搜搜做题作业网酒精蒸馏塔有无清洗办法
来源：学生作业帮 编辑：搜搜做题作业网作业帮 分类：化学作业 时间：2024/04/29 05:24:33
酒精蒸馏塔有无清洗办法
酒精生产中醪垢形成、预防及清洗
【吉林燃料乙醇有限公司/姜树宽徐宝国】
蒸馏塔(醪塔)结垢堵塞问题,尤其是醪
塔堵塔问题,是蒸馏系统不能长周期运行的
主要制约因素.一般的解决办法是定期或不
定期进行物理法或化学法
处理,虽然能收到
一定效果,但短时间又会产生同样的问题.
本文试图对醪垢的成因、预防和清除进行探
讨,希望对业界解决这一问题能有所帮助.
1醪垢的定义
醪垢是沉积在设备、管道内表面上由不
溶性盐、泥砂、纤维、淀粉、蛋白质、糊精、糖、
酵母菌体及其它糖酵解代谢副产物等所组
成的多成分物质.一般附着在成熟醪预热
器、塔底再沸器的管壁及蒸馏塔塔盘和塔件
上,常常造成进料温度降低,塔底各板间温
差加大,塔顶真空度升高,严重时会造成塔
底跑酒,最终导致生产不能正常进行.
2醪垢的形成
2.1发酵成熟醪成分
发酵成熟醪是一个复杂的多组分非均
相混合液.它由水（75%%-90%%,w/w）、干物
质（4%%-10%%,w/w）、酒精及其它挥发性物
质（6%%-15%%,w/w）构成.
2.2醪垢成分
醪垢的化学成分受各种条件影响很大.
分析结果表明,不同的原料产地、不同的前
处理方法、不同的酒精生产工艺,醪垢的成
分都不同.即便是同一工厂不同生产时期、
不同部位醪垢成分也有一定差别.
醪垢的化学成分为碳酸钙、碳酸镁、磷
酸钙、硫酸钙、有机酸钙、糖、糊精、蛋白质
等,是由多种无机物、有机物构成的,并以无
机物为主.
2.3醪垢的成因
2.3.1 微溶或可溶物质在蒸馏过程中达
到过饱和状态而析出
发酵成熟醪在蒸馏过程中沿塔板逐层
而下.相对挥发性大的物质在醪塔内沿塔板
逐层上升,从顶部排出；干物质和水,还有高
级醇、酸、酯类等相对挥发性小的物质沿塔
板逐层向下,微溶或可溶物质浓度不断增
加,当其浓度超过其溶解度达到过饱和状态
后,便会在塔底再沸器的管壁及蒸馏塔塔盘
和塔件表面析出.在蒸馏过程中首先析出的
是溶解度较小的碳酸钙、碳酸镁、磷酸钙等,
而溶解度稍大一些的也逐渐被浓缩沉积,如
硫酸钙、有机酸钙等.
发酵成熟醪中的不溶性悬浮物质,如酵
母菌体、纤维、淀粉及析出的无机盐形成晶
核,加速了处于饱和状态下的无机盐、有机
盐、糖、糊精、可溶性蛋白质等的析出.众所
周知,国内大部分酒精厂采用了离心清液回
配技术.离心清液的回配进一步提高了发酵
成熟醪中干物质含量,加剧了微溶或可溶物
质在醪液输送、换热、蒸馏过程中的析出和
结垢概率.
2.3.2 可溶性钙盐转化成碳酸钙垢
在蒸馏过程中,可溶性有机酸钙盐与醪
液中的可溶性碳酸盐反应生成碳酸钙垢：
CaA
2
+Na
2
CO
3
=CaCO
3
↓+2NaA
CaA
2
+K
2
CO
3
=CaCO
3
↓+2KA
2.3.3 可溶性钙盐受热分解生成难溶碳
酸钙垢
在蒸馏过程中,可溶性钙盐受热分解生
成溶解度小的盐垢：
Ca（H CO
3
）
2
=CaCO
3
↓+H
2
O+CO
2
↑
Mg（H CO
3
）
2
= Mg CO
3
↓+H
2
O+CO
2
↑
2.3.4 前处理制浆工艺对醪垢的生成也
有影响
在酒精生产中,前处理制浆工艺可分为
干法、半干法、湿法及改良湿法等,其对醪液
输送、换热、蒸馏等过程中的结垢及积料影
响程度从小到大,依次为湿法、干法、半干
法、改良湿法.无论哪种制浆工艺,造成堵塔
或换热器效率下降的主要原因均为醪垢的
积累,物料粒度则是次要原因.
3醪垢的预防
3.1化学防垢法
投加阻垢剂.采取加入阻垢分散剂来抑
制醪垢析出,这是一种经济上节约,操作上
简便,效果上显著的方法.实践证明,阻垢分
散剂的投入量为mg/L级,即可起到很好的
阻垢作用.由于酒精行业的特殊性,建议使
用单宁、木质素等天然有机分散剂.
3.2物理防垢法
物理防垢法又称电磁防垢法,即在醪管
线相应位置加电磁防垢器,当醪液通过电磁
防垢器磁场时,钙、镁等成垢因子受强磁场
感应而失去结晶能力,只能生成一种结构疏
松易碎而不易牢固附着的沉渣,达到防垢的
目的.
3.3控制离心清液回配比,确定回配率
前文已提到,离心清液的回配进一步提
高了发酵成熟醪中干物质含量,加剧了微溶
或可溶物质在设备表面的析出,因此,只要
适当控制回配比,增加新鲜工艺水量就可以
把成垢因子稳定在一定范围而不析出.也可
给出最高上限,依据离心清液回配数学模
型,确定最佳回配率.
3.4改善工艺、规范操作
醪垢形成除与机理有关外,还与温度、
流速、浆料粒度、设备结构等因素有关.因
此,新工厂要从工艺设计、设备选型、材料选
择、施工安装质量抓起.已建成的工厂要从
改进工艺、规范操作,加强管理抓起.
实践证明：当醪液在设备或管道内处于
湍流状态下,醪垢形成概率大为减少；在生
产运行中,合理控制生产负荷,稳定操作,避
免蒸馏塔温度、压力波动过大,会有效降低
系统醪垢形成速率；深入研究系统运行规
律,正确确定设备清洗、检修周期,定期对系
统进行有计划地清洗,是防止醪垢形成和积
累的一个有效途径.
4醪垢的清洗
4.1化学清洗法
4.1.1 碱煮法
利用纯碱或烧碱与碳酸钙、硫酸钙等发
生化学反应而除掉醪垢的方法.碱煮通常使
用纯碱或烧碱,有时再加入少量磷酸钠和食
盐作辅助除垢剂,以提高煮洗除垢的协同效
应.主要化学反应如下：
CaCO3 +2NaOH= Ca（OH）2 + Na 2 CO 3
CaSO 4 +2NaOH= Ca（OH） 2 + Na 2 SO 4
4.1.2 酸洗法
利用盐酸或硫酸与碳酸钙、磷酸钙等发
生化学反应而溶解醪垢的方法.主要化学反
应如下：
CaCO 3 +2HCl= Ca Cl 2 + +CO 2 ↑+H 2 O
Ca 3 （PO 4 ） 2 + 6HCl =3Ca Cl 2 +2H 3 PO 4
4.2CIP清洗法
4.2.1 CIP清洗是Clean In Place（就地
清洗）的简称,是指不拆解或移动生产设备,
采用适当的化学清洗配方,在一定温度、压
力下进行清洗、杀菌和除垢.
4.2.2 CIP清洗技术具有减轻工人劳动
强度,防止操作失误,清洗效率高,安全可靠
等优点.通常分为预洗、碱洗、水洗、漂洗等
几个阶段,是酒精工厂清洁生产的必备手段
之一.
4.3高压水射流清洗法
高压水清洗就是利用高压泵打出高压
水经喷嘴转化成高流速的射流,沿着正向或
切向冲击醪垢,高压水在醪垢上产生强大的
冲击力将其击碎,从而露出被清洗的设备表
面.高压水清洗需专业设备,已广为酒精厂
采用.
5小结
5.1 通过对酒精生产中醪垢形成原因分
析,找出了结垢因子、结垢机理、结垢条件,
为预防与清洗提供了理论依据,对醪垢预防
和处理具有普遍指导意义.
5.2 醪垢的预防和清除,有些是从理论
上给出的方法,如化学防垢法,虽然在其它
行业已成功应用,但在醪垢处理上尚需实
践；有些是从实践角度给出的方法,为成熟
经验,如物理防垢法、CIP清洗法等可直接
使用.
5.3 实践证明,利用离心清液回配数学
模型,可随时监测结垢因子浓度,确定最佳
回配比,使结垢因子浓度控制在允许范围
内.
【吉林燃料乙醇有限公司/姜树宽徐宝国】
蒸馏塔(醪塔)结垢堵塞问题,尤其是醪
塔堵塔问题,是蒸馏系统不能长周期运行的
主要制约因素.一般的解决办法是定期或不
定期进行物理法或化学法
处理,虽然能收到
一定效果,但短时间又会产生同样的问题.
本文试图对醪垢的成因、预防和清除进行探
讨,希望对业界解决这一问题能有所帮助.
1醪垢的定义
醪垢是沉积在设备、管道内表面上由不
溶性盐、泥砂、纤维、淀粉、蛋白质、糊精、糖、
酵母菌体及其它糖酵解代谢副产物等所组
成的多成分物质.一般附着在成熟醪预热
器、塔底再沸器的管壁及蒸馏塔塔盘和塔件
上,常常造成进料温度降低,塔底各板间温
差加大,塔顶真空度升高,严重时会造成塔
底跑酒,最终导致生产不能正常进行.
2醪垢的形成
2.1发酵成熟醪成分
发酵成熟醪是一个复杂的多组分非均
相混合液.它由水（75%%-90%%,w/w）、干物
质（4%%-10%%,w/w）、酒精及其它挥发性物
质（6%%-15%%,w/w）构成.
2.2醪垢成分
醪垢的化学成分受各种条件影响很大.
分析结果表明,不同的原料产地、不同的前
处理方法、不同的酒精生产工艺,醪垢的成
分都不同.即便是同一工厂不同生产时期、
不同部位醪垢成分也有一定差别.
醪垢的化学成分为碳酸钙、碳酸镁、磷
酸钙、硫酸钙、有机酸钙、糖、糊精、蛋白质
等,是由多种无机物、有机物构成的,并以无
机物为主.
2.3醪垢的成因
2.3.1 微溶或可溶物质在蒸馏过程中达
到过饱和状态而析出
发酵成熟醪在蒸馏过程中沿塔板逐层
而下.相对挥发性大的物质在醪塔内沿塔板
逐层上升,从顶部排出；干物质和水,还有高
级醇、酸、酯类等相对挥发性小的物质沿塔
板逐层向下,微溶或可溶物质浓度不断增
加,当其浓度超过其溶解度达到过饱和状态
后,便会在塔底再沸器的管壁及蒸馏塔塔盘
和塔件表面析出.在蒸馏过程中首先析出的
是溶解度较小的碳酸钙、碳酸镁、磷酸钙等,
而溶解度稍大一些的也逐渐被浓缩沉积,如
硫酸钙、有机酸钙等.
发酵成熟醪中的不溶性悬浮物质,如酵
母菌体、纤维、淀粉及析出的无机盐形成晶
核,加速了处于饱和状态下的无机盐、有机
盐、糖、糊精、可溶性蛋白质等的析出.众所
周知,国内大部分酒精厂采用了离心清液回
配技术.离心清液的回配进一步提高了发酵
成熟醪中干物质含量,加剧了微溶或可溶物
质在醪液输送、换热、蒸馏过程中的析出和
结垢概率.
2.3.2 可溶性钙盐转化成碳酸钙垢
在蒸馏过程中,可溶性有机酸钙盐与醪
液中的可溶性碳酸盐反应生成碳酸钙垢：
CaA
2
+Na
2
CO
3
=CaCO
3
↓+2NaA
CaA
2
+K
2
CO
3
=CaCO
3
↓+2KA
2.3.3 可溶性钙盐受热分解生成难溶碳
酸钙垢
在蒸馏过程中,可溶性钙盐受热分解生
成溶解度小的盐垢：
Ca（H CO
3
）
2
=CaCO
3
↓+H
2
O+CO
2
↑
Mg（H CO
3
）
2
= Mg CO
3
↓+H
2
O+CO
2
↑
2.3.4 前处理制浆工艺对醪垢的生成也
有影响
在酒精生产中,前处理制浆工艺可分为
干法、半干法、湿法及改良湿法等,其对醪液
输送、换热、蒸馏等过程中的结垢及积料影
响程度从小到大,依次为湿法、干法、半干
法、改良湿法.无论哪种制浆工艺,造成堵塔
或换热器效率下降的主要原因均为醪垢的
积累,物料粒度则是次要原因.
3醪垢的预防
3.1化学防垢法
投加阻垢剂.采取加入阻垢分散剂来抑
制醪垢析出,这是一种经济上节约,操作上
简便,效果上显著的方法.实践证明,阻垢分
散剂的投入量为mg/L级,即可起到很好的
阻垢作用.由于酒精行业的特殊性,建议使
用单宁、木质素等天然有机分散剂.
3.2物理防垢法
物理防垢法又称电磁防垢法,即在醪管
线相应位置加电磁防垢器,当醪液通过电磁
防垢器磁场时,钙、镁等成垢因子受强磁场
感应而失去结晶能力,只能生成一种结构疏
松易碎而不易牢固附着的沉渣,达到防垢的
目的.
3.3控制离心清液回配比,确定回配率
前文已提到,离心清液的回配进一步提
高了发酵成熟醪中干物质含量,加剧了微溶
或可溶物质在设备表面的析出,因此,只要
适当控制回配比,增加新鲜工艺水量就可以
把成垢因子稳定在一定范围而不析出.也可
给出最高上限,依据离心清液回配数学模
型,确定最佳回配率.
3.4改善工艺、规范操作
醪垢形成除与机理有关外,还与温度、
流速、浆料粒度、设备结构等因素有关.因
此,新工厂要从工艺设计、设备选型、材料选
择、施工安装质量抓起.已建成的工厂要从
改进工艺、规范操作,加强管理抓起.
实践证明：当醪液在设备或管道内处于
湍流状态下,醪垢形成概率大为减少；在生
产运行中,合理控制生产负荷,稳定操作,避
免蒸馏塔温度、压力波动过大,会有效降低
系统醪垢形成速率；深入研究系统运行规
律,正确确定设备清洗、检修周期,定期对系
统进行有计划地清洗,是防止醪垢形成和积
累的一个有效途径.
4醪垢的清洗
4.1化学清洗法
4.1.1 碱煮法
利用纯碱或烧碱与碳酸钙、硫酸钙等发
生化学反应而除掉醪垢的方法.碱煮通常使
用纯碱或烧碱,有时再加入少量磷酸钠和食
盐作辅助除垢剂,以提高煮洗除垢的协同效
应.主要化学反应如下：
CaCO3 +2NaOH= Ca（OH）2 + Na 2 CO 3
CaSO 4 +2NaOH= Ca（OH） 2 + Na 2 SO 4
4.1.2 酸洗法
利用盐酸或硫酸与碳酸钙、磷酸钙等发
生化学反应而溶解醪垢的方法.主要化学反
应如下：
CaCO 3 +2HCl= Ca Cl 2 + +CO 2 ↑+H 2 O
Ca 3 （PO 4 ） 2 + 6HCl =3Ca Cl 2 +2H 3 PO 4
4.2CIP清洗法
4.2.1 CIP清洗是Clean In Place（就地
清洗）的简称,是指不拆解或移动生产设备,
采用适当的化学清洗配方,在一定温度、压
力下进行清洗、杀菌和除垢.
4.2.2 CIP清洗技术具有减轻工人劳动
强度,防止操作失误,清洗效率高,安全可靠
等优点.通常分为预洗、碱洗、水洗、漂洗等
几个阶段,是酒精工厂清洁生产的必备手段
之一.
4.3高压水射流清洗法
高压水清洗就是利用高压泵打出高压
水经喷嘴转化成高流速的射流,沿着正向或
切向冲击醪垢,高压水在醪垢上产生强大的
冲击力将其击碎,从而露出被清洗的设备表
面.高压水清洗需专业设备,已广为酒精厂
采用.
5小结
5.1 通过对酒精生产中醪垢形成原因分
析,找出了结垢因子、结垢机理、结垢条件,
为预防与清洗提供了理论依据,对醪垢预防
和处理具有普遍指导意义.
5.2 醪垢的预防和清除,有些是从理论
上给出的方法,如化学防垢法,虽然在其它
行业已成功应用,但在醪垢处理上尚需实
践；有些是从实践角度给出的方法,为成熟
经验,如物理防垢法、CIP清洗法等可直接
使用.
5.3 实践证明,利用离心清液回配数学
模型,可随时监测结垢因子浓度,确定最佳
回配比,使结垢因子浓度控制在允许范围
内.