器；13、一精塔；14、原料酒汽加热器；15、一精塔再沸器；16、分子筛吸附解吸塔；17、再生酒汽过热器；18、淡酒罐；
T1’、粗馏塔；T2’、组合塔；T3’、精馏塔；T4’、甲醇塔；T5’、工业酒精塔；T6’、回收塔；T7’水洗塔。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
在本发明中，普级食用酒精的产品质量符合食用酒精国家标准GB/T10343-2008中的普级食用酒精标准；燃料乙醇的产品质量符合燃料乙醇国家标准GB18350-2001。
本发明一方面提供一种燃料乙醇和普酒乙醇联产的系统，该系统包括：粗馏塔3、一精塔13、二精塔9和分子筛吸附解吸塔16；
粗馏塔3外部自上而下设置有粗馏塔塔顶气出口、粗馏塔回流口、粗馏塔进料口、淡酒采出口、粗馏塔塔釜液采出口和粗馏塔再沸器8，其中，粗馏塔进料口与第一换热装置连接，用于对发酵成熟醪预热，并将预热后的发酵成熟醪输送到粗馏塔3中；粗馏塔塔顶气出口与第二换热装置和粗馏塔回流口依次连接；淡酒采出口与二精塔第一进料口连接，粗馏塔塔釜液采出口与第三换热装置和二精塔第二进料口依次连接；
二精塔9外部自上而下设置有二精塔塔顶气出口、二精塔塔顶液采出口、二精塔回流口、第一进料口、二精塔釜液采出口、第二进料口和二精塔再沸器10，其中，二精塔塔顶气出口一路与原料酒汽加热器14和分子筛吸附解吸塔16依次连接；二精塔塔顶气出口一路与粗馏塔再沸器8和二精塔回流口依次连接，二精塔塔顶液采出口与一精塔回流口连接，二精塔釜液采出口与第四换热装置和一精塔进料口依次连接；
一精塔13外部自上而下设置有一精塔塔顶气出口、一精塔回流口、食用酒精采出口、杂醇油采出口、一精塔进料口和一精塔再沸器15，其中，杂醇油采出口与燃料酒精罐连接，食用酒精采出口与普酒乙醇罐连接；
分子筛吸附解吸塔16自上而下设置有反冲洗气相出口、成品酒汽出口、液相出口和气相入口，气相入口与原料酒汽加热器14和二精塔塔顶气出口依次连接；成品酒汽出口一路与反冲洗气相出口连接，成品酒汽出口一路与燃料乙醇储罐连接；液相出口依次与淡酒罐18和粗馏塔回流口连接。
在本发明中，所述系统采用三塔工艺，蒸馏主装置包括粗馏塔、一精塔和二精塔，其中使用的设备均为本领域常规使用的设备，可以通过商购获得。其中，粗馏塔、一精塔和二精塔的各个出口和入口的位置均为本领域公知的。
在本发明中，用于制备发酵成熟醪的系统可以是本领域常规的系统，在本发明的一种优选的实施方式中，制备发酵成熟醪的系统为淀粉质原料制备发酵成熟醪的系统，该系统包括：
粉碎单元，用于对所述淀粉质原料进行粉碎，得到淀粉质原料粉碎产物；
调浆单元，用于将所述淀粉质原料粉碎产物进行调浆，得到淀粉浆液；
液化单元，用于将所述淀粉浆液酶解为液化液；
发酵单元，用于将所述液化液进行发酵得到发酵成熟醪。
各单元具体的操作方式和条件是本领域公知的常识，在此不再赘述。
在本发明中，粗馏塔的塔釜废液从粗馏塔的底部排出，排出的塔釜废液可以通过分离单元分离，得到副产物(比如DDGS)和分离后的废液，分离后的废液可以输送到污水处理单元进行处理。
优选地，第一换热装置包括第一醪液预热器1和第二醪液预热器2。
优选地，第二换热装置包括粗馏塔第一冷凝器4和粗馏塔第二冷凝器5。
优选地，第一醪液预热器1设置醪液入口、醪液出口、热端入口和热端出口；其中，醪液出口与第二醪液预热器2的醪液入口连接，热端入口与粗馏塔塔顶气出口连接，热端出口包括气相出口和液相出口，气相出口与粗馏塔第一冷凝器4和粗馏塔第二冷凝器5依次连接，第一醪液预热器1的液相出口、粗馏塔第一冷凝器4的液相出口、粗馏塔第二冷凝器5的液相出口分别通过管道与粗馏塔回流口连接；粗馏塔第二冷凝器5设置有气相出口，用于排放不凝汽。
优选地，第二醪液预热器2设置醪液入口、醪液出口、热端入口和热端出口；其中，醪液出口与粗馏塔进料口连接，热端入口与分子筛吸附解吸塔的成品酒汽出口连接，热端出口与燃料酒精罐连接。
优选地，所述系统还包括成品后冷器，第二醪液预热器2的热端出口、成品后冷器和燃料酒精罐依次连接。来自分子筛吸附解吸塔的成品酒汽经过第二醪液预热器2进行换热冷凝，未凝酒汽经过所述成品后冷器进一步冷凝，然后输送到燃料酒精罐中。
优选地，第三换热装置包括第一醪液换热器6和第二醪液换热器7。
优选地，第一醪液换热器6设置醪液入口、醪液出口、热端入口和热端出口；其中，醪液入口与粗馏塔塔釜液采出口连接，醪液出口与二精塔9的第二进料口连接，热端入口与第四醪液换热器12热端出口连接。
优选地，第一醪液换热器6的热端出口与调浆单元连接。
优选地，第二醪液换热器7设置醪液入口、醪液出口、热端入口和热端出口；其中，醪液入口与粗馏塔塔釜液采出口连接，醪液出口与二精塔9的第二进料口连接，热端入口与二精塔再沸器10出口连接。
优选地，所述第二醪液换热器7的热端出口与分离单元连接。所述分离单元用于对比如粗馏塔废醪液进行分离以获取DDGS。
优选地，第四换热装置包括第三醪液换热器11和第四醪液换热器12。
优选地，第三醪液换热器11设置醪液入口、醪液出口、热端入口和热端出口；其中，醪液入口与二精塔9的塔釜液侧线采出口连接，醪液出口与一精塔进料口连接。
优选地，第三醪液换热器11的热端入口与一精塔13的塔底出口连接。
优选地，第三醪液换热器11的热端出口与调浆单元连接。
优选地，第四醪液换热器12设置醪液入口、醪液出口、热端入口和热端出口；其中，醪液入口与二精塔9的塔釜液侧线采出口连接，醪液出口与一精塔进料口连接，热端入口与一精塔再沸器15的热端出口连接。
优选地，粗馏塔再沸器8设置热端入口和热端出口，热端入口与二精塔塔顶气出口连接，热端出口与二精塔回流口连接。
优选地，二精塔再沸器10设置热端入口和热端出口，热端入口与一精塔塔顶气出口连接，热端出口与一精塔回流口连接。
优选地，一精塔再沸器15设置热端入口和热端出口，热端入口与蒸汽源出口连接，热端出口与第四换热装置连接。
所述第一精馏塔再沸器采用外源蒸汽加热，所述外源蒸汽的来源可以是本领域常规的蒸汽发生器，新鲜蒸汽优选为0.7-0.9MPa。
在本发明中，该系统还可以包含再生酒汽过热器17，成品酒汽出口一路依次与再生酒汽过热器17和反冲洗气相出口依次连接。
本发明第二方面利用如上所述的系统联产燃料乙醇和普酒乙醇的方法，该方法包括：
(1)在粗馏塔3中，对预热后的发酵成熟醪进行粗馏处理，得到粗馏塔塔顶气、淡酒和粗馏塔塔釜液；对粗馏塔塔顶气进行第一冷凝处理，得到粗馏塔冷凝液，其中，将所述粗馏塔冷凝液回流并进行粗馏处理；
(2)在二精塔9中，对淡酒和第一换热处理后的粗馏塔塔釜液进行常压精馏，得到二精塔塔顶气、二精塔塔顶液和二精塔塔釜液；对部分二精塔塔顶气进行第二冷凝得到二精塔冷凝液，对二精塔冷凝液回流进行常压精馏；
(3)在一精塔13中，对二精塔塔顶液和第二换热处理后的二精塔塔釜液进行加压精馏，得到普酒乙醇和杂醇油；
(4)在分子筛吸附解吸塔16中，对第三换热后的剩余部分二精塔塔顶气进行脱水处理，得到燃料乙醇。
在本发明中，所述发酵成熟醪可以通过本领域常规的方法制备，比如将淀粉质原料依次进行粉碎、调浆、液化和发酵，得到发酵成熟醪。
在本发明中，所述发酵成熟醪中的乙醇含量可以在较宽的范围内选择，优选为13-17体积％。
通过第一换热装置对发酵成熟醪进行预热处理，以便于粗馏过程。优选地，预热处理后的发酵成熟醪的温度为63-88℃。
优选地，通过所述第一醪液预热器预热至45-55℃，通过所述第二醪液预热器预热至63-88℃。
所述粗馏塔为负压操作，优选地，步骤(1)中，所述粗馏的条件包括：塔釜温度为65-85℃；塔釜压力为-0.06至-0.03MPa；塔顶温度为40-60℃；塔顶压力为-0.05至-0.08MPa；回流比为0.5-5。
在本发明中，回流比是指采出物料量与返回塔的物料量之比。
粗馏塔的塔釜废液从塔底排出，废液中乙醇含量优选＜0.04重量％，输送至后处理单元进行后处理，比如经过分离得到DDGS副产物。
对粗馏塔塔顶气进行第一冷凝处理，得到粗馏塔冷凝液，优选地，所述第一冷凝处理的条件使得所述粗馏塔冷凝液的温度为40-50℃。
在本发明中，步骤(2)中，所述第一换热处理的条件使得所述第一换热处理后的粗馏塔塔釜液的温度为65-85℃。
优选地，步骤(2)中，所述常压精馏的条件包括：塔釜温度为105-125℃；塔釜压力为0.07至0.3MPa；塔顶温度为85-98℃；塔顶压力为0.05至0.2MPa；回流比为0.5-8。
对部分二精塔塔顶气进行第二冷凝得到二精塔冷凝液，对二精塔冷凝液回流进行常压精馏，优选地，所述第二冷凝处理的条件使得所述二精塔冷凝液的温度为60-80℃。
第二股塔顶气经原料酒汽加热器加热到所需要的温度后，自下而上通过分子筛吸附解吸塔进行脱水。分子筛吸附塔的A塔吸附，B塔再生。物料进入A，吸附后酒气从成品酒汽出口采出得到燃料乙醇；同时吸附后的酒气有一部分进入再生酒汽过热器，过热后酒气从反冲洗气相出口进入B塔，得到的淡酒液从液相出口进入淡酒罐。A塔和B塔互相切换使用。
脱水后的酒精蒸汽作为热源与第二醪液预热器换热冷凝后，未凝酒汽优选进入成品后冷器进一步冷凝，得到的冷凝液优选经无水乙醇冷却器进一步冷却，进入燃料酒精罐。
优选地，步骤(3)中，所述加压精馏的条件包括：塔釜温度为140-170℃；塔釜压力为0.4至0.8MPa；塔顶温度为110-140℃；塔顶压力为0.2至0.4MPa；回流比为1-5。
在本发明中，优选地，步骤(3)中，所述第二换热处理的条件使得所述第二换热处理后的二精塔塔釜液的温度为105-125℃。
所述普酒乙醇的采出温度为本领域常规的采出温度，优选地，普酒乙醇的采出温度为115-120℃。
普酒乙醇的采出量根据乙醇的生产规模有所不同，优选地，以发酵成熟醪中乙醇的进料量为基准，所述普酒乙醇的采出量为50体积％以下。
所述杂醇油的采出温度为本领域常规的采出温度，优选地，杂醇油的采出温度为130-160℃。
杂醇油的采出量根据乙醇的生产规模有所不同，优选地，以发酵成熟醪中乙醇的进料量为基准，所述杂醇油的采出量为0.5-3体积％。
在本发明中，优选地，步骤(4)中，所述第三换热处理的条件使得第三换热后的剩余部分二精塔塔顶气的温度为60-80℃。
优选地，步骤(4)中，所述脱水的条件包括：吸附压力为0至0.5MPa；解吸压力为-0.05至-0.09MPa。
在本发明中，压力均为表压。
应当理解的是，在本领域中，为了节省能耗和蒸汽消耗，除了按照第一方面所述的管路流通含热量的物料外，本领域技术人员还可以根据需要将含热量的物料进行多次换热或者输送至除本发明所涉及的联产系统外的其他单元，比如乙醇发酵生产系统中的调浆单元等，减少热能损失。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
以下实施例和对比例中，除非特别说明，用到的试剂均为市售品。
耗蒸汽量和能耗分别以每生产1t乙醇(以乙醇浓度为99.5％计)所消耗的蒸汽重量和能量消耗计。
采用蒸汽发生器产生0.80MPaG的新鲜蒸汽，为第一精馏塔再沸器、原料酒汽加热器和再生酒汽过热器提供热源。
在以下实施例中，燃料乙醇规模为16万吨和食用普酒联产的规模为9万吨/年。
制备例1
本制备例用于说明玉米淀粉制备发酵成熟醪的方法。
用于玉米淀粉制备发酵成熟醪的系统包括粉碎单元，用于对所述淀粉质原料进行粉碎，得到淀粉质原料粉碎产物；
调浆单元，用于将所述淀粉质原料粉碎产物进行调浆，得到淀粉浆液；
液化单元，用于将所述淀粉浆液酶解为液化液；
发酵单元，用于将所述液化液进行发酵得到发酵成熟醪；
活化单元，用于活化菌株。
具体操作如下：
(1)粉碎和调浆
在粉碎单元中，将玉米粉碎后得到玉米粉，所述玉米粉的平均粒径为20目。在调浆单元中，将过筛后的玉米粉送至调浆罐中与调浆用水混合进行调浆，得到淀粉浆液，调浆温度为80℃，调浆用水的用量使得得到的玉米浆液中固形物的含量为30重量％。
(2)液化
在液化单元中，将步骤(1)中所得的玉米浆液与α-淀粉酶(耐高温α-淀粉酶，购自杰能科公司)混合均匀后进行液化，得到液化液；其中，相对于1克玉米粉，所述α-淀粉酶的用量为20U/g干基淀粉质原料，液化的条件为：液化的温度为90℃，液化的时间为90分钟，液化的pH值为5.6。
(3)发酵和蒸馏
取酿酒酵母(安琪超级酿酒高活性干酵母，湖北安琪酵母股份公司)加入扩培单元，与水混合活化10h，pH为4.2，活化温度为32℃。
将液化液和活化后的酿酒酵母输送至发酵单元，进行发酵，其中，相对于1克上述液化液，所述酒精酵母的接种量为105cfu，并进行搅拌培养，发酵的条件为：发酵的温度为32℃，pH至为4.2，发酵的时间为65h，得到发酵成熟醪，其乙醇浓度为15-16体积％。
实施例1
本实施例用于说明本发明所述燃料乙醇和普酒乙醇联产的系统和方法。
将制备例1制备得到的发酵成熟醪作为燃料乙醇和普酒乙醇联产的原料，并在如下所述的系统(流程图参见图1)中按照如下所述的方法进行操作，联产燃料乙醇和普酒乙醇。
(1)该系统主要包括粗馏塔3、一精塔13、二精塔9和分子筛吸附解吸塔16。
粗馏塔3外部自上而下设置有粗馏塔塔顶气出口、粗馏塔回流口、粗馏塔进料口、淡酒采出口、粗馏塔塔釜液采出口和粗馏塔再沸器8，其中，粗馏塔进料口与第一换热装置连接，用于对发酵成熟醪预热，并将预热后的发酵成熟醪输送到粗馏塔3中；粗馏塔塔顶气出口与第二换热装置和粗馏塔回流口依次连接；淡酒采出口与二精塔第一进料口连接，粗馏塔塔釜液采出口与第三换热装置和二精塔第二进料口依次连接。
二精塔9外部自上而下设置有二精塔塔顶气出口、二精塔塔顶液采出口、二精塔回流口、第一进料口、二精塔釜液采出口、第二进料口和二精塔再沸器10，其中，二精塔塔顶气出口一路与原料酒汽加热器14和分子筛吸附解吸塔16依次连接；二精塔塔顶气出口一路与粗馏塔再沸器8和二精塔回流口依次连接，二精塔塔顶液采出口与一精塔回流口连接，二精塔釜液采出口与第四换热装置和一精塔进料口依次连接。
一精塔13外部自上而下设置有一精塔塔顶气出口、一精塔回流口、食用酒精采出口、杂醇油采出口、一精塔进料口和一精塔再沸器15，其中，杂醇油采出口与燃料酒精罐连接，食用酒精采出口与普酒乙醇罐连接。
分子筛吸附解吸塔16自上而下设置有反冲洗气相出口、成品酒汽出口、液相出口和气相入口，气相入口与原料酒汽加热器14和二精塔塔顶气出口依次连接；成品酒汽出口一路与再生酒汽过热器17和反冲洗气相出口依次连接，成品酒汽出口一路与燃料乙醇储罐连接；液相出口依次与淡酒罐18和粗馏塔回流口连接。
其中，第一换热装置包括第一醪液预热器1和第二醪液预热器2，第二换热装置包括粗馏塔第一冷凝器4和粗馏塔第二冷凝器5。
第一醪液预热器1设置醪液入口、醪液出口、热端入口和热端出口；其中，醪液出口与第二醪液预热器2的醪液入口连接，热端入口与粗馏塔塔顶气出口连接，热端出口包括气相出口和液相出口，气相出口与粗馏塔第一冷凝器4和粗馏塔第二冷凝器5依次连接，第一醪液预热器1的液相出口、粗馏塔第一冷凝器4的液相出口、粗馏塔第二冷凝器5的液相出口分别通过管道与粗馏塔回流口连接；粗馏塔第二冷凝器5设置有气相出口，用于排放不凝汽。
第二醪液预热器2设置醪液入口、醪液出口、热端入口和热端出口；其中，醪液出口与粗馏塔进料口连接，热端入口与分子筛吸附解吸塔的成品酒汽出口连接，热端出口与燃料酒精罐连接。
第三换热装置包括第一醪液换热器6和第二醪液换热器7，其中，第一醪液换热器6设置醪液入口、醪液出口、热端入口和热端出口；其中，醪液入口与粗馏塔塔釜液采出口连接，醪液出口与二精塔9的第二进料口连接，热端入口与第四醪液换热器12热端出口连接，热端出口与调浆单元连接。
第二醪液换热器7设置醪液入口、醪液出口、热端入口和热端出口；其中，醪液入口与粗馏塔塔釜液采出口连接，醪液出口与二精塔9的第二进料口连接，热端入口与二精塔再沸器10塔底出口连接，热端出口与分离单元连接。
第四换热装置包括第三醪液换热器11和第四醪液换热器12。
第三醪液换热器11设置醪液入口、醪液出口、热端入口和热端出口；其中，醪液入口与二精塔9的塔釜液侧线采出口连接，醪液出口与一精塔进料口连接，热端入口与一精塔13的塔底出口连接，热端出口与调浆单元连接。
第四醪液换热器12设置醪液入口、醪液出口、热端入口和热端出口；其中，醪液入口与二精塔9的塔釜液侧线采出口连接，醪液出口与一精塔进料口连接，热端入口与一精塔再沸器15的热端出口连接。
系统还包括成品后冷器，第二醪液预热器2的热端出口、成品后冷器和燃料酒精罐依次连接。来自分子筛吸附解吸塔的成品酒汽经过第二醪液预热器2进行换热冷凝，未凝酒汽经过所述成品后冷器进一步冷凝，然后输送到燃料酒精罐中。
(2)联产燃料乙醇和普酒乙醇的方法
流量为190t/h的发酵成熟醪依次经第一醪液预热器预热至45℃，第二醪液预热器预热至65℃，从粗馏塔中上部的入口进入粗馏塔进行粗馏处理，得到粗馏塔塔顶气、淡酒和粗馏塔塔釜液；对粗馏塔塔顶气进行冷凝处理，得到45℃的粗馏塔冷凝液，其中，将所述粗馏塔冷凝液回流并进行粗馏处理。粗馏塔的塔釜废液从粗馏塔底部排出，其中乙醇含量＜0.04重量％，输送至污水处理设备。
对淡酒和83℃的粗馏塔塔釜液进行常压精馏，得到二精塔塔顶气、二精塔塔顶液和二精塔塔釜液；将部分二精塔塔顶气经原料酒汽加热器加热至约125℃后，输送至分子筛吸附解吸塔进行脱水处理(吸附压力为0.05MPa，解吸压力为-0.06MPa)，得到燃料乙醇；对剩余部分二精塔塔顶气进行冷凝得到70℃的二精塔冷凝液，对二精塔冷凝液回流进行常压精馏。
对二精塔塔顶液和110℃的二精塔塔釜液进行加压精馏，侧线采出普酒乙醇和杂醇油，普酒乙醇的采出温度为128℃；杂醇油的采出温度为133.8℃。
粗馏塔、一精塔和二精塔的操作条件见表1。
表1
项目 粗馏塔 二精塔 一精塔
塔顶压力MPaG -0.068 0.07 0.3
塔釜压力MPaG -0.048 0.0935 0.445
塔顶温度℃ 52.4 93.0 126.6
塔釜温度℃ 83.0 119.5 155.4
回流比 1 2.5 3
在上述系统中，通过上述方法联产燃料乙醇和普酒乙醇(普级食用酒精的产品质量符合食用酒精国家标准GB/T 10343-2008中的普级食用酒精标准；燃料乙醇的产品质量符合燃料乙醇国家标准GB18350-2001)，得到的燃料乙醇的产量为16万吨/年，普酒乙醇的产量为9万吨/年，收率为99％。
耗蒸汽量为1.7t/t乙醇(99.5％)，能耗为6397MJ/t乙醇(根据GB/T2589-2008综合能耗计算通则)。
实施例2
按照实施例1所述的方法进行操作，不同的是，所述的发酵成熟醪依次经第一醪液预热器预热至43℃，第二醪液预热器预热至63℃，粗馏塔、一精塔和二精塔的操作条件见表2。
表2
Figure BDA0002870277440000151
Figure BDA0002870277440000161
在上述系统中，通过上述方法联产燃料乙醇和普酒乙醇(普级食用酒精的产品质量符合食用酒精国家标准GB/T 10343-2008中的普级食用酒精标准；燃料乙醇的产品质量符合燃料乙醇国家标准GB18350-2001)，得到的燃料乙醇的产量和普酒乙醇与实施例1基本一致。耗蒸汽量为1.8t/t乙醇，能耗为6733MJ/t乙醇。
实施例3
按照实施例1所述的方法进行操作，不同的是，所述的发酵成熟醪依次经第一醪液预热器预热至50℃，第二醪液预热器预热至88℃，粗馏塔、一精塔和二精塔的操作条件见表3。
表3
项目 粗馏塔 二精塔 一精塔
塔顶压力MPaG -0.08 0.05 0.2
塔釜压力MPaG -0.06 0.07 0.4
塔顶温度℃ 40 85 110
塔釜温度℃ 65 105 140
回流比 5 8 5
在上述系统中，通过上述方法联产燃料乙醇和普酒乙醇(普级食用酒精的产品质量符合食用酒精国家标准GB/T 10343-2008中的普级食用酒精标准；燃料乙醇的产品质量符合燃料乙醇国家标准GB18350-2001)，得到的燃料乙醇的产量和普酒乙醇与实施例1基本一致。耗蒸汽量为1.6t/t乙醇，能耗为6021MJ/t乙醇。
对比例1
本对比例用于说明传统的七塔工艺联产燃料乙醇和普酒乙醇的方法。
使用七塔工艺联产燃料乙醇和普酒乙醇，七塔系统包括粗馏塔T1’、组合塔T2’、水洗塔T7’、精馏塔T3’、甲醇塔T4’、回收塔T6’和工业酒精塔T5’，连接方式和物料流向参见图2。
各塔的具体操作参数见表4和表5。
表4
项目 粗馏塔 组合塔 精馏塔
塔釜乙醇含量wt％ <0.06 <0.04 <0.04
塔顶压力MPaG -0.065 0.05 0.38
塔釜压力MPaG -0.050 0.08 0.42
塔顶温度℃ 50 95 130
塔釜温度℃ 80 120 156
回流比 1 3 4
表5
Figure BDA0002870277440000171
Figure BDA0002870277440000181
制备得到的燃料乙醇的产量为16万吨/年，普酒乙醇的产量为8.7万吨/年，收率为97％，副产约0.3万吨/年工业酒。
蒸汽消耗为2.35吨蒸汽/t乙醇，能耗为8843MJ/t乙醇。
相比传统的七塔工艺，本发明所述的系统和方法的设备投资降低30％左右，能耗降低20％以上。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种燃料乙醇和普酒乙醇联产的方法，其特征在于，所述方法在以下装置中进行，该装置包括：粗馏塔（3）、一精塔（13）、二精塔（9）和分子筛吸附解吸塔（16）；
粗馏塔（3）外部自上而下设置有粗馏塔塔顶气出口、粗馏塔回流口、粗馏塔进料口、淡酒采出口、粗馏塔塔釜液采出口和粗馏塔再沸器（8），其中，粗馏塔进料口与第一换热装置连接，用于对发酵成熟醪预热，并将预热后的发酵成熟醪输送到粗馏塔（3）中；粗馏塔塔顶气出口与第二换热装置和粗馏塔回流口依次连接；淡酒采出口与二精塔第一进料口连接，粗馏塔塔釜液采出口与第三换热装置和二精塔第二进料口依次连接；
二精塔（9）外部自上而下设置有二精塔塔顶气出口、二精塔塔顶液采出口、二精塔回流口、第一进料口、二精塔釜液采出口、第二进料口和二精塔再沸器（10），其中，二精塔塔顶气出口一路与原料酒汽加热器（14）和分子筛吸附解吸塔（16）依次连接；二精塔塔顶气出口一路与粗馏塔再沸器（8）和二精塔回流口依次连接，二精塔塔顶液采出口与一精塔回流口连接，二精塔釜液采出口与第四换热装置和一精塔进料口依次连接；
一精塔（13）外部自上而下设置有一精塔塔顶气出口、一精塔回流口、食用酒精采出口、杂醇油采出口、一精塔进料口和一精塔再沸器（15），其中，一精塔塔顶气出口依次与二精塔再沸器10和一精塔回流口连接；杂醇油采出口与燃料酒精罐连接，食用酒精采出口与普酒乙醇罐连接；
分子筛吸附解吸塔（16）自上而下设置有反冲洗气相出口、成品酒汽出口、液相出口和气相入口，气相入口与原料酒汽加热器（14）和二精塔塔顶气出口依次连接；成品酒汽出口一路与反冲洗气相出口连接，成品酒汽出口一路与燃料乙醇储罐连接；液相出口依次与淡酒罐（18）和粗馏塔回流口连接；
该方法包括：
（1）在粗馏塔（3）中，对预热后的发酵成熟醪进行粗馏处理，得到粗馏塔塔顶气、淡酒和粗馏塔塔釜液；对粗馏塔塔顶气进行第一冷凝处理，得到粗馏塔冷凝液，其中，将所述粗馏塔冷凝液回流并进行粗馏处理；
（2）在二精塔（9）中，对淡酒和第一换热处理后的粗馏塔塔釜液进行常压精馏，得到二精塔塔顶气、二精塔塔顶液和二精塔塔釜液；对部分二精塔塔顶气进行第二冷凝得到二精塔冷凝液，对二精塔冷凝液回流进行常压精馏；
（3）在一精塔（13）中，对二精塔塔顶液和第二换热处理后的二精塔塔釜液进行加压精馏，得到普酒乙醇和杂醇油；
（4）在分子筛吸附解吸塔（16）中，对第三换热后的剩余部分二精塔塔顶气进行脱水处理，得到燃料乙醇。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，第一换热装置包括第一醪液预热器（1）和第二醪液预热器（2），和/或
第二换热装置包括粗馏塔第一冷凝器（4）和粗馏塔第二冷凝器（5）。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，第一醪液预热器（1）设置醪液入口、醪液出口、热端入口和热端出口；其中，醪液出口与第二醪液预热器（2）的醪液入口连接，热端入口与粗馏塔塔顶气出口连接，热端出口包括气相出口和液相出口，气相出口与粗馏塔第一冷凝器（4）和粗馏塔第二冷凝器（5）依次连接，第一醪液预热器（1）的液相出口、粗馏塔第一冷凝器（4）的液相出口、粗馏塔第二冷凝器（5）的液相出口分别通过管道与粗馏塔回流口连接；粗馏塔第二冷凝器（5）设置有气相出口，用于排放不凝汽。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，第二醪液预热器（2）设置醪液入口、醪液出口、热端入口和热端出口；其中，醪液出口与粗馏塔进料口连接，热端入口与分子筛吸附解吸塔的成品酒汽出口连接，热端出口与燃料酒精罐连接。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，第三换热装置包括第一醪液换热器（6）和第二醪液换热器（7），
其中，第一醪液换热器（6）设置醪液入口、醪液出口、热端入口和热端出口；其中，醪液入口与粗馏塔塔釜液采出口连接，醪液出口与二精塔（9）的第二进料口连接，热端入口与第四醪液换热器（12）热端出口连接；
第二醪液换热器（7）设置醪液入口、醪液出口、热端入口和热端出口；其中，醪液入口与粗馏塔塔釜液采出口连接，醪液出口与二精塔（9）的第二进料口连接，热端入口与二精塔再沸器（10）塔底出口连接。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，第四换热装置包括第三醪液换热器（11）和第四醪液换热器（12），
其中，第三醪液换热器（11）设置醪液入口、醪液出口、热端入口和热端出口；其中，醪液入口与二精塔（9）的塔釜液侧线采出口连接，醪液出口与一精塔进料口连接，热端入口与一精塔（13）的塔底出口连接；
第四醪液换热器（12）设置醪液入口、醪液出口、热端入口和热端出口；其中，醪液入口与二精塔（9）的塔釜液侧线采出口连接，醪液出口与一精塔进料口连接，热端入口与一精塔再沸器（15）的热端出口连接。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，粗馏塔再沸器（8）设置热端入口和热端出口，热端入口与二精塔塔顶气出口连接，热端出口与二精塔（9）顶层塔板回流口连接；和/或
二精塔再沸器（10）设置有热端入口和热端出口，热端入口与一精塔塔顶气出口连接，热端出口与一精塔回流口连接；和/或
一精塔再沸器（15）设置有热端入口和热端出口，热端入口与蒸汽源出口连接，热端出口与第四换热装置连接。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，预热处理后的发酵成熟醪的温度为63-88℃。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤（1）中，所述粗馏的条件包括：塔釜温度为65-85℃；塔釜压力为-0.06至-0.03MPa；塔顶温度为40-60℃；塔顶压力为-0.05至-0.08MPa；回流比为0.5-5。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤（2）中，所述常压精馏的条件包括：塔釜温度为105-125℃；塔釜压力为0.07至0.3MPa；塔顶温度为85-98℃；塔顶压力为0.05至0.2MPa；回流比为0.5-8。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤（3）中，所述加压精馏的条件包括：塔釜温度为140-170℃；塔釜压力为0.4至0.8MPa；塔顶温度为110-140℃；塔顶压力为0.2至0.4MPa；回流比为1-5。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤（3）中，普酒乙醇的采出温度为115-120℃；和/或
杂醇油的采出温度为130-160℃。
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