乙醇精餾工藝的節(jié)能優(yōu)化

PAGEPAGE4PAGEPAGE3乙醇精餾工藝的節(jié)能優(yōu)化摘要作為一種可再生能源，乙醇由于其來源廣泛，燃燒產(chǎn)物對環(huán)境的污染小而得到了廣泛的研究。為了緩解全球的糧食問題，增加農(nóng)民的生活質(zhì)量，更好的保護(hù)環(huán)境，降低對于石油的依賴性問題，這樣的措施具有非常重要的意義。當(dāng)今世界上，幾乎所有的國家和地區(qū)都在大力的推廣乙醇汽油的使用，降低對于石油的依賴。公認(rèn)的，在乙醇的生產(chǎn)過程中，大部分的能量損耗都集中在蒸汽以及冷卻水的損失過程中的。生產(chǎn)過程中的廢水，廢氣的溫度較高熱量無法回收。工藝過程，能源利用率低，產(chǎn)生的廢水多，這已經(jīng)成為人們的大問題。故此，提高工藝過程中，能源的利用效率，提高蒸汽熱量的循環(huán)利用，重復(fù)利用廢水廢氣中的熱量建立熱量的循環(huán)利用，極大的降低成本，提高產(chǎn)品的利用率。特別是在本世紀(jì)，全球能源進(jìn)一步緊張，乙醇燃料政策積極推進(jìn)，對于乙醇工藝的改進(jìn)刻不容緩。本論文將工業(yè)乙醇生產(chǎn)的一級精餾系統(tǒng)和燃料乙醇生產(chǎn)的加鹽萃取精餾系統(tǒng)合并，基于乙醇精餾過程中能量利用率低和耗能高的問題，對乙醇精餾的生產(chǎn)工藝進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化和調(diào)整。利用過程系統(tǒng)模擬軟件ProII對蒸餾工藝進(jìn)行模擬優(yōu)化，得到結(jié)論如下。醪塔：最佳理論塔板數(shù)為16塊，塔頂壓力為55kPa；精餾塔：最佳理論塔板數(shù)為31塊，塔頂壓力為220kPa；萃取精餾塔：塔頂產(chǎn)品乙醇濃度為99.8%時(shí)，所需塔板數(shù)為31塊；萃取劑回收塔：在塔釜液含水量為0.2%（w/w）的前提下，論塔板數(shù)為11塊。這一設(shè)計(jì)大大提高了乙醇精餾過程中的能量利用率，減少了耗能。關(guān)鍵詞：乙醇；精餾工藝；節(jié)能；優(yōu)化論文類型：應(yīng)用研究目錄11109_WPSOffice_Level11緒論 525946_WPSOffice_Level21.1論文的選題意義 513881_WPSOffice_Level21.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析 614871_WPSOffice_Level211.3論文的主要工作內(nèi)容 613057_WPSOffice_Level12精餾工藝 717124_WPSOffice_Level21兩塔常壓精餾 719138_WPSOffice_Level22兩塔差壓精餾工藝 722085_WPSOffice_Level23乙醇脫水 811609_WPSOffice_Level13工藝條件優(yōu)化 1021113_WPSOffice_Level23.1醪塔 1124180_WPSOffice_Level33.1.1理論塔板數(shù)的優(yōu)化 116430_WPSOffice_Level33.1.2塔頂操作壓力的優(yōu)化 116977_WPSOffice_Level23.2精餾塔 1221672_WPSOffice_Level33.2.1理論塔板數(shù)的優(yōu)化 129841_WPSOffice_Level23.3萃取精餾塔 1316076_WPSOffice_Level33.3.1理論塔板數(shù)的優(yōu)化 1330089_WPSOffice_Level23.4萃取劑回收塔 145909_WPSOffice_Level14節(jié)能措施 1520892_WPSOffice_Level15總結(jié) 1713106_WPSOffice_Level1致謝 1820188_WPSOffice_Level1參考文獻(xiàn) 19緒論1.1論文的選題意義在20世紀(jì)，當(dāng)石油是能源和化學(xué)原料的主要來源時(shí)，存在兩個(gè)嚴(yán)重的問題。第一，石油等不可再生資源的開采量接近上限，全球能源儲量不高；第二，石油作為燃料和化學(xué)原料，已經(jīng)造成了嚴(yán)重的環(huán)境破壞，特別是燃燒產(chǎn)物二氧化碳引起的溫室效應(yīng)?；谏鲜鰞蓚€(gè)問題，正在努力開發(fā)新的可再生能源和環(huán)保清潔燃料[1]。作為一種可再生能源，乙醇由于其來源廣泛，燃燒產(chǎn)物對環(huán)境的污染小而得到了廣泛的研究。為了緩解全球的糧食問題，增加農(nóng)民的生活質(zhì)量，更好的保護(hù)環(huán)境，降低對于石油的依賴性問題，這樣的措施具有非常重要的意義。當(dāng)今世界上，幾乎所有的國家和地區(qū)都在大力的推廣乙醇汽油的使用，降低對于石油的依賴。特別是在美國，由于有關(guān)部門直接禁止汽車行業(yè)使用柴油，必須使用汽油或者是乙醇汽油。同樣巴西這個(gè)國家規(guī)定了乙醇汽油的混合規(guī)定，汽油中含有的乙醇不能高于百分之20。最早在1993時(shí)，歐盟最先出臺規(guī)定汽油中乙醇的含量不能高于百分之四。乙醇的生產(chǎn)能力在美國約為6.0×106t屯，而巴西等國家一般是1.0×107t噸[2]。向汽油中加入乙醇同樣符合中國的能源政策。我國已經(jīng)開始戰(zhàn)略布局，在黑龍江省，吉林省，安徽省迅速成立了乙醇燃料的生產(chǎn)場地。計(jì)劃產(chǎn)量時(shí)1000噸。未來燃料乙醇的生產(chǎn)能力將呈現(xiàn)一個(gè)快速增長的趨勢。最為新世紀(jì)啊較為重要的汽油添加劑，乙醇燃料具有的優(yōu)點(diǎn)可以使能源的結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)多樣化的狀態(tài)。它的使用將節(jié)省石油資源，減少環(huán)境污染，對促進(jìn)農(nóng)業(yè)等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。目前，推廣乙醇汽油已成為中國的一項(xiàng)戰(zhàn)略措施[3]。正如乙醇汽油的名字一樣，是通過乙醇和汽油在一定的比例下混合成的。在當(dāng)今世界能源日益緊張的今天，乙醇汽油受到的高度的關(guān)注。目前乙醇汽油的主要成產(chǎn)工藝包括：氧化鈣脫水，共沸精餾，吸附蒸餾，全蒸發(fā)，萃取精餾和真空脫水[4-5]。作為重要的汽車燃料新品，燃料乙醇可使得汽車燃料的能源結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)新的發(fā)展趨勢，多樣化的能源結(jié)構(gòu)。他的問世，對于減少環(huán)境污染和促進(jìn)農(nóng)業(yè)及其他相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中發(fā)揮重要作用。在生產(chǎn)燃料乙醇的過程中，首先將含量約為10％的乙醇蒸餾并在大氣壓下發(fā)酵，以獲得含量接近共沸物的乙醇，然后進(jìn)一步脫水以獲得燃料乙醇[1]。乙醇蒸餾工藝是各種化學(xué)分離工藝中的高能耗工藝之一。利用余熱來提高精餾過程能耗的綜合利用率，不僅可以節(jié)約能源，而且可以降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益和企業(yè)的利益[6]。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析本世紀(jì)以來，科技水平快速發(fā)展，蒸餾積水進(jìn)一步發(fā)展，成為主流的工藝路線。國外乙醇生產(chǎn)企業(yè)已開始采用熱偶合和精餾技術(shù)來提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低能耗，從而大大提高了乙醇生產(chǎn)的技術(shù)水平[7]。隨著我國大型乙醇生產(chǎn)設(shè)施的建設(shè)和現(xiàn)代化學(xué)技術(shù)生產(chǎn)的進(jìn)步，乙醇蒸餾技術(shù)的成果已得到廣泛應(yīng)用，例如通過高精度蒸餾技術(shù)，采用熱耦合蒸餾技術(shù)，高效填料塔和塔板復(fù)合材料塔的結(jié)構(gòu)，全過程模擬和模擬技術(shù)等，使乙醇蒸餾工藝設(shè)備在我國取得了空前的進(jìn)展[4]。目前，我國現(xiàn)有的燃料乙醇分離工藝采用兩塔壓差蒸餾法得到近共沸乙醇，然后采用PSA將乙醇和水分離開來，得到高純度的乙醇。在分離的過程中采用里熱泵精餾等高規(guī)格的技術(shù)以降低熱量的消耗。11.3論文的主要工作內(nèi)容本文的在傳統(tǒng)的乙醇生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上，通過將工藝過程中不同的系統(tǒng)連接起來達(dá)到能量循環(huán)利用的目的，是的蒸餾過程中的能源消耗以及水資源的損耗大大降低。整理過程中大部分的熱量都被冷卻水帶走了。在乙醇的制造過程中，必須提高資源的利用效率，增加熱量的循環(huán)利用程度，回收過程和中的預(yù)熱對于乙醇工藝的改進(jìn)具有最重要意義。在解決了能量利用效率低，能源消耗率高等問題。進(jìn)一步完善優(yōu)化了乙醇的生產(chǎn)工藝。過程中使用目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用的模擬軟件ProII來進(jìn)行優(yōu)化。醪塔：計(jì)算結(jié)果，蒸餾塔的最合理塔板數(shù)是16，塔頂預(yù)設(shè)壓力應(yīng)是52kPa；精餾塔：最合適塔板數(shù)31，塔頂預(yù)設(shè)壓力為220kPa；萃取塔：當(dāng)塔頂乙醇的高度時(shí)，最合理的塔板數(shù)僅僅為31。萃取劑回收塔：在塔底液體含水量的前提下塔的塔數(shù)為0.2％（w/w），理論塔板數(shù)最佳為11。這種設(shè)計(jì)大大提高了乙醇蒸餾過程的能效，降低了能耗。精餾工藝使用常見的農(nóng)作物作為原料例如玉米，進(jìn)一步發(fā)展傳統(tǒng)的發(fā)酵技術(shù)使其更好地滿足工業(yè)化要求。發(fā)酵工藝完成后，可以得到乙醇含量為百分之20的發(fā)酵產(chǎn)品，發(fā)酵產(chǎn)品中物質(zhì)種類較為復(fù)雜，但是多為不易揮發(fā)的物質(zhì)，采用蒸餾的方式將乙醇分離出來。[1]。最簡單的酒精成產(chǎn)工藝就是蒸餾生產(chǎn)工藝。兩塔精餾由粗蒸餾塔和蒸餾塔兩部分組成。原油蒸餾塔的目的是從液體中分離出揮發(fā)性雜質(zhì)，酒精和一些水，并去除由固體，非揮發(fā)性雜質(zhì)和大部分水組成的酒糟。蒸餾塔的目的是使酒精濃縮并除去雜質(zhì)，最終得到符合規(guī)格要求的成品酒精，并去除廢水[8-9]1、兩塔常壓精餾雙塔工藝：塔頂?shù)恼羝ㄟ^熱量交換以后，進(jìn)入粗產(chǎn)品塔，進(jìn)行進(jìn)一步回收。從粗蒸餾塔的頂部，引入含約50％醇含量的粗醇蒸氣，并將其送入蒸餾塔。粗液體通過在精煉塔中的氣液傳質(zhì)而分離，從精煉塔頂部排出的輕質(zhì)組分由搗碎的預(yù)熱器和冷凝器冷凝，以除去醛和其他雜質(zhì)。在塔的側(cè)線上，液相用于提取最終的醇。這些皮帶從厚塔的底部排出。液體進(jìn)料兩塔蒸餾過程：從粗蒸餾塔頂部排出的醇蒸氣不直接送入蒸餾塔，而是通過一系列冷凝器冷凝所有醇蒸氣。除了最后一個(gè)冷凝器中的冷凝液作為雜質(zhì)醛-酯餾分外，液體中的其他醇冷液體也進(jìn)入精制塔。與氣相進(jìn)料工藝相比，才采用液相進(jìn)料可以在很大程度上降低雜質(zhì)的含量。實(shí)驗(yàn)表明，液相進(jìn)料所生產(chǎn)的酒精中含有的雜質(zhì)較低，而當(dāng)采用氣相進(jìn)料時(shí)所采得到的產(chǎn)品雜質(zhì)看量很高。常壓閃蒸工藝所采用的優(yōu)勢是常壓操作，危險(xiǎn)性較低。但是所消耗的能量較高；加熱方式均采用直接蒸汽加熱，熱量消耗巨大。2.兩塔差壓精餾工藝一般情況下粗蒸餾塔通常設(shè)計(jì)為負(fù)壓塔。蒸餾塔一次通過再沸器用蒸汽加熱，粗蒸餾塔在蒸餾塔頂部通過再沸器用蒸汽加熱。發(fā)酵工藝完成后一般是就先通過預(yù)熱器進(jìn)行加熱，然后進(jìn)入后面的粗精餾塔。塔頂上的蒸汽通過進(jìn)料糖化和冷卻水冷卻之間的耦合傳熱進(jìn)行冷凝。.其中塔頂所提供的冷凝蒸汽通過和進(jìn)料以及泠凝水的換熱以達(dá)到液化重新利用熱量的目的。該工藝具有相比較于兩個(gè)常壓塔工藝具有非常多的優(yōu)點(diǎn)，兩個(gè)差壓塔利用利用壓力的作用增加熱量的循環(huán)利用效率。蒸餾塔，因此原油蒸餾塔不再需要新鮮的蒸汽加熱，添加到蒸餾塔中的熱量就是整個(gè)蒸餾過程中消耗的熱量。因此，它具有明顯的節(jié)能降耗效果[1]。乙醇脫水乙醇和水具有結(jié)構(gòu)上的相似性，不可能直接通過精餾的方式得到就純度較高的乙醇。為了進(jìn)一步提高乙醇的純度，必須和采用其他的方式和精餾方式連用，來達(dá)到提高要求的目的。乙醇去水的方式有很多包括：萃取蒸餾，共沸蒸餾，快速石灰脫水，分子篩吸附，淀粉吸附，離子交換樹脂吸附等[10-14]。吸附技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于對于氣液混合物非常使用，以及在去掉產(chǎn)品中微量雜質(zhì)非常實(shí)用。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是吸附劑術(shù)一般是物理過程或者是化學(xué)過程，且吸附劑可以再生，對于能源的依賴性較低；可以在一定程度上代替低效的蒸餾技術(shù)。張民華等[16]提出了一種通過選擇性吸附分子篩氣相分離乙醇和水的混合物的方法。燃料乙醇采用多個(gè)吸附器來冷凝變壓吸附，高溫乙醇?xì)怏w反洗以改變溫度解吸。哈薩巴拉等。通過常規(guī)蒸餾法制得75-90％的乙醇溶液，然后用顆粒吸附劑吸附該溶液，得到高純度的乙醇。共沸蒸餾，萃取蒸餾工藝復(fù)雜，設(shè)備投資大，能耗高。盡管膜分離技術(shù)可以大大降低生產(chǎn)過程中的能耗，但膜和膜組件的運(yùn)行穩(wěn)定性差，投資和維護(hù)成本高。燃料乙醇的大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)仍需改進(jìn)。此外，經(jīng)過30多年的積累和改進(jìn)，鹽萃取蒸餾已成為中國燃料乙醇生產(chǎn)的主要方法，因?yàn)樗驯挥糜诠I(yè)生產(chǎn)中。1970年代。對于乙醇-水系統(tǒng)，添加類似物（CaCl2，KAC等）。乙醇與水的相對揮發(fā)度將大大提高，并且系統(tǒng)的恒定沸點(diǎn)將消失[20]。萃取過程一般選用乙二醇作為萃取劑。使用可溶性的鹽作為萃取劑可以極大地改善不同組分之間的相對揮發(fā)度，降低能耗提高分離效果。另一方面，萃取劑便于回收，增加物料的循環(huán)利用，形成清潔綠色的化工生產(chǎn)過程[21]。工業(yè)乙醇生產(chǎn)的主要蒸餾系統(tǒng)與燃料乙醇生產(chǎn)的鹽析萃取蒸餾系統(tǒng)相結(jié)合，其工藝流程見圖1。圖1燃料乙醇精餾工藝流程圖發(fā)酵工藝完成后，進(jìn)一步進(jìn)入精餾塔，通過預(yù)熱器首先進(jìn)行第一步加熱，并且在具有一定壓力的情況下。初步的粗產(chǎn)品乙醇從蒸餾塔出來以后進(jìn)入萃取塔，進(jìn)行進(jìn)一步提純以達(dá)到產(chǎn)品要求。乙醇燃料最終是利用萃取塔進(jìn)行生產(chǎn)的燃料乙醇由萃取蒸餾塔生產(chǎn)，并通過將萃取塔的塔底液回收利用來達(dá)到節(jié)省萃取劑的目的[3]。經(jīng)過改進(jìn)的工藝采用差壓塔和萃取塔串聯(lián)的形式得到目的產(chǎn)物；并且實(shí)現(xiàn)了熱量，能源的多級利用。這些優(yōu)點(diǎn)是常規(guī)的常壓生產(chǎn)工藝所無法具有的。通過塔的真空操作可以降低水的污染，提高塔器的使用壽命。塔器在家呀條件的運(yùn)行情況下，可以利用剩余的熱量以達(dá)到熱量回收利用的目的從而節(jié)省蒸汽和冷卻水消耗。從而，如果要使用差壓蒸餾，則有必要優(yōu)化工藝條件并采取其他節(jié)能措施實(shí)現(xiàn)最大的節(jié)能效果[3]。工藝條件優(yōu)化化工過程是一個(gè)完整的系統(tǒng)，由通過物料流和能量流連接的幾個(gè)操作單元組成。為了實(shí)現(xiàn)單元設(shè)備的最佳設(shè)計(jì)和整個(gè)過程，必須嚴(yán)格模擬整個(gè)過程。過程模擬基于單元模擬技術(shù)，并使用基于物料流和能量流之間關(guān)系的數(shù)學(xué)模型來描述實(shí)際的過程流。隨著化學(xué)過程模擬技術(shù)的廣泛應(yīng)用，極大地促進(jìn)了煉油和化學(xué)工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。近年來，一批成熟的化學(xué)過程仿真軟件，如AspenPlus，Pro/II和ChemCAD，已廣泛用于各種化學(xué)過程，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益[22]。Pro/II是功能強(qiáng)大的過程仿真軟件，提供化學(xué)單元操作常用的計(jì)算模塊。它的前身是過程。它的物理屬性數(shù)據(jù)庫由物理屬性數(shù)據(jù)和計(jì)算物理屬性的子例程組成主要的理化性質(zhì)，分別是相對分子質(zhì)量，臨界t，臨界p，臨界分子v，臨界z,偏心因子w，溶解度，化學(xué)偶極矩，以及物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能焓，在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下蒸發(fā)汗，，為了求解不同物質(zhì)的晗方程需要很多參數(shù)，比如用于常數(shù)的Ann，亨利系數(shù)，相互作用系數(shù)等等。所采用的模擬思路是順序模擬方式。在該方法的使用過程中，每個(gè)模塊都是計(jì)算模塊，也就是給你輸入?yún)?shù)以及設(shè)備的固有參數(shù)，通過不同的模型計(jì)算獲得產(chǎn)品參數(shù)或者是中間產(chǎn)物的參數(shù)。每一個(gè)單元都是計(jì)算單元，計(jì)算過程可以由計(jì)算機(jī)只能選取。Pro/II可以確定循環(huán)截止流量和循環(huán)的計(jì)算順序。計(jì)算程序一般是首先單獨(dú)計(jì)算每一個(gè)單獨(dú)的模塊，確定數(shù)據(jù)，直到所有的數(shù)據(jù)均符合要求；如果不滿足則進(jìn)入循環(huán)繼續(xù)計(jì)算，指導(dǎo)誤差允許為止。酒精工業(yè)是一個(gè)相對傳統(tǒng)的行業(yè)現(xiàn)實(shí)的工業(yè)中由許多的工程經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，將極大地促進(jìn)傳統(tǒng)乙醇工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和燃料乙醇分離過程的優(yōu)化[1,23]。3.1醪塔醪塔是蒸餾工段生產(chǎn)中的第一個(gè)工藝塔，其最重要的功能是把發(fā)酵的液體進(jìn)行蒸發(fā)，以達(dá)到對于液體的提純作用。由于這個(gè)塔器的進(jìn)料是氣液混合進(jìn)料，這也就導(dǎo)致會(huì)有一部分物料浪費(fèi)掉，所以一般的操作方式都是進(jìn)行預(yù)加熱操作在進(jìn)入塔器進(jìn)行反應(yīng)，這樣可以將塔底的再沸器去掉，大大的節(jié)約蒸汽，極好的改變了塔器的傳熱效率。所造成的問題是蒸汽所產(chǎn)生的冷凝水不能進(jìn)行回收利用，最后只能排放出去進(jìn)而導(dǎo)致浪費(fèi)。舉例論證如果裝置的產(chǎn)能是2萬噸的話，每年排放的水可以達(dá)到15.4萬噸，在這種情況下，而且采用預(yù)加熱以及間接加熱的加熱方式，會(huì)極大地浪費(fèi)能源。醪塔塔底設(shè)再沸器，就可以回收這部分冷凝水，注意節(jié)約的這部分可是鍋爐軟化水。同時(shí)減少廢醪排放量7.7萬噸，減輕了污水處理的負(fù)荷，一舉兩得。其經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益是明顯的，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過直接蒸汽加熱帶來的好處。醪塔所采用的是正空工藝，并且去掉了再沸器配件，經(jīng)過計(jì)算利用熱量的循環(huán)利用同樣去掉了浪費(fèi)水的冷凝器。乙醇濃度設(shè)定為48.18%（w/w），塔釜采用再沸器加熱。進(jìn)料的流量選為為40562.6kg/h，以及乙醇濃度10.2%（w/w）。3.1.1理論塔板數(shù)的優(yōu)化塔頂產(chǎn)品量（kg/h）理論塔板數(shù)（塊）塔頂產(chǎn)品量（kg/h）理論塔板數(shù)（塊）圖3-1不同理論塔板數(shù)下的塔頂產(chǎn)品質(zhì)量流率根據(jù)圖3-1的圖形趨勢可知，當(dāng)理論塔板是10塊的時(shí)候，隨著理論塔板的減少，塔頂?shù)漠a(chǎn)品質(zhì)量明顯變差；當(dāng)塔頂?shù)睦碚撍迨?0塊，可以看出此時(shí)的產(chǎn)品質(zhì)量最好,并且此時(shí)再次增加理論塔板數(shù)產(chǎn)品質(zhì)量不會(huì)在提高。從而，從成本以及產(chǎn)品的質(zhì)量要求的方面考慮，最終選取確15塊為模擬的理論塔板數(shù)。從圖中僅能看出蒸出量，產(chǎn)品質(zhì)量應(yīng)該是塔頂產(chǎn)品純度，分析與內(nèi)容不符。3.1.2塔頂操作壓力的優(yōu)化塔頂壓力（kPa）塔頂產(chǎn)品量（kg/h）塔頂壓力（kPa）塔頂產(chǎn)品量（kg/h）圖3-2不同塔頂壓力下的塔頂產(chǎn)品質(zhì)量流率通過圖3-2的結(jié)果可以得知，本圖反應(yīng)了塔的壓力變化對產(chǎn)品質(zhì)量的影響。當(dāng)塔頂?shù)膲毫徛邥r(shí)，產(chǎn)品質(zhì)量逐漸的變好；但是當(dāng)壓力繼續(xù)增大后，塔頂?shù)膲毫Σ辉儆袆×业淖兓?，基本保持穩(wěn)定。進(jìn)而，選取塔頂?shù)哪M壓力為5okPa。產(chǎn)品量和純度是不同的概念，請繼續(xù)修改。3.2精餾塔精餾塔的節(jié)能措施及節(jié)能的方法中一般主要有兩個(gè)方向。第一方面是選取不同的模擬算法，進(jìn)而確定不同的優(yōu)化方式。一般情況下在節(jié)能優(yōu)化的過程中，都會(huì)推薦選取板式塔，但是這對于工人的操作水平提出了一定的要求，要求工人要具有全面的操作知識，并且具有實(shí)用的能力，由此限制了該方法的節(jié)能措施。另一個(gè)方向就是集中力量降低能源消耗，但是這個(gè)方式對于技術(shù)水命的要求含量較高，我國國內(nèi)的技術(shù)水平有限很難做的優(yōu)化效果很好。對于前面的主要缺陷，文章將共兩個(gè)主要內(nèi)容進(jìn)行建議：第一，需要定期對于工人進(jìn)行培訓(xùn)，提高工人的基礎(chǔ)操作能力，提高他們的創(chuàng)新以及獨(dú)立處理問題的能力。第二是不斷加大對于技術(shù)的投入，開發(fā)更加節(jié)能的措施，規(guī)范國內(nèi)的管理制度，提高每個(gè)地方的管理效果。3.2.1理論塔板數(shù)的優(yōu)化根據(jù)圖3-3結(jié)果可知，本圖主要考察的是理論塔板數(shù)對于蒸汽量的使用影響。圖中結(jié)果表明兩個(gè)化學(xué)呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)的狀況。并且當(dāng)理論塔板數(shù)在不足3o時(shí)，產(chǎn)品質(zhì)量無法控制，不能滿足要求，所以在模擬過程中最低的理論塔板數(shù)選擇為31。塔底直接加熱蒸汽量(kg/h)理論塔板數(shù)（塊）塔底直接加熱蒸汽量(kg/h)理論塔板數(shù)（塊）圖4不同理論塔板數(shù)時(shí)的塔底直接加熱蒸汽量3.3萃取精餾塔3.3.1理論塔板數(shù)的優(yōu)化固定回流比為0.5，塔頂產(chǎn)品乙醇的體積濃度99.9%，觀察塔板數(shù)對塔頂產(chǎn)品質(zhì)量的影響，結(jié)果見表1表1不同理論塔板數(shù)時(shí)的塔頂出料量理論塔板數(shù)（塊）塔頂出料量（kg/h）151654203082253371303378353377由表可以看出，當(dāng)塔板數(shù)為16塊時(shí)，塔頂產(chǎn)品流量明顯減少；逐漸增加塔板數(shù)，直至塔板數(shù)為31塊時(shí)，塔頂?shù)漠a(chǎn)品流量達(dá)到最大。但是，隨著塔板數(shù)的繼續(xù)增加，液體量反而減少。所以，最佳理論塔板數(shù)為30塊3.4萃取劑回收塔萃取劑乙二醇為高沸點(diǎn)物質(zhì)，常壓下沸點(diǎn)為180℃，為了通過精餾回收物質(zhì)，必須在真空下進(jìn)行操作，降低精餾塔的熱量消耗，降低成本。設(shè)定塔頂壓力為15kPa，塔釜液中水分含量為0.19%（w/w）。表2不同理論塔板的模擬結(jié)果理論塔板數(shù)（塊）塔底出料量（kg/h）最小的回流比842860.51043750.51243750.51443750.91643750.62043751.22543750.5從表2中可明顯看出，當(dāng)理論塔板數(shù)為9塊時(shí)，塔底出料量的體積比較少。當(dāng)理論塔板數(shù)為11塊以上時(shí)，塔底出料量（回收的萃取劑）達(dá)到一定的產(chǎn)品量?；亓鞅仍诶碚撍鍞?shù)為11塊時(shí)，達(dá)到最小值節(jié)能措施除了差壓蒸餾之外，還可以采用節(jié)能措施，例如熱回收和閃蒸，以將烹飪部分和燃料乙醇的蒸餾部分的熱能耦合。節(jié)能措施：（1）采用分級加熱回收熱量，經(jīng)過氣液分離器以后，利用高溫蒸汽進(jìn)行再次加熱以達(dá)到工藝要求。此處可以節(jié)約大量的蒸汽，創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益。（2）將醪塔塔底部的廢泥預(yù)熱并在醪塔中發(fā)酵蒸餾。同時(shí)，塔底的廢物從85℃冷卻到48℃?？晒?jié)省1.75×106kJ的熱能并產(chǎn)生大量的燃料乙醇。（3）氣液分離器之后的蒸汽不能直接使用需要首先進(jìn)行冷卻后才可使用，此處了節(jié)約熱熱能和冷卻水。（4）生產(chǎn)酒精的發(fā)酵過程或產(chǎn)生大量的余熱。正常情況下，原料最佳的發(fā)酵溫度是37攝氏度，為了是發(fā)酵容器中的溫度保持不變，必須采用外加冷凝水的方式。目前獲得巨大成功的熱管技術(shù)，有學(xué)者提議將熱管技術(shù)用到冷卻過程中，這樣可以極大地降低冷卻書的損耗，但是目前僅存在于理論階段，沒有實(shí)用的工業(yè)化支持[24]。（5）閃蒸用于節(jié)能。如果將蒸餾塔底部的高溫廢水直接從蒸餾塔中排出，則會(huì)損失大量的熱能。如果高壓高溫廢水流入大氣緩沖罐，則將實(shí)現(xiàn)氣液分離。將第二蒸汽和第一熱蒸汽閃蒸進(jìn)入蒸餾塔，加熱蒸餾塔釜。熱能，節(jié)能效果很好。當(dāng)通過閃蒸產(chǎn)生無水乙醇時(shí)，蒸汽流速可以從6680kg/h降低到6213kg/h。（6）介質(zhì)再沸器設(shè)置在萃取蒸餾塔和萃取溶劑回收塔中。由于萃取蒸餾塔和萃取溶劑回收塔的塔底溫度很高，因此介質(zhì)再沸器可以在較低的溫度下設(shè)置加熱劑。（7）螺旋式換的熱器可以和大程度節(jié)約換熱面積，而且可以降低成本。致謝總結(jié)PAGEPAGE4PAGEPAGE3總結(jié)在乙醇的生產(chǎn)過程中，大部分的能量損耗都集中在蒸汽以及冷卻水的損失過程中的。生產(chǎn)過程中的廢水，廢氣的溫度較高熱量無法回收。工藝過程，能源利用率低，產(chǎn)生的廢水多，這已經(jīng)成為人們的大問題。在乙醇生產(chǎn)過程中，合理使用能源、搞好乙醇蒸餾工段的余熱回收，使余熱得以重復(fù)利用這項(xiàng)工程意義十分重大。本論文將工業(yè)乙醇生產(chǎn)的一級精餾系統(tǒng)和燃料乙醇生產(chǎn)的加鹽萃取精餾系統(tǒng)合并，基于乙醇精餾過程中能量利用率低和耗能高的問題，對乙醇精餾的生產(chǎn)工藝進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化和調(diào)整。利用過程系統(tǒng)模擬軟件ProII對蒸餾工藝進(jìn)行模擬優(yōu)化，得到結(jié)論如下。醪塔：最佳理論塔板數(shù)為15塊，塔頂壓力為50kPa；精餾塔：最佳理論塔板數(shù)為30塊，塔頂壓力為200kPa；萃取精餾塔：塔頂產(chǎn)品乙醇體積濃度為99.8%（優(yōu)級純）時(shí)，所需最佳理論塔板數(shù)為30塊；萃取劑回收塔：在塔釜液含水量為0.2%（w/w）的前提下，最佳理論塔板數(shù)為10塊。這一設(shè)計(jì)大大提高了乙醇精餾過程中的能量利用率，減少了耗能。另外，提出采用熱能耦合/閃蒸技術(shù)、設(shè)置中間再沸器等一系列節(jié)能措施，對熱量進(jìn)行充分利用，以減少冷卻水及加熱蒸汽的用量。加鹽萃取精餾是制取燃料乙醇較好的一種節(jié)能技術(shù)，但還要進(jìn)一步尋求更好的溶劑和鹽的體系以及更好的工藝過程使其完善。致謝本論文的順利完成與導(dǎo)師的精心指導(dǎo)密不可分。這段時(shí)間以來，老師以身作則，給我們樹立了良好的榜樣。老師對科研嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度和對工作精益求精的精神對我的人生觀和價(jià)值觀有了深刻的影響，這將是我在未來人生道路上前行的標(biāo)尺。這段時(shí)間的學(xué)習(xí)生涯是在老師的批評和鼓勵(lì)中度過的，他在教會(huì)我許多人生道理的同時(shí)也鍛煉了我獨(dú)立處理事情的能力，在以后的漫漫人生中，這將是一筆巨大的財(cái)富。這篇論文的每一個(gè)數(shù)據(jù)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)都離不開老師的悉心指導(dǎo)。在此，謹(jǐn)向我的導(dǎo)師致以最真誠的感謝。另外，論文能順利完成也離不開學(xué)校其他老師的熱心幫助。與此同時(shí)，非常感謝生活老師在生活中無微不至的照顧以及對我們的鼓勵(lì)。最后，在此我要對我的親人致以最衷心的感謝，感謝他們對我默默的付出和無限的支持和包容使我沒有任何后顧之憂去完成我的學(xué)業(yè)。再次感謝所有幫助過我的老師、家人、同學(xué)、和朋友，一路走來有你們我感到很幸福。參考文獻(xiàn)[1]林海,何泳儀,LINHai,etal.燃料乙醇生產(chǎn)工藝的節(jié)能減排研究[J].廣州化工,2013,41(19):132-134.[2]高德忠，王昌東，李麗華等，燃料乙醇的性能及生產(chǎn)工藝，遼寧石油化工大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，24（2）：23~26[3]傅其軍.燃料乙醇的發(fā)展前景[J].廣西輕工業(yè),2001,（2）：6-10.[4]劉寶菊,呂惠生.我國酒精精餾技術(shù)的新進(jìn)展[J].釀酒科技(6):45-46.[5]馬贊華.酒精高效清潔生產(chǎn)新工藝[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2003.81-83.

[6]PintoRTP,Wolf-MacielMR,LintomenL.Salineextractivedistillationprocessforethanolpurification[J].ComputersandChemicalEngineering,2000,24(2-7)：1689-1694.[7]董秀芹,呂惠生.發(fā)展燃料乙醇產(chǎn)業(yè)是緩解能源危機(jī)的重要舉措[J].國際學(xué)術(shù)動(dòng)態(tài)(3):14-15.[8]梁春麗,杜金寶,張敏華,etal.我國生物乙醇產(chǎn)品精餾脫水技術(shù)進(jìn)展[J].釀酒科技,2014(8):80-84.[9]向愛雙,許松林.我國酒精提純工藝進(jìn)展[J].中國甜菜糖業(yè)(4):25-28.

[10]謝林，共沸精餾生產(chǎn)無水酒精的技術(shù)，釀酒科技，1994,（4）：52~55[11]李春云，無水乙醇生產(chǎn)工藝的探討，浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2001，29（2）：210~212[12]常秀蓮，膜法分離無水乙醇研究進(jìn)展，釀酒科技，2000，（2）：49~50[13]馬心如，趙芙榮，恒沸精餾法生產(chǎn)無水酒精，釀酒科技，2002，（2）：57~58[14]封瑞江，趙崇峰，共沸法生產(chǎn)無水乙醇中共沸劑配比的研究，撫順石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2000，20（3）：13~15[15]馬曉建，吳勇，牛青川，無水乙醇制備的研究進(jìn)展，現(xiàn)代化工，2005，25(1)：26~29[16]張敏華，董秀芹，呂惠生等，多吸附器生產(chǎn)無水乙醇工藝，中國專利，CN1328987A，2002-01-02[17]HassaballahAA,HillsJH,Dryingofethanolvaporsbyadsorptiononcornmeal,Biotech.and.Bi