本發(fā)明屬于乙醇蒸餾制備，是采用鋼鐵等工業(yè)尾氣生物發(fā)酵法醪液來制備優(yōu)級無水乙醇，特別是涉及一種工業(yè)尾氣發(fā)酵醪液制備無水乙醇的七塔三效蒸餾脫水系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

1、鋼鐵、冶金、電石等行業(yè)在生產(chǎn)過程中副產(chǎn)大量富含co/co2的工業(yè)尾氣，而目前工業(yè)尾氣的利用方式主要以燃燒加熱或發(fā)電為主，利用方式粗放，經(jīng)濟(jì)價(jià)值低。同時(shí)，尾氣燃燒會產(chǎn)生大量co2和nox污染物，污染治理成本較高。因此，尋找一種可有效降低co2排放、經(jīng)濟(jì)價(jià)值高的工業(yè)尾氣利用新途徑成為相關(guān)行業(yè)關(guān)注的熱點(diǎn)。

2、乙醇作為一種重要的基礎(chǔ)化工原料也是世界公認(rèn)的能夠替代傳統(tǒng)化石能源的可再生能源。國內(nèi)生物乙醇企業(yè)大多仍采用第一代技術(shù)生產(chǎn)糧食乙醇，該技術(shù)主要依賴于糧食，乙醇增產(chǎn)受到限制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，其目的在于提供一種新型的、采用工業(yè)尾氣發(fā)酵醪液制備無水乙醇的系統(tǒng)(七塔三效蒸餾脫水系統(tǒng))和方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中乙醇制備存在的局限性。

2、上述目的可以是通過以下技術(shù)方案的實(shí)施方式實(shí)現(xiàn)：

3、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提供的一種工業(yè)尾氣發(fā)酵醪液制備無水乙醇的七塔三效蒸餾脫水系統(tǒng)，包括：濃醪塔、清醪塔a、清醪塔b、脫醛塔、水洗塔、精餾塔和脫甲醇塔；其中，

4、所述濃醪塔的入料口前依次連接濃液脫氣罐和兩級濃液換熱器，預(yù)熱后工業(yè)尾氣發(fā)酵濃醪液通過濃液脫氣罐脫除大部分不凝氣后進(jìn)入濃醪塔；所述濃醪塔塔頂與濃液一級換熱器熱源入口相連，所述濃液一級換熱器熱源出口依次連接兩冷凝器，塔頂汽經(jīng)換熱并冷凝后的粗酒進(jìn)入濃醪塔回流罐，并從濃醪塔回流罐進(jìn)入粗醇罐，不凝氣由真空泵抽送出裝置；

5、所述清醪塔a、清醪塔b的入料口前連接有清液脫氣罐和兩級清液換熱器，預(yù)熱后工業(yè)尾氣發(fā)酵清醪液通過清液脫氣罐脫除大部分不凝氣后分別進(jìn)入清醪塔a和清醪塔b；所述清醪塔a塔頂依次連接三級冷凝器，塔頂汽經(jīng)冷凝后的粗酒進(jìn)入清醪塔a回流罐，并從清醪塔a回流罐進(jìn)入所述粗醇罐,不凝氣由真空泵抽送出裝置；所述清醪塔b塔頂汽給清醪塔a塔釜再沸器供熱冷凝后的粗酒進(jìn)入清醪塔b回流罐，并從清醪塔b回流罐進(jìn)入所述粗醇罐；

6、所述粗醇罐連接在所述脫醛塔入料口前，所述脫醛塔用于接收粗醇罐中粗酒并脫除其中的乙醛和其他低沸點(diǎn)輕組分；所述水洗塔入料口與脫醛塔塔釜相連，用于接收脫醛塔塔釜的粗酒并脫除其中的中低沸點(diǎn)雜質(zhì)；所述精餾塔入料口前依次連接兩級換熱器，所述水洗塔塔釜的淡酒經(jīng)兩級預(yù)熱后進(jìn)入精餾塔處理；所述脫甲醇塔入料口與精餾塔塔頂相連，用于接收精餾塔塔頂?shù)木凭⒚摮状己偷头悬c(diǎn)輕組分；所述脫甲醇塔塔釜還與分子篩脫水裝置相連，所述分子篩脫水裝置用于接收塔釜的脫甲醇酒并進(jìn)行脫水，冷凝冷卻得到無水乙醇。

7、可選地，各塔塔釜均設(shè)置有再沸器；各塔均設(shè)置有回流罐，冷凝后粗酒回流至回流罐中后采出進(jìn)入粗醇罐，各塔塔頂汽供熱后回流至對應(yīng)回流罐。

8、可選地，精餾塔再沸器通過蒸汽供熱；清醪塔a再沸器與清醪塔b塔頂連通，用于通過清醪塔b塔頂汽供熱且塔頂汽供熱后去清醪塔b回流罐；清醪塔b再沸器和脫甲醇塔再沸器分別與精餾塔塔頂連通，用于通過精餾塔塔頂汽供熱且塔頂汽供熱后回流至精餾塔回流罐；脫醛塔再沸器、水洗塔再沸器、濃醪塔再沸器分別與脫甲醇塔塔頂連通，用于脫甲醇塔塔頂汽供熱且塔頂汽供熱后回流至脫甲醇塔回流罐。

9、可選地，所述精餾塔在靠近進(jìn)料口位置上下塔盤處設(shè)有多個(gè)雜醇油采出口，所述雜醇油采出口依次連接有冷凝器和油水分離罐；其中，所述油水分離罐頂部連接雜醇油罐，用于存儲油水分離罐層析后的油相；所述油水分離罐25底部連至粗醇罐，以將水相返回粗醇罐。

10、可選地，所述分子篩脫水裝置還與粗醇罐相連，以將分子篩解析的粗乙醇冷凝后返回粗醇罐。

11、可選地，所述精餾塔入料口前的二級換熱器采用蒸汽凝液作為熱源。

12、可選地，所述精餾塔塔釜連接閃蒸罐，所述閃蒸罐的罐底連接精餾塔入料口前的一級換熱器的熱源入口，所述一級換熱器熱源出口分別與水洗塔加水口和污水處理系統(tǒng)相連；所述閃蒸罐的罐頂連至清醪塔b塔釜段閃蒸汽入口。

13、可選地，所述濃液脫氣罐和清液脫氣罐的出口均還與冷凝器相連；所述脫醛塔塔頂和水洗塔塔頂分別與冷凝器相連；所述系統(tǒng)中，各冷凝器還與對應(yīng)回流罐相連，經(jīng)各冷凝器冷凝后，冷凝液回流至各自回流罐，不凝氣通過真空泵抽送出裝置。

14、可選地，所述濃液一級換熱器熱源入口連至濃醪塔塔頂；所述濃醪塔塔釜與濃液二級換熱器熱源入口相連，熱源出口連至蛋白系統(tǒng)。

15、可選地，所述清醪塔a塔釜與清液一級換熱器熱源入口相連，所述清醪塔b塔釜與清液二級換熱器熱源入口相連，所述清液一級換熱器熱源出口和清液二級換熱器熱源出口均連至污水處理系統(tǒng)。

16、根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明提供的一種工業(yè)尾氣發(fā)酵醪液制備無水乙醇的方法，采用所述的工業(yè)尾氣發(fā)酵醪液制備無水乙醇的七塔三效蒸餾脫水系統(tǒng)進(jìn)行制備，所述方法包括：

17、工業(yè)尾氣發(fā)酵濃醪液經(jīng)兩級預(yù)熱后進(jìn)濃液脫氣罐，脫除大部分不凝氣后進(jìn)入濃醪塔，從濃醪塔塔頂蒸出的酒氣進(jìn)行一級換熱和兩級冷凝，冷凝液去濃醪塔回流罐，并從濃醪塔回流罐采出粗酒去粗醇罐，不凝氣由真空泵抽送出裝置；

18、工業(yè)尾氣發(fā)酵清醪液經(jīng)兩級預(yù)熱后進(jìn)清液脫氣罐，脫除大部分不凝氣后分別進(jìn)入清醪塔a和清醪塔b；其中，從清醪塔a塔頂蒸出的酒氣進(jìn)行三級冷凝，冷凝液去清醪塔a回流罐，并從清醪塔a回流罐采出粗酒去粗醇罐，不凝氣由真空泵抽送出裝置；從清醪塔b塔頂蒸出的酒氣冷凝后去清醪塔b回流罐，并從清醪塔b回流罐采出粗酒去粗醇罐；

19、粗醇罐內(nèi)粗酒進(jìn)入脫醛塔，脫除乙醛和其他低沸點(diǎn)輕組分，塔釜采出粗酒去水洗塔；向水洗塔內(nèi)補(bǔ)充水，通過加大雜質(zhì)和乙醇的精餾系數(shù)脫除中低沸點(diǎn)輕組分，塔釜采出淡酒進(jìn)行兩級預(yù)熱后去精餾塔；通過精餾塔脫除淡酒中的尾級雜質(zhì)及大量水，從精餾塔回流罐采出酒精去脫甲醇塔；通過脫甲醇塔脫除酒精中的甲醇和低沸點(diǎn)輕組分，從塔釜采出脫甲醇酒精去分子篩脫水裝置，脫水后冷凝冷卻得到優(yōu)級無水乙醇。

20、可選地，所述濃醪塔為負(fù)壓，清醪塔a為負(fù)壓，清醪塔b為常壓，脫醛塔為負(fù)壓、水洗塔為負(fù)壓，精餾塔為正壓，脫甲醇塔為正壓。

21、可選地，還包括：采用蒸汽為精餾塔再沸器供熱；采用清醪塔b塔頂汽為清醪塔a再沸器供熱，且供熱后回流至清醪塔b回流罐，回流罐液相部分回流至清醪塔b塔頂，部分采出去粗醇罐；采用精餾塔塔頂汽分別為清醪塔b再沸器和脫甲醇塔再沸器供熱，且供熱后回流至精餾塔回流罐，部分回流至精餾塔頂，部分采出去脫甲醇塔；采用脫甲醇塔塔頂汽分別為脫醛塔再沸器、水洗塔再沸器和濃醪塔再沸器供熱，且供熱后回流至脫甲醇塔回流罐，部分回流至脫甲醇塔頂，部分采出。

22、可選地，還包括：從靠近精餾塔進(jìn)料口位置上下塔盤處采雜醇油，并對其進(jìn)行冷凝和層析，將層析后油相雜醇油送至雜醇油罐儲存，將層析后水相送至粗醇罐進(jìn)行回收處理。

23、可選地，將分子篩脫水裝置解析的粗乙醇冷凝后返回粗醇罐進(jìn)行回收處理。

24、可選地，還包括：對精餾塔塔釜廢水進(jìn)行減壓閃蒸；將閃蒸后廢水作為熱源送至精餾塔入料口前的精餾塔進(jìn)料一級換熱器為其供熱；將供熱后一部分廢水送至水洗塔作為水洗塔的萃取水，一部分廢水送至污水處理系統(tǒng)進(jìn)行污水處理；將閃蒸后廢水閃蒸汽送至清醪塔b作為閃蒸氣，為清醪塔b提供部分熱量。

25、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明中的實(shí)施方式中具有以下優(yōu)點(diǎn)：

26、1)本發(fā)明形成了工業(yè)尾氣發(fā)酵醪液制備無水乙醇的蒸餾脫水系統(tǒng)和工藝路線，產(chǎn)品回收率高，制備得到的無水乙醇純度高。

27、采用工藝尾氣發(fā)酵工段的成熟醪液為原料，并按工藝來源分為濃醪液和清醪液兩種，兩種發(fā)酵醪液中雖乙醇濃度基本一致，但所含蛋白顆粒和處理量存在很大差異，本發(fā)明針對兩種發(fā)酵醪液中所含蛋白顆粒和處理量的差異，充分考慮各醪液中所含雜質(zhì)，進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，建立了物料平衡和能量平衡的工藝路徑，對兩種醪液中各成分進(jìn)行了有效利用。

28、有別于傳統(tǒng)酒精發(fā)酵工藝，本發(fā)明以工業(yè)尾氣為原料生產(chǎn)乙醇，徹底避免了原料對土地的依賴，真正實(shí)現(xiàn)了“不與人爭糧、不與糧爭地”的發(fā)展要求。

29、有別于傳統(tǒng)采用糧食、纖維等發(fā)酵醪液制備無水乙醇的蒸餾工藝，本發(fā)明采用工業(yè)尾氣發(fā)酵醪液為原料，工業(yè)尾氣發(fā)酵和糧食發(fā)酵這兩種發(fā)酵醪液中雜質(zhì)組分及含量不盡相同，工藝設(shè)計(jì)參數(shù)無法完全復(fù)制。

30、2)該系統(tǒng)中，精餾塔一塔采用蒸汽供熱，其余六塔熱量均在系統(tǒng)內(nèi)相互耦合，極大提高了蒸餾效率，降低了蒸汽消耗，節(jié)約了工藝能耗。

31、通過濃醪塔、清醪塔a、清醪塔b、脫醛塔、水洗塔、精餾塔、脫甲醇塔共7塔設(shè)備，經(jīng)工藝建模并結(jié)合實(shí)際操作對可行性、能耗、運(yùn)行成本等方面進(jìn)行不斷地改進(jìn)和優(yōu)化，形成了本發(fā)明工業(yè)尾氣發(fā)酵醪液制備無水乙醇的工藝和七塔三效蒸餾脫水系統(tǒng)。

32、3)在濃醪塔、清醪塔a和清醪塔b前設(shè)置脫氣罐，脫氣罐采用負(fù)壓，可以先將醪液內(nèi)不凝氣脫除，更有利于后續(xù)處理。

33、將脫醛塔、水洗塔、精餾塔和脫甲醇塔依次設(shè)置，首先通過脫醛塔先脫除乙醛、乙酸乙酯等低沸點(diǎn)輕組分(即頭級雜質(zhì))；水洗塔通過加水，降低酒精濃度，而低酒精濃度下增大了中低沸點(diǎn)雜質(zhì)的揮發(fā)系數(shù)，進(jìn)而在水洗塔內(nèi)加水萃取，可更有效地去除異丙醇等中低沸點(diǎn)雜質(zhì)(即中級雜質(zhì))；接著通過精餾塔脫水并脫除丁醇、戊醇、己醇等尾級雜質(zhì)，處理后高濃度酒精送至脫甲醇塔內(nèi)，在高酒精濃度下，甲醇等低沸點(diǎn)雜質(zhì)的揮發(fā)系數(shù)增大，通過脫甲醇塔脫掉甲醇同時(shí)還可去除部分低沸點(diǎn)輕組分(即頭級雜質(zhì))。

34、4)采用工業(yè)尾氣發(fā)酵醪液可制備得到優(yōu)級無水乙醇，甚至制備得到了特優(yōu)級無水乙醇，該優(yōu)級無水乙醇的蒸餾脫水工藝，目前在國內(nèi)外均未見有報(bào)道，本發(fā)明屬于最新工藝技術(shù)，填補(bǔ)了國內(nèi)外技術(shù)空白。

35、5)在精餾塔進(jìn)料口附近位置采雜醇油，冷卻后層析，得到了雜醇油，并將層析后的水相返回粗醇罐，進(jìn)一步提高收率。此外，將分子篩脫水裝置解析的粗乙醇冷凝后返回粗醇罐，進(jìn)一步提高收率。

36、6)該系統(tǒng)建立并優(yōu)化換熱網(wǎng)絡(luò)，換熱器熱源均由系統(tǒng)內(nèi)熱物料提供，節(jié)約了能耗。