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特级食用酒精生产技术及工程应用

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1.简要技术说明 本项目开展之初,我国食用酒精行业装置规模小、技术落后、废醪液污染环境、生产高质量产品及处理废醪液需要引进国外价格昂贵的技术及装备,严重制约着我国酒精产业的健康发展。随着我国人们生活质量的提高,新型白酒产业的发展及生物基化学品产业的发展,亟待在以特级食用酒精为代表的高纯酒精生产技术及装备上实现突破。 项目承担单位采用当代生物化工领域的先进技术手段及方法、传质理论、计算流体力学及系统工程理论及方法,经历了应用基础研究、模型试验及大规模产业化实施的全过程,开发了水萃取精馏脱杂、复杂塔系热耦合精馏、高效复合塔及废醪液综合利用技术等高纯食用酒精生产关键技术,解决了长期困扰传统酒精行业发展的技术瓶颈,实现了高纯食用酒精生产关键技术的原始创新与系统集成,形成了具有自主知识产权的特级食用酒精成套生产技术。 1997年,采用该技术建成了当时世界上单套生产能力最大的黑龙江华润金玉实业有限公司年产14万吨高纯食用酒精生产装置,并一次开车成功,打破了国外技术公司对高档酒精生产技术的垄断,产品指标优于后来颁布的GB10343-2002特级酒精产品质量等级,填补了我国特级食用酒精生产技术的空白,为此国家对当时食用酒精质量标准GB10343-89进行修订,新颁布的食用酒精质量标准GB10343-2002的产品质量等级新增加了特级酒精。

主要技术创新点: 

(1)首次建立了特级食用酒精生产过程全流程数学模型及专用数据库,发明了以水介质萃取精馏分离醛、酯及杂醇类化合物,脱甲醇塔下侧线采出高纯酒精等为主要技术特征的五塔特级酒精生产技术,淘汰了多塔复蒸及加碱工艺,产品质量优于GB10343-2008特级质量等级,特级酒精率由低于94%提高到97%以上。 

(2)完成了热网络合成技术对复杂塔系精馏热交换过程的系统分析及过程优化,开发了特级食用酒精复杂塔系热耦合精馏生产工艺,单位产品蒸汽消耗小于2.45吨,综合能耗指标达到国际领先水平。 

(3)采用CFD方法开发了大型塔器气体分布装置及设计准则,结合水力学试验研究,首次将高效填料及内件技术引入发酵法酒精精制过程,开发并工程应用了高效复合塔内件,满足热耦合精制操作对系统压降的要求,在降低塔压降的同时显著提高了精馏系统的排杂能力,专有的抗堵型塔板结构及再沸器强制循环外闪蒸工艺解决了醪塔系统物料堵塞的行业难题。 

(4)研究了酒精精馏过程中挥发酸、醛、杂醇等杂质组分在流程中的分布规律,明确了杂质走向,找出了合理的排杂位置,优化了排杂流程,工业酒量减少50%以上,精馏过程酒精收率99.8%以上,为业界最高水平。 

(5)开发了含固物料再沸器强制循环外闪蒸工艺,解决了含醪物料换热器加热管表面蒸发结疤的难题,实现了粗馏塔再沸器等含醪换热器高传热效率及长周期连续稳定运行。 

(6)项目填补了我国特级食用酒精生产技术的空白,全面提升了我国酒精生产领域的技术水平及产品质量,为保证食品安全做出重要贡献。 本技术成果获授权专利7项,其中发明专利5项,形成的成套生产技术以技术许可的方式在全国酒精行业推广应用,截止到2014年底,共建成11套生产装置、完成技术改造优化3项,形成了约134.5万吨/年特级或优级食用酒精的生产能力,2015年4月又与中国最大的白酒生产企业黑龙江盛龙酒业有限公司达成了建设年产15万吨特级食用酒精装置的技术许可合同,产品主要用于高档液态基白酒或固液基白酒的生产。 技术许可方通过专利技术许可获得了专利技术使用费3150万元。近三年,部分被技术许可的实施单位山东滨州泰裕麦业有限公司等4个单位的5个特级食用酒精生产项目,累计新增销售额27.7亿元,新增利润1.55亿元,新增税收 1.54亿元,新增出口额293万美元,技术成果实施的经济及社会效益巨大。 2. 主要技术性能指标及比较 本技术开发之前,我国酒精企业引进了几套国外公司的优级食用酒精生产技术,并捆绑引进了精馏塔等关键装备,酒精产品定位GB10343-89优级食用酒精,在一定程度上代表着当时国内外酒精生产技术的先进水平。 本技术的产品定位为特级酒精产品,国外同类技术的产品定位为优级酒精产品,即使以此产品为基础,本技术的酒精精馏收率由低于99%提高到99.8%以上,特级酒精比率由低于94%提高到97%以上,单位酒精产品蒸汽消耗量由2.75 吨降至2.45吨。本技术与国内外同类技术比较,主要技术性能指标都具有明显的技术优势。