精餾塔工藝要求和約束條件

   要對精餾塔實(shí)施有效的自動控制，必須首先了解精餾塔的控制目標(biāo)。精餾塔的控制目標(biāo)一般從質(zhì)量指標(biāo)、產(chǎn)品產(chǎn)量和能量消耗三方面考慮。任何精餾塔的操作情況同時(shí)受約束條件的制約，因此，在考慮精餾塔控制方案時(shí)一定要把這些因素考慮進(jìn)去。

   1．質(zhì)量指標(biāo)

   質(zhì)量指標(biāo)（即產(chǎn)品純度）必須符合規(guī)定的要求。一般應(yīng)使塔頂或塔底產(chǎn)品之一達(dá)到規(guī)定的純度，要求另一個(gè)產(chǎn)品也應(yīng)該維持在規(guī)定的范圍之內(nèi)，或者塔項(xiàng)和塔底的產(chǎn)品均保證一定的純度要求。如果產(chǎn)品質(zhì)量不合格，它的價(jià)值就將遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于合格產(chǎn)品。但決不是說質(zhì)量越高越好。由于質(zhì)量超過規(guī)定，產(chǎn)品的價(jià)值并不因此而增加；而產(chǎn)品產(chǎn)量卻可能下降，同時(shí)操作成本主要是能量消耗會增加很多。因此，總的價(jià)值反倒下降了。由此可見，除了要考慮使產(chǎn)品符合規(guī)格外，還應(yīng)同時(shí)考慮產(chǎn)品的產(chǎn)量和能量消耗。但只要不斷改善成分分析儀表的性能，按產(chǎn)品成分的直接指標(biāo)控制方案將得到廣泛應(yīng)用。

   2．產(chǎn)品產(chǎn)量指標(biāo)

   在達(dá)到一定質(zhì)量指標(biāo)要求的前提下，應(yīng)得到盡可能高的產(chǎn)量，從而使產(chǎn)品的回收率提高。這對于提高經(jīng)濟(jì)效益顯然是有利的。

   產(chǎn)品的回收率定義為產(chǎn)品量與進(jìn)料中該產(chǎn)品組分的量之比。即：

           Ri=P/Fzi                                      （8）

   生產(chǎn)效益除了產(chǎn)品純度與產(chǎn)品回收率之間的關(guān)系，還必須考慮能量消耗因素。由精餾原理可知，用精餾搭進(jìn)行混合物的分離是要消耗一定能量的；要使分離的產(chǎn)品質(zhì)量越高，產(chǎn)品產(chǎn)量越多，所需的能量也就越大。

能耗要求和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)

   精餾過程中消耗的能量，主要是再沸器的加熱量和冷凝器的冷卻量消耗；此外，塔和附屬設(shè)備及管線也要散失部分能量。

   在一定的純度要求下，增加塔內(nèi)的上升蒸汽是有利于提高產(chǎn)品回收率的；同時(shí)也意味著再沸器的能量消耗要增大。且任何事物總是有一定限度的。在單位進(jìn)料量的能耗增加到一定數(shù)值后，再繼續(xù)增加塔內(nèi)的上升蒸汽，則產(chǎn)品回收率就增長不多了。應(yīng)當(dāng)指出精餾塔的操作情況，必須從整個(gè)經(jīng)濟(jì)效益來衡量。在精餾操作中，質(zhì)量指標(biāo)、產(chǎn)品回收率和能量消耗均是要控制的目標(biāo)。其中質(zhì)量是必要條件，在質(zhì)量指標(biāo)一定的條件下應(yīng)在控制過程中使產(chǎn)品的產(chǎn)量盡可能提高一些，同時(shí)能量消耗盡可能低一些。正因如此，在進(jìn)料熱熔變化不大或可以忽略時(shí)，一般總把V的變化或V／F的變化，看作是由再沸器加熱量QH提供的。

醪垢的形成

   2.1發(fā)酵成熟醪成分

   發(fā)酵成熟醪是一個(gè)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(shí)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(jī)酸鈣、糖、糊精、蛋白質(zhì) 等，是由多種無機(jī)物、有機(jī)物構(gòu)成的，并以無機(jī)物為主。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(jìn)料量F分別組成比值控制系統(tǒng)。

   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(dá) 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；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(gè)溫度值相減，壓力的影響幾乎相互抵消。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(dá)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(jī)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(jī)鹽形成晶 核，加速了處于飽和狀態(tài)下的無機(jī)鹽、有機(jī)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(jìn)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。需指出的是，此時(shí)不僅要考慮到系統(tǒng)的靜態(tài)特性，也需要考慮其動態(tài)影響。

精餾流程和塔型的選擇  

  乙醇和水混合料經(jīng)預(yù)熱器加熱至泡點(diǎn)后，送至精餾塔，塔頂采用全凝器冷凝后，一部分作回流，其余為塔頂產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送貯槽，塔釜采用直接蒸汽供熱，塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送至貯槽，流程圖如下圖：  根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)，若按每天開動設(shè)備24小時(shí)計(jì)算，產(chǎn)品流量為1.67t/h，由于產(chǎn)品粘度較小，流量較大，為減少造價(jià)，降低生產(chǎn)過程中壓降和塔板液面落差的影響，提高生產(chǎn)效率，選用浮閥塔。  塔設(shè)備的高度與直徑之比，因情況不同，差別很大，塔外殼用鋼板焊制，也可用鑄鐵鑄造，每層塔板為一節(jié)，并用法蘭連接。  塔體材料和踏板材料均選用TiNiCr918,因這種不銹鋼具有高的強(qiáng)度極限，較低的屈服極限，的塑性和韌性，他的焊接性能和冷彎成形等工藝性也很好，是目前制造容器、塔的廣泛的一類不銹鋼，又因?yàn)檫@種鋼在乙醇介質(zhì)中有很好的耐腐蝕性，所以選用TiNiCr918。精餾塔的干擾因素和其他化工過程一樣，精餾是在一定的物料平衡和能量平衡的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。