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對(duì)于一個(gè)精餾塔來(lái)講,在進(jìn)料成分Z一定時(shí),只要保持V/F和D/F一定(或者在F一定時(shí)保持D和V一定),這個(gè)塔的分離結(jié)果也就是產(chǎn)品成分y和x將被完全確定。而當(dāng)進(jìn)料成分變化時(shí),為了保持產(chǎn)品成分不變,可以相應(yīng)調(diào)節(jié)D/F,以補(bǔ)償進(jìn)料成分變化的影響。塔內(nèi)上升蒸汽量V,在塔的提餾段是由再沸器加熱提供的,在塔的精餾段還受到進(jìn)料熱熔的影響。當(dāng)冷凝器冷卻量Q增加時(shí),必然會(huì)使更多的氣相變?yōu)橐合?,從而降低了塔壓;精餾段溫度也是衡量質(zhì)量指標(biāo)的間接指標(biāo),它是以改變回流量作為控制手段的方案,稱為精餾段溫控。同時(shí)使塔內(nèi)相同組分的平衡溫度下降,增加了再沸器兩側(cè)間的溫差,使再沸器提供的加熱量QH增加。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。在多元精餾中,影響關(guān)系要復(fù)雜得多,當(dāng)進(jìn)料中某一組分的濃度變化時(shí),必然使其他組分的濃度變化;從而使頂部及底部產(chǎn)品中各組分的濃度發(fā)生變化。當(dāng)進(jìn)料中幾個(gè)組分濃度同時(shí)變化時(shí),情況將更為復(fù)雜??朔@些擾動(dòng)的控制手段卻只有靠D/F和V/F。此時(shí)僅有兩個(gè)關(guān)鍵組分可以控制,其余組分在產(chǎn)品中的分配情況主要由進(jìn)料濃度確定。
按產(chǎn)品成分或物性指標(biāo)的直接控制方案
精餾塔的質(zhì)量控制1好能選擇表征塔頂和塔底產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo),即產(chǎn)品的成分作為被控變量,即直接控制方案。上述的溫度、溫差或雙溫差控制都是間接控制產(chǎn)品質(zhì)量的方法。利用產(chǎn)品分析器,例如色譜儀、紅外分析器、密度計(jì)、干點(diǎn)、閃點(diǎn)及初餾點(diǎn)分析器等,分析出塔頂(或塔底)的產(chǎn)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(shí)現(xiàn)按產(chǎn)品成分的直接指標(biāo)控制。(5)考慮整個(gè)工藝生產(chǎn)過(guò)程的平穩(wěn)操作由于精餾塔往往是生產(chǎn)過(guò)程中的一個(gè)環(huán)節(jié),因此不僅前一工序的操作情況要影響精餾塔的操作,而且它的產(chǎn)品產(chǎn)量和成分變化也要影響到后一工序的操作。
采用色譜儀可以測(cè)量多組分的濃度,并可以通過(guò)測(cè)量其他含量較少的雜質(zhì)組分之和來(lái)決定產(chǎn)品的純度。精餾工藝上通常采用工業(yè)色譜儀進(jìn)行在線的成分分析,并以關(guān)鍵組分的濃度比進(jìn)行控制。由于色譜儀也是根據(jù)吸收和解吸原理工作的,在精餾塔中很難進(jìn)行的分離在色譜儀中也是困難的。同時(shí)分析儀需要采樣系統(tǒng)且其測(cè)量滯后影響了控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。這是在使用時(shí)應(yīng)予注意的。在精餾塔的操作中,當(dāng)干擾產(chǎn)生時(shí),多個(gè)塔板中靈敏板的變化量明顯。因此,可選擇測(cè)量靈敏板上的成分,并作為被控變量進(jìn)行控制。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。
與溫度控制的情況類似,塔頂或塔底產(chǎn)品的成分是能體現(xiàn)產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)。但是當(dāng)分離的產(chǎn)品較純時(shí),在鄰近塔頂、塔底的各板間,成分差很小,而且每塊板上的成分在受到干擾后變化也很小,這就要求檢測(cè)成分的儀表靈敏度很高。理論上講,按產(chǎn)品成分的直接指標(biāo)控制方案,是直接、1有效的方案。它可為各種基于化工熱力學(xué)的多變量控制及精1確控制打下基礎(chǔ)。但是,就目前測(cè)量產(chǎn)品成分的儀表來(lái)說(shuō),準(zhǔn)確度一般較差、滯后時(shí)間也很長(zhǎng),因而控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量受到很大影響。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。對(duì)于二元精餾塔可只采用頂部產(chǎn)品質(zhì)量反饋,底部產(chǎn)品質(zhì)量反饋可不用。
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(wú)機(jī)物、有機(jī)物構(gòu)成的,并以無(wú)機(jī)物為主。提高塔釜加熱效率,改善填料結(jié)構(gòu),提高塔板效率,是要達(dá)到提高分餾效率,降低酒精損耗和節(jié)約能源這兩種目的的主要手段。
2.3醪垢的成因
2.3.1 微溶或可溶物質(zhì)在蒸餾過(guò)程中達(dá) 到過(guò)飽和狀態(tài)而析出發(fā)酵成熟醪在蒸餾過(guò)程中沿塔板逐層 而下。相對(duì)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;所謂靈敏板,是指當(dāng)塔的操作受到擾動(dòng)或控制作用時(shí),各板上的物料組分和溫度變化最1大的那塊塔板。干物質(zhì)和水,還有醇、酸、酯類等相對(duì)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(guò)其溶解度達(dá)到過(guò)飽和狀態(tài)后,便會(huì)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(guò)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(wú)機(jī)鹽形成晶 核,加速了處于飽和狀態(tài)下的無(wú)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(guó)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(guò)程中的析出和結(jié)垢概率。(3)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)響應(yīng)滿足靜態(tài)特性關(guān)系的精餾塔控制方案很多、即一個(gè)被調(diào)參數(shù)在不同控制方案中可以用不同的調(diào)節(jié)參數(shù)控制。
酒精回收塔、酒精精餾塔技術(shù)說(shuō)明
有效提高酒精回收塔、酒精精餾塔的分餾效率,降低酒精損耗,節(jié)約能源,是酒精精餾技術(shù)發(fā)展的主要方向。提高塔釜加熱效率,改善填料結(jié)構(gòu),提高塔板效率,是要達(dá)到提高分餾效率,降低酒精損耗和節(jié)約能源這兩種目的的主要手段。
采用不銹鋼波紋填料。該填料具有比表面積大,壓力降小,酒精回收塔氣流分布好,分餾效果好等明顯優(yōu)點(diǎn)。該技術(shù)的采用大大提高了填料塔的分餾效率,從而提高了全塔效率。節(jié)約能源20%-30%,殘液酒精濃度可≤5%,并且該填料易清洗,不易結(jié)垢,不渣化,塔體截面流道不易堵塞,運(yùn)行穩(wěn)定可靠。回收原理酒精回收塔的工作原理是利用旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力場(chǎng)代替常規(guī)重力場(chǎng),極大地強(qiáng)化氣液傳質(zhì)過(guò)程。
采用夾套外循環(huán)式蒸發(fā)器作為塔釜加熱蒸發(fā)裝置,其蒸發(fā)效率比傳統(tǒng)的“u”型管加熱釜其熱效率得到大大提高,同等加熱面積下,其蒸發(fā)速度可以提高1-2倍,并且可以實(shí)現(xiàn)塔釜無(wú)拆卸自動(dòng)清洗,大大改善了操作方便性。
精餾塔系還實(shí)現(xiàn)了冷凝器與塔體的一體化安裝方式和低位回流比調(diào)節(jié)的工藝操作方式,大大改善了精餾的操作方便性和工藝穩(wěn)定性。