高纯度酒精五塔蒸馏过程模拟

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作者：

梁剑斌

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摘要：

高纯度酒精是符合食用酒精国家标准优级规定以上的酒精,其对感官和理化质量指标都有的特殊规定,故此其在食品,制药工业上应用较广.高纯度酒精的生产过程需要蒸馏手段,但过程的设计,操作依赖于经验理论,而且程伴随着高能耗.本研究尝试通过流程模拟软件对高纯度酒精五塔蒸馏过程进行理论模拟计算. 以流程模拟软件Aspen系列软件研究五塔蒸馏过程,通过软件对高纯度酒精五塔蒸馏工艺进行模拟计算,研究过程中常见挥发性杂质的运动及分离状况,考察过程中操作参数的灵敏度分析,并且通过动态模型研究系统的动态响应分析.研究果表明在稳态模拟软件Aspen Plus中,以NRTL和Redlich-Kwong- Aspen方程分别计算酒精蒸馏体系的活度和逸度,能建立稳定的高纯度酒精五塔蒸馏模型. 处理量为稀酒精进料流量5000 kg/hr时,优化后的参数为:精馏塔塔底蒸汽流量为4192kg/hr～4234 kg/hr,杂醇油侧线位置为第45～47块板,酒精侧线流量定为2535.8kg/hr,杂醇油侧线流量定为76.5kg/hr,回收塔塔底蒸汽流量为111.56 kg/hr,杂醇油侧线位置为第第41～43块板,侧线流量为23.15 kg/hr,杂醇油分离器的加水量为21.53 kg/hr,优化的蒸馏操作参数保证了杂醇油物质的分离效率,酒精产品正丙醇摩尔分率为13 ppm,异丁醇和异戊醇为痕量,产品品质符合国家食用酒精标准优级以上. 在动态模拟软件Aspen Dynamics中,模拟了当前酒精五塔蒸馏的控制结构,并在此基础上改进了部分控制结构:在水洗塔的温度使用比例控制结构,在精馏塔的温度中使用双温控制结构,优化的控制结构降低了五塔蒸馏系统的风险性,并能提供更稳定的酒精产品质量. 本研究可为采用同类型工艺设备之生产者改进生产操作,提高产品质量提供理论依据与参考.

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关键词：

高纯度酒精 五塔蒸馏 稳态模拟 动态模拟