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發布時間:2020-07-20 05:12  





精餾過程的自動控制方法

精餾過程是石油和化工生產中應用極為廣泛的生產過程,它是利用混合液中各組分揮發度的不同,將各組分進行分離提取以達到規定純度要求的產品。
精餾過程是一個非常復雜的過程,其關鍵設備是精餾塔。在精餾操作中,被控變量多,可以選用的操作變量也多,它們之間又可以有多種不同組合。所以,控制方案繁多。
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。提高塔釜加熱效率,改善填料結構,提高塔板效率,是要達到提高分餾效率,降低酒精損耗和節約能源這兩種目的的主要手段。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。 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。同時塔壓的下降使同一組分的平衡溫度下降,再沸器兩側的傳熱溫度增加,提高了再沸器的加熱能力,減輕再沸器的結垢。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。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。正因如此,在進料熱熔變化不大或可以忽略時,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。眾所周知,國內大部分酒精廠采用了離心清液回配技術。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。
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↓ 2NaA
CaA2 K2CO3=CaCO3↓ 2KA
2.3.3 可溶性鈣鹽受熱分解生成難溶碳酸鈣垢在蒸餾過程中,可溶性鈣鹽受熱分解生成溶解度小的鹽垢:
Ca(H CO3)2 =CaCO3 ↓ H2O CO2↑ Mg(HCO3)2 = MgCO3↓ H2O CO2↑
前處理制漿工藝對醪垢的生成也有影響
在酒精生產中,前處理制漿工藝可分為干法、半干法、濕法及改良濕法等,其對醪液輸送、換熱、蒸餾等過程中的結垢及積料影響程度從小到大,依次為濕法、干法、半干法、改良濕法。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。無論哪種制漿工藝,造成堵塔或換熱器效率下降的主要原因均為醪垢的積累,物料粒度則是次要原因。