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1、第六章 酒精蒸馏设备,酒精蒸馏概述 酒精蒸馏流程 蒸馏塔的类型及选择 粗馏塔的设计 精馏塔设计 脱甲醇塔设计 蒸馏附属设备,6.1 酒精蒸馏概述,发酵成熟醪组成 酒精蒸馏杂质概念及分离原理 杂质分类及分类意义 酒精分类情况及质量标准,6.1.1发酵成熟醪组成,发酵成熟醪,挥发性物质,不挥发性物质,乙醇,其它挥发性物质,醇类,酸类,酯类,醛类,甲醇,高级醇,活性戊醇,异戊醇,异丁醇,异丙醇,正丙醇,其它挥发性物质,高级醇在酒精蒸过程作为一个馏分分离出来，有油的特性（不溶入水），所以这个馏分被称为杂醇油。 杂醇油除了含有上述的高级醇外，还含有一定量的水和乙醇及少量其它挥发性物质。 杂醇油是酒精蒸馏
2、的一个副产物,有很好的经济价值。,6.1.2酒精蒸馏杂质的概念及分离原理,杂质概念 在高纯度酒精蒸馏中，乙醇以外的物质统称为杂质。杂质可分为挥发性杂质和不挥发性杂质，挥发性杂质又可分为大量的挥发性杂质和少量的挥发性杂质。,蒸馏分离原理 蒸馏是挥发性物质之间的分离，分离原理是利用各组分挥发能力之间的差异。 化工原理，用挥发度表示挥发能力，用相对挥发度表示挥发能力之间差异。 在酒精蒸馏中，用挥发系数（K）表示挥发能力，用精馏系数（K）表示杂质相对乙醇的挥发能力。,用Kn表示某一杂质的挥发系数，用K乙表示乙醇的挥发系数。 K= Kn/ K乙 K 1或1，表明杂质与乙醇易分离。 K接近1，表明杂质与乙
3、醇难分离。 K= 1， 表明杂质与乙醇不能分离。 精馏系数是判断杂质与乙醇分离难易程度的依据。,表6-1乙醇与部分杂质的挥发系数（ K）,乙醇含量 乙醇 异戊醇 异戊酸 乙 酸 异戊酸 异丁酸 乙酸 乙酸 甲酯 乙醛 %V/V 异戊酯 异戊酯 乙 酯 乙 酯 乙酯 甲酯 乙酯 10 5.10 29.0 15 4.10 21.5 20 3.31 18.0 25 2.68 5.55 15.2 30 2.31 3.00 12.6 35 2.02 2.45 10.5 12.5 40 1.80 1.92 8.6 10.5 45 1.63 1.50 3.5 7.1 9.0 4.5 50 1.50 1.20
4、 2.8 5.8 7.9 4.3 55 1.39 0.98 2.2 4.9 7.0 12.6 4.15 60 1.30 0.80 1.30 1.7 2.3 4.2 4.3 6.4 10.4 4.0 65 1.23 0.65 1.05 1.4 1.9 2.9 3.9 5.9 9.4 3.9 70 1.17 0.54 0.82 1.1 1.7 2.3 3.6 5.4 8.5 3.8 75 1.12 0.44 0.65 0.9 1.5 1.8 3.2 5.0 7.8 3.7 80 1.08 0.34 0.50 0.8 1.3 1.4 2.9 4.6 7.2 3.6 85 1.05 0.32 0.40
5、 0.7 1.1 1.2 2.7 4.3 6.5 3.5 90 1.02 0.30 0.35 0.6 0.9 1.1 2.4 4.1 5.8 3.4 95 1.004 0.23 0.30 0.55 0.8 0.95 2.1 3.8 5.1 3.3 97.2 1,表6-2部分杂质的精馏系数( K),表6-3甲醇的挥发系与精馏系数,酒精含量%(V/V) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 93 95 K 2.96 2.61 2.21 2.08 1.90 1.71 1.55 1.49 1.52 1.69 1.93 K0.58 0.79 0.96 1.16 1.26 1.32 1.3
6、3 1.38 1.49 1.68 1.92,6.1.3杂质的分类及意义,82年以前分为三类: 比乙醇易挥发的杂质称头级杂质； 挥发能力与乙醇接近的杂质称为中级杂质； 比乙醇难挥发的杂质称为尾级杂质。,头级杂质,尾级杂质,中级杂质,82年以后分为四类： 头级杂质 中级杂质 尾级杂质 端级杂质,头级杂质： 精馏系数K始终1的为头级杂质，如乙醛、甲酸乙酯、乙酸乙酯等。 中级杂质： 酒精浓度低，精馏系数K 1 ，酒精浓度高，精馏系数K 1的杂质。如异戊醇、异丁醇、异丁酸乙酯、异戊酸异戊酯等。,尾级杂质： 精馏系数K 始终1的为尾级杂质，如水，不挥发性物质。 端级杂质： 酒精浓度低，精馏系数K 1 ，酒
7、精浓度高，精馏系数K 1的杂质；如甲醇。 两者分类的依据，均为精馏系数，前者在粗酒精的基础上，后者在发酵醪基础上。,90年有学者提出用挥发系数为依据，将杂质分为三类： 头级杂质： 挥发系数k始终1的杂质。 中级杂质： 酒精浓度低，挥发系数 K 1 ，酒精浓度高，挥发系数K 1的杂质。 尾级杂质： 挥发系数k始终 1的杂质。 这种分类就把甲醇分为头级级杂质，并认为甲醇是典型头级杂质。,讨论题： 你认为甲醇是头级杂质还是端级杂质？ 杂质分类的依据是精馏系数还是挥发系数？,杂质分类的意义 科学设计蒸馏流程，确定塔的数量。 N塔分离N+1个组分，酒精蒸馏可以把一类杂质看作一个组分。,6.1.4酒精分类
8、情况及质量指标,81年以前依据酒精质量不同分为四类： 高纯度酒精、精馏酒精、医药酒精、工业酒精。 81年国家制定了酒精质量标准，分为五级： 优级、一级、二级、三级、四级 89年国家制定了食用酒精标准，分为两级： 优级、普级 94年国家制定了工业酒精标准，分为四级： 优 级、一级、二级、三级,2002年国家制定了新的食用酒精标准分为三级： 特级、优级、普级 2003年我国生产汽油醇（汽油+酒精） 用于生产汽油醇的酒精称燃料酒精 另外，将普通酒精（95%（v/v）经特殊蒸馏制备成无水酒精。 即酒精分为四大类：食用酒精、工业酒精、燃料酒精、无水酒精,1981年国家酒精质量标准 （GB393-1981
9、）,1989年国家食用酒精质量标准 （GB10343-89）,2002年国家食用酒精质量标准 （GB10343-2002）,酒精质量情况（1）,2000年针对食用酒精新的标准对正丙醇的分离进行研究，调查酒 精质量况： 1、有一资料介绍四个厂家的酒精甲醇、正丙醇、异丁醇、异戊醇含量如下表：,酒精质量情况（2）,1998年孔府宴酒厂测的几家酒精甲醇、正丙醇、异丁醇、异戊醇含量如下：,酒精质量（3）,2001年3月从五个厂家取了6个样品由景芝酒厂测的情况如下：,6.2 酒精蒸馏流程,两塔蒸馏流程 两塔三段蒸馏流程（强制回流） 三塔蒸馏流程 四塔流程 五塔蒸馏流程 五塔差压蒸馏流程,两塔蒸馏流程,1、
10、粗馏塔；2、精馏塔；3、预热器；4、5、6、7冷凝器；8、成品冷却器； 9、杂醇油分离器；10、排糟器；,高级醇在精馏塔板层上的分布,两塔三段蒸馏流程（强制回流）,Z,Z,W,P,zc,s,s,Z、蒸气；w、发酵醪；p、成品酒精；zc、杂醇油；s、废液；cp、次酒精,2,3,4,5,5,5,5,6,7,7,1、粗馏塔；2、精馏塔下段；3精馏塔上段；4、预热器；5、冷凝器；6、回流罐 7、回流泵；,cp,1,Z,Z,W,P,zc,s,s,Z、蒸气；w、发酵醪；p、成品酒精；zc、杂醇油；s、废液；cp、次酒精,1,2,3,4,5,5,5,5,6,7,7,1、粗馏塔；2、精馏塔下段；3精馏塔上段；
11、4、预热器；5、冷凝器；6、回流罐 7、回流泵；,cp,两塔三段蒸馏流程（强制回流）,三塔蒸馏流程,1,2,3,次酒精,次酒精,蒸气,蒸气,蒸气,杂醇油,废水,废水,成品酒精,发酵醪,冷凝水,4,4,5,1、粗馏塔；2、精馏塔；3、脱甲醇塔；4、冷凝器；5、再沸器；,四塔蒸馏流程,1、粗馏塔；2、排醛塔；3、精馏塔； 4、脱甲醇塔；5、冷凝器；6、再沸器；,五塔蒸馏流程,发酵醪,成品酒精,次酒精,废液,杂醇油,1,2,3,1、醪塔；2、浓缩塔；3、萃取塔；4、精馏塔；5、脱甲醇塔；,次酒精,3,4,5,杂醇油,五塔差压蒸馏,发酵液,废液,废液,次酒精,次酒精,成品酒精,发酵液,废液,次酒精,成
12、品酒精,1,2,3,4,5,6,6,6.3 蒸馏塔的类型及选择,板式塔,填料塔,有溢流,无溢流,规则填料,不规则填料,筛板塔,浮阀波纹筛板塔,蒸馏塔,蒸馏塔的类型,泡罩塔,浮阀塔,筛板塔,斜孔塔,导向筛板塔,S塔,波纹筛板塔,塔的选择原则,造价低、加工用易； 阻力小 不用易堵塞 塔的效率高 操作弹性大 操作稳定 馏分提取方便,粗馏塔 多选泡罩塔、S塔； 精馏塔 大多选斜孔塔、导向筛板塔、浮 阀塔； 脱甲醇塔 大多选填料塔。,6.4 粗馏塔的设计,粗馏塔的作用及设计内容 物料恒算与热量恒算 塔径计算 塔板数计算 塔板结构设计,6.4.1粗馏塔的作用及设计内容,粗馏塔的作用 从发酵成熟醪将乙醇提取出来，它只有提留段，没有精馏段，属于简单蒸馏，因此称粗馏塔。 设计主要内容 塔径、板间距、塔板数、塔板结构 这些设计都离不开物料恒算和热量恒算。,6.4.2物料恒算与热量恒算,物料恒算 物料质量平衡 W= F V W/=W+D 酒精质量平衡 FXF =V Y+ W/ XW 若塔底废液酒精忽略不计 FXF =VY,V Y,F XF,D,W / （W+D）,XW,塔顶酒精浓度（Y）的
