[实用新型]从低浓度发酵液生产燃料乙醇的节能工艺装置

说明书

本实用新型涉及一种从低浓度发酵液生产燃料乙醇的节能工艺装置，尤其涉及一种从工业尾气发酵液中通过精馏过程生产燃料乙醇的节能工艺方法和装置。整个酒精精馏系统至少包括第一精馏塔、第二精馏塔、第三精馏塔、第四精馏塔等四塔和脱水单元以及其他配套设备组成。第一精馏塔、第二精馏塔、第三精馏塔和第四精馏塔四塔之间热集成，加上系统内其他换热、节能技术的应用极大地降低了操作能耗。优化的换热系统，使脱水单元与精馏系统有机地统一在一起，提高了整个精馏系统的稳定性和灵活性。本实用新型克服了已有技术的缺点，操作能耗较目前先进的燃料乙醇精馏工艺方法降低30％以上，具有显著的实用性及经济效益，应用前景广阔。

技术领域

本实用新型涉及一种从低浓度发酵液生产燃料乙醇的节能工艺装置，尤其涉及一种从工业尾气发酵液中通过精馏过程生产燃料乙醇的节能工艺方法和装置。

背景技术

随着石油、煤炭等能源资源的紧缺、环境污染、温室效应等问题的日益严重，燃料乙醇作为一种可再生能源，越来越受到各方面的重视。传统的燃料乙醇主要以粮食作物如高粱、玉米、地瓜、木薯等为原料，通过生物发酵途径获得。用粮食为原料制成燃料乙醇，不仅价格不菲，还存在“与人争粮，与粮争地”的现象。

采用工业尾气微生物发酵技术，将钢铁工业尾气转化为燃料乙醇，同时副产高蛋白饲料和压缩天然气，具有原料充足、集中度高、易于收集的特点，与传统燃料乙醇生产成本相比，其综合成本低、能源利用率高、产品附加值高，可实现对环境产生污染的资源进行高值化利用，经济效益显著。

由于工业尾气发酵属于气体发酵过程，发酵液中乙醇浓度很低(一般乙醇含量仅为2～4％。除特殊说明外，本申请文本中均指质量百分比)，远低于传统粮食作物发酵液乙醇浓度(10～16％)。目前从发酵醪液生产燃料乙醇的过程，多采用三塔蒸馏方法，这种方法存在生产能耗较高的缺点。若工业尾气发酵制燃料乙醇精馏过程仍采用常规工艺方法，必然导致精馏过程能耗很高，将严重制约工业尾气发酵生产燃料乙醇工艺的经济性。

中国专利CN200410094085.0公开了一种“燃料乙醇生产方法”，其实质是采用单醪塔、单精塔加分子筛的原始工艺方法，虽然工艺流程简单，但操作能耗很高。

CN200710057523.X公开了一种“采用三塔热集成装置进行乙醇精馏的工艺方法”：整个乙醇精馏系统包括粗馏塔、低压共沸精馏塔、高压共沸精馏塔等三塔，粗馏塔、低压共沸精馏塔、高压共沸精馏塔三塔之间热集成，粗馏塔侧线气相为低压共沸精馏塔提供部分能量，高压共沸精馏塔塔顶气相为粗馏塔塔釜提供能量，酒精产品由低压共沸精馏塔和高压共沸精馏塔分别采出，其实质仍是单醪塔、双精塔的双效精馏工艺，操作能耗高。

CN200710058736.4公开一种“燃料乙醇生产装备及方法”，其实质是采用双醪塔(粗塔、精馏塔下部)、双精塔(精馏塔上部、回收塔上部)加分子筛的三塔精馏工艺方法，粗塔、精馏塔和回收塔三台塔之间热集成操作，实现了三效工艺，操作能耗较低。

CN201010545523.6公开了“一种燃料乙醇和普级食用酒精联产的蒸馏脱水装置及工艺”，类似CN200710058736.4提供的工艺方法，粗馏塔、组合塔、精馏塔三台塔之间热集成操作，实现了三效工艺，其改进部分在于：组合塔塔顶气相经乙醇汽体压缩机升压后分为三股，一股去粗馏塔再沸器、一股去甲醇塔再沸器、另一股去分子筛吸附塔脱水，脱水后的无水乙醇气体返回精馏单元给粗馏塔塔釜再沸器加热，相对CN200710058736.4提供的工艺方法进一步降低了操作能耗。CN201010545523.6中设置的甲醇塔，属于联产普级食用乙醇的必需设备，但对于燃料乙醇装置属于多余设备。发酵液中甲醇浓度远远低于乙醇浓度，精馏所得的共沸酒精经脱水后无需脱除甲醇即可满足GB 18350-2013《变性燃料乙醇》标准。压缩机的设置大大增加了CN201010545523.6提供工艺方法的电耗，并且增加了动设备(压缩机)的投资和维护成本。