一、酒精蒸餾設備
(一)蒸餾塔的一段和回流裝置
蒸餾塔的一段和回流裝置
(二)精餾塔設備
精餾塔設備主要有板式塔和填料塔兩種類型。
精餾塔冷凝裝置。
(三)酒精精餾中常用的精餾塔板
精餾塔板主要有篩孔塔板、泡罩塔板等,填料塔中目前常用的是金屬波紋板規整填料。
(四)生產車間塔設備係統裝置
生產車間塔設備係統裝置。
(五)酒精精餾輔助設備
酒精精餾過程除了塔設備外,還需要一些輔助設備。
1.醪液預熱器
(1)主要功能 ①利用精餾塔或醪塔塔頂的酒精蒸氣預熱發酵成熟醪,使發酵成熟醪達到較高的溫度,這樣既做到充分利用酒精蒸氣的餘熱,也使酒精蒸氣被醪液冷凝下來;②起著部分冷凝器的作用。
(2)結構 一般采用立式圓柱形。
(3)工作狀態 ①醪液在換熱管中流動,而酒精蒸氣在管外將熱量傳遞給醪液,料、氣呈逆向獨立流動;②醪液從預熱器底部進入,穿過列管上升,由預熱器頂部排出進入下一個工藝設備;③酒精蒸氣從預熱器頂部進入,從底部流出,一般還需要進一步冷卻作為原塔的回流液。
2.CO2分離器
CO2分離器。
發酵成熟醪中溶解了一定數量的CO2、空氣等不凝氣體,當醪液在醪塔中受熱沸騰時,這些氣體就會析出,CO2等氣體可嚴重影響冷凝器的傳熱效果,同時還可能在塔中及進料管上部形成氣阻,影響精餾係統的正常運行。因此,在精餾係統中設置CO2分離器,在醪液預熱後進入醪塔前,先進入CO2分離器處理,把不凝氣體先分離排出一大部分。
3.雜醇油分離器
雜醇油分離器。
雜醇油分離器分離原理:將精餾塔或含雜餾分處理塔的雜醇油聚集段所導出的雜醇油酒精混合液或氣體,首先經冷凝器冷卻,再降至一定溫度,並加入水進行稀釋而使油析出,並浮在低濃度酒精液層之上,雜醇油則從上部分導出,下部的低濃度酒精送入醪液暫貯罐或經過預熱後送入精餾塔。
4.再沸器
再沸器是一種耐蒸汽高壓的換熱器,來自鍋爐的一次蒸汽通過再沸器給精餾物料間接加熱。這種加熱方式比直接蒸汽加熱有很多優點,如可節約鍋爐蒸汽用水量,減少酒精糟液含水量,提高酒精質量。目前看,整個精餾係統全部采用再沸器間接加熱已成設計趨勢。
隨著差壓精餾技術的不斷進步,現在多數差壓精餾係統中精餾塔(正壓操作)給醪塔(負壓操作)加熱,即醪塔塔釜的再沸器的熱源是精餾塔的塔頂酒精蒸氣,也就是說,醪塔的再沸器成了精餾塔塔頂酒精蒸氣的冷凝器。這種設計既節約蒸汽,又節約冷卻水。在工廠實際生產中,再沸器要定時殺菌以免影響酒精質量。
5.冷凝器
冷凝器是一種用來給塔頂物料降溫的換熱器,一般是用低溫水作為冷卻介質。精餾塔頂的氣體經冷凝器冷凝得到的大部分液體回流到塔的最上一層塔板,以保證精餾塔正常運行需要的回流比。在冷凝過程中還可分離出不凝雜質(稱頭級雜質或尾級雜質),能夠純化酒精。一般精餾塔頂設有幾個冷凝器。
二、酒精蒸餾工藝方法
(一)單塔式蒸餾
采用一個蒸餾塔完成發酵成熟醪分離製備酒精成品過程,稱為單塔式蒸餾。
該工藝特點是設備簡單,管路少,但分離得到的成品酒精質量較低,並且酒精濃度一般不高於90%。目前,已很少采用這種工藝流程。
(二)雙塔式蒸餾
雙塔式蒸餾又稱兩塔式蒸餾,它是把單塔的提餾段與精餾段分開,形成兩個塔,即粗餾塔(醪塔)和精餾塔,這就是兩塔流程,粗餾塔的作用是從成熟醪中將酒精分離出來和排除酒糟。精餾塔的作用是將粗餾塔分離出來的酒精濃縮,並排除大部分揮發性雜質。
根據精餾塔進料方式的不同,雙塔式蒸餾流程分為氣相進塔和液相進塔兩種形式,氣相進塔係粗餾塔產生的酒精蒸氣直接進入精餾塔,該流程節省蒸汽和冷卻水,生產費用較低,適用於澱粉質原料生產酒精。液相進塔是粗餾塔產生的酒精蒸氣先冷凝成液體,再進入精餾塔,該方法由於多一次排醛機會,成品質量較好,但消耗蒸汽和冷卻水較多,生產費用略高,適用於糖蜜原料生產酒精。
1.氣相進塔的雙塔流程
(1)工藝流程。
(2)操作要點
①澱粉質發酵成熟醪的蒸餾:發酵成熟醪用泵自醪池進入預熱器3,與精餾塔頂來的酒精蒸氣進行熱交換,成熟醪被加熱至40℃左右,由醪塔頂部(18~22塊塔板)進入粗餾塔1;醪塔底部用直接蒸氣加熱,使塔底溫度為105~108℃,塔頂溫度為92~95℃,塔頂約50%(體積分數)的酒精蒸氣直接進入精餾塔2;被蒸盡酒精的成熟醪稱酒糟,由塔底部排糟器自動排出。
②廢糖蜜發酵成熟醪的蒸餾:廢糖蜜發酵的成熟醪中,由於乙醛含量較高,所以蒸餾操作有不同。
精餾塔底也用直接蒸汽加熱,使塔底溫度為105~107℃,塔中部溫度為92℃左右,醪塔的粗酒精經精餾後,酒精蒸氣由塔頂進入醪液預熱器3,未冷凝的酒氣再進入第一、第二冷凝器4、5,冷凝器全部回流入塔,部分還未冷凝的氣體則進入第三冷凝器,該冷凝液裏含的雜質較多,不再回流入塔中,作為工業酒精。沒有冷凝的為CO2氣體和低沸點雜質,由排醛管排至大氣中。成品酒精在塔頂回流管以下,即第4~6塊塔板上液相取出,經成品冷卻器9、檢酒器10,其質量達到標準後送入酒庫。蒸淨酒精的廢水稱餘餾水,經排出管排至塔外。
(3)雙塔流程塔板塊數確定塔板數目與塔板結構、安裝質量有關。
①粗餾塔一般用21~24塊塔板,若粗餾塔用雙沸式塔板,則21層就可以;如用數個泡蓋,塔板數還可以減少些。
②精餾塔通常用56~70塊塔板,若塔板采用浮閥式則40~42層即可。精餾塔的進料層為第14~18層塔板(自下向上數),精餾塔除有提取成品、排除醛酯雜質任務外,還排除雜醇油。
(4)從精餾塔提取雜醇油的方法其方法有兩種:
①液相提取:即在進料層之上2~4層塔板,溫度為85~92℃的區域中提取。
②氣相取油:在進料層以下2~4層塔板上提取,酒精質量較高,為我國南方的酒精工廠所采用,在北方則習慣液相取油。
(5)雜醇油分離,自塔內取出的粗雜醇油經冷卻器7再加水稀釋經淡酒回收罐8,含酒精10%以下時,雜醇油便分層,油浮在上麵,送至貯存罐,下層淡酒回收至淡酒貯存罐。
2.液相進塔的雙塔流程
(1)液相進塔的雙塔流程特點
①酒精蒸氣從粗餾塔塔頂排出後不直接送去精餾塔,而是經過一係列冷凝器,將全部酒精蒸氣冷凝下來,除最後一隻冷凝器中的冷凝液作為頭級雜質醛酯餾分取出外,其餘的酒精冷凝液全部以液相的形式進入精餾塔加料板。
②與氣相進塔相比,液相進塔增加了一次排醛機會,因此成品酒精中頭級雜質含量大大低於氣相進塔工藝,提高了成品質量。
(2)液相進塔的雙塔蒸餾工藝流程。
(3)液相進塔的操作要點
①粗餾塔操作程序:發酵成熟醪經預熱器預熱後從塔頂進入粗餾塔;塔底通入直接蒸汽進行蒸餾,成熟醪在塔內被加熱煮沸,酒精蒸發並逐層上升濃縮,酒氣由塔頂進入冷凝器,在冷凝器冷凝成液體後,一部分直接流入精餾塔,從精餾塔的第13~18層(由上往下數)塔板進入,一部分回流到粗餾塔頂。尚未冷凝的含雜質較多的酒氣經冷凝器冷凝後作為醛酒,不凝氣體則從排醛管排走。酒糟由塔底排出,塔底排出的廢液含酒精不應超過0.04%(體積分數)。