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發布時間：2020-08-06 03:24
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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上進行的。一切因素均通過物料平衡和能量平衡影響塔的正常操作。影響物料平衡的因素包括進料量和進料成分的變化，頂部餾出物及底部出料的變化。影響能量平衡的因素主要是進料溫度或熱焓的變化，再沸器加熱量和冷凝器冷卻量的變化，此外還有塔的環境溫度等變化。其做法是讓塔壓浮動于冷凝器的約束，而使冷凝器始終接近于滿負荷操作。同時，物料平衡和能量平衡之間又是相互影響的。要了解這些因素是如何影響精餾塔操作的，首先必須分析它的靜態規律，即研究其靜態特性。從而分析上述因素對精餾塔的動態影響。
1．精餾塔中靜態關系的分析
圖15為精餾塔的物料流程圖，可簡單地視其于為二元精餾。則從物料平衡和能量關系出發，可得出它的總的物料平衡關系為
F=D＋B （9）
輕組分的物料平衡關系為
Fz＝Dy＋Bx （10）
式中，F、D和B分別為進料量、頂部餾出物量和塔底產品；z、y和x分別為進料、頂部餾出物和底部產品中輕組分的含量。由以上兩式，可明顯看出進料量F在產品中的分配量（即D／F）是決定頂部和底部產品中輕組分含量y和x的關鍵因素。
靜態下精餾塔的能量關系為
QH FHF＝QC＋DHD＋BHB （11）
式中，QH為再沸器加熱量，QC為冷凝器冷卻量，HP、HD和HB分別為進料頂部、底部產品的比熱熔。在式中，每一項都影響著塔內上升蒸汽的流量V。對于一個既定的塔來講，V與F之比與塔的分離度S有關。即V／F一定時意味著塔分離度也一定。
精餾塔的控制方案
在了解了精餾塔的操作要求和影響因素之后，余下的問題就是如何確定精餾塔的控制方案。首先簡述設置精餾塔控制方案的基本觀點。對于一個精餾塔來講，塔頂產品和塔底產品的質量調節系統之間是相互關聯的，當相互影響嚴重時，不能達到預定的質量控制目的，此時可采用解耦控制以減少或消除它們之間的相關影響。為簡化討論，只談及頂部和底部產品均為液相的且沒有側線采出的情況。由于精餾塔的控制方案繁多，只按這些基本觀點選擇具有代表性的、常見的控制方案作出介紹。
1．設置精餾塔控制方案的基本觀點
（1）按物料及能量平衡關系進行控制
對于一個實際操作的二元精餾塔，在進料成分一定時，只要把D／F和V／F調節一定；且頂部回流罐液位調節以保證回流按照L=Vr－D的關系保持一定；底部產品流量B在液位調節作用下也可以保證B=F-D的物料平衡關系，那么該塔的產品質量就能得到控制。需指出，由于能量關系因素V主要取決于再沸器加熱量，但也取決于進料和回流的熱焓。當回流溫度恒定時，只須考慮進料設置溫度或熱焓自動調節系統。于是可保持再沸器的蒸汽量一定，就相當于塔內上升蒸汽量V一定了。考慮到因冷凝器冷卻量和環境等擾動因素而使能量平衡可能破壞，從而使塔壓變化，因此在塔頂設置壓力調節系統。塔設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，并用法蘭連接。對于D／F和V／F的控制，由頂部產品量D、再沸器加熱蒸汽量和進料量F分別組成比值控制系統。若考慮到動態關系，可添加補償環節，一般采用超前-滯后環節。
酒精蒸餾塔清洗方法
酒精生產中醪垢形成、預防及清洗蒸餾塔(醪塔)結垢堵塞問題，尤其是醪塔堵塔問題，是蒸餾系統不能長周期運行的主要制約因素。一般的解決辦法是定期或不 定期進行物理法或化學法處理，雖然能收到 一定效果，但短時間又會產生同樣的問題。
本文試圖對醪垢的成因、預防和清除進行探討，希望對業界解決這一問題能有所幫助。
1、醪垢的定義
醪垢是沉積在設備、管道內表面上由不 溶性鹽、泥砂、纖維、淀粉、蛋白質、糊精、糖、 酵母菌體及其它糖酵解代謝副產物等所組成的多成分物質。利用產品分析器，例如色譜儀、紅外分析器、密度計、干點、閃點及初餾點分析器等，分析出塔頂（或塔底）的產品成分并將其作為被控變量，而將回流量或再沸器的加熱量等作為控制變量，就可以組成成分控制，實現按產品成分的直接指標控制。一般附著在成熟醪預熱 器、塔底再沸器的管壁及蒸餾塔塔盤和塔件 上，常常造成進料溫度降低，塔底各板間溫差加大，塔頂真空度升高，嚴重時會造成塔 底跑酒，終導致生產不能正常進行。
醪垢的形成
2.1發酵成熟醪成分
發酵成熟醪是一個復雜的多組分非均相混合液。它由水（75%%-90%%，w/w）、干物質（4%%-10%%，w/w）、酒精及其它揮發性物質（6%%-15%%，w/w）構成。
2.2醪垢成分
醪垢的化學成分受各種條件影響很大。
分析結果表明，不同的原料產地、不同的前處理方法、不同的酒精生產工藝，醪垢的成分都不同。即便是同一工廠不同生產時期、不同部位醪垢成分也有一定差別。可溶性鈣鹽轉化成碳酸鈣垢在蒸餾過程中，可溶性有機酸鈣鹽與醪液中的可溶性碳酸鹽反應生成碳酸鈣垢：CaA2 Na2CO3=CaCO3↓ 2NaACaA2 K2CO3=CaCO3↓ 2KA2。 醪垢的化學成分為碳酸鈣、碳酸鎂、磷 酸鈣、硫酸鈣、有機酸鈣、糖、糊精、蛋白質 等，是由多種無機物、有機物構成的，并以無機物為主。
2.3醪垢的成因
2.3.1 微溶或可溶物質在蒸餾過程中達 到過飽和狀態而析出發酵成熟醪在蒸餾過程中沿塔板逐層 而下。相對揮發性大的物質在醪塔內沿塔板逐層上升，從頂部排出；干物質和水，還有醇、酸、酯類等相對揮發性小的物質沿塔 板逐層向下，微溶或可溶物質濃度不斷增 加，當其濃度超過其溶解度達到過飽和狀態后，便會在塔底再沸器的管壁及蒸餾塔塔盤和塔件表面析出。采用色譜儀可以測量多組分的濃度，并可以通過測量其他含量較少的雜質組分之和來決定產品的純度。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、有機酸鈣等。
發酵成熟醪中的不溶性懸浮物質，如酵母菌體、纖維、淀粉及析出的無機鹽形成晶 核，加速了處于飽和狀態下的無機鹽、有機鹽、糖、糊精、可溶性蛋白質等的析出。眾所周知，國內大部分酒精廠采用了離心清液回配技術。對于液相進料時，進料量或進料成分的變化很快影響塔底的成分，而提餾段溫控比較及時，動態過程也比較快。離心清液的回配進一步提高了發酵成熟醪中干物質含量，加劇了微溶或可溶物質在醪液輸送、換熱、蒸餾過程中的析出和結垢概率。
