蒸馏是把发酵醪液中含有的酒精提纯出来，通过粗馏和精馏，最后取得合乎规格的酒精。发酵成熟醪的成分随原料的种类、加工方式、菌种性能不同而不同，分成不挥发性成分和挥发性成分两大类：不挥发性成分包括甘油、琥珀酸、乳酸、脂肪酸、无机盐、酵母菌体、不发酵性及未发酵完完的糖、皮壳、纤维等。这些不挥发性杂质容易和酒精分离，在醪塔的底部排出，称之为废糟或酒糟。成熟醪中还含有酒精以外的50多种挥发性杂质，它们亦随酒精进入粗酒精中，除去这些杂质的过程在酒精工业中称为精馏。按其化学性质可将它们大致归纳为四大类：醇类、醛类、酯类和酸类。在精馏中，沸点比酒精低的杂质先被蒸馏出，称为中间杂质，包括乙醛、乙酸乙酯和甲酸甲酯等；有些杂质沸点高的杂质出现在蒸馏酒尾中，呈油状浮在液面，称为尾级杂质，又称杂醇油。

1    工艺流程说明

蒸馏流程的确定应根据成品质量的要求与发酵成熟醪的组成。在保证产品质量的前提下要尽可能地节省设备投资与生产费用，并要求管道布置简单，工作操作方便。

酒精蒸馏有单塔、两塔、三塔和多塔蒸馏等多种蒸馏工艺，结合我国国情设计出了适合各种酒精品质要求的两塔、三塔、四塔、五塔、六塔、八塔蒸馏新工艺，其中以五塔差压蒸馏装置是已经成熟和成功的。

五塔差压蒸馏设置了粗馏塔、水洗塔、精馏塔、脱甲醇塔和杂质塔。其中粗馏塔和脱甲醇塔采用真空蒸馏，精馏塔采用加压蒸馏，水洗塔和杂质塔采用常压蒸馏。利用精馏塔馏出高压酒精蒸汽加热粗馏塔再沸器，利用水洗塔馏出常压酒精蒸汽加热脱甲醇塔再沸器，杂质塔采用精馏塔余馏水闪蒸的二次蒸汽加热。五塔系统仅有水洗塔和精馏塔需要锅炉供给的水蒸汽加热。精馏塔采用再沸器间接加热，回收蒸汽冷凝水回锅炉给水。

因为对产品要求不同，两塔的气相进塔流型、三塔半直接式工艺也仍然在大量使用。

2    设备介绍

蒸馏操作是工业生产中最常用的一种分离方法，通常在塔设备中进行，总分为板式塔和填料塔两大类，其中在酒精工业生产中使用较多的是板式塔。在酒精生产中，利用蒸馏将酒精和其它所有的挥发性杂质从发酵成熟醪中分离出来，所用的设备称醪塔，也称粗馏塔；除去粗酒精中杂质，进一步提高酒精浓度的过程所用的设备称为精馏塔。

2.1 塔设备——粗馏塔、精馏塔

酒精的蒸馏所采用的塔设备可以分为填料塔和板式塔两大类：

2.1.1    填料塔

填料塔的塔身是一直立式圆筒，内件主要有填料支承装置、填料压紧装置、液体分布装置、液体收集再分布装置等。塔的底部装有填料支承板，填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。填料的上方安装填料压板，液体从塔顶经液体分布器喷淋到填料上，并沿填料表面流下。气体从塔底送入，经气体分布装置（小直径塔一般不设气体分布装置）分布后，与液体呈逆流连续通过填料层的空隙，在填料表面上，气液两相密切接触进行传质。填料塔属于连续接触式气液传质设备，两相组成沿塔高连续变化，在正常操作状态下，气相为连续相，液相为分散相。

填料塔的填料类型分为散装填料和规整填料，按照液体分布器可分为有喷头式、盘式、管式、槽式及槽盘式等，在此不做详述。

填料塔具有生产能力大，分离效率高，压降小，持液量小，操作弹性大等优点。但是填料塔的不足之处，如填料造价高；当液体负荷较小时不能有效地润湿填料表面，使传质效率降低，对侧线进料和出料等复杂精馏不太适合等，在一定程度上限制了它在工业生产中的应用，所以工业上酒精生产仍以板式塔多见，但是近年来一些企业根据原料特点，尝试使用填料塔生产酒精也取得了不错的效益。

2.1.2    板式塔

板式塔是我国目前酒精生产中使用最多的塔型：板式塔为逐级接触式气液传质设备，主要由圆柱形壳体、塔板、溢流堰、降液管及受液盘等部件构成。其中常用来做分类依据的是塔板。

2.1.2.1      传统旧式塔型

塔板是板式塔中气液两相接触传质的部位，通常主要由气体通道、溢流堰、降液管三部分组成。塔板可分为有降液管式塔板及无降液管式塔板两类，在工业生产中，以有降液管式塔板应用最为广泛，在此只讨论有降液管式塔板类型。

有降液管式塔板主要分为以下几种类型：

（1）    泡罩塔板

泡罩塔板是工业上应用最早的塔板，主要由升气管及泡罩构成，泡罩安装在升气管的顶部，泡罩的下部周边开有很多齿缝。操作时，液体横向流过塔板，靠溢流堰保持板上有一定厚度的液层，齿缝浸没于液层之中而形成液封。升气管的顶部应高于泡罩齿缝的上沿，以防止液体从中漏下。上升气体通过齿缝进入液层时，被分散成许多细小的气泡或流股，在板上形成鼓泡层，为气液两相的传热和传质提供大量的界面。

其优点是操作弹性较大，塔板不易堵塞；缺点是结构复杂、造价高，板上液层厚，塔板压降大，生产能力及板效率较低。泡罩塔板已逐渐被筛板、浮阀塔板所取代，在新建塔设备中已很少采用。

（2）    筛孔式塔板

筛孔塔板简称筛板，塔板上开有许多均匀的小孔，筛孔在塔板上为正三角形排列。塔板上设置溢流堰，使板上能保持一定厚度的液层。操作时，气体经筛孔分散成小股气流，鼓泡通过液层，气液间密切接触而进行传热和传质。在正常的操作条件下，通过筛孔上升的气流，应能阻止液体经筛孔向下泄漏。

其优点是结构简单、造价低，板上液面落差小，气体压降低，生产能力大，传质效率高；缺点是筛孔易堵塞，不宜处理易结焦、粘度大的物料。

（3）    浮阀式塔板

浮阀塔板具有泡罩塔板和筛孔塔板的优点，类型很多，主要的有条状浮阀和盘式浮阀两种，其中以盘式浮阀应用最为普遍。盘式浮阀塔板结构，是在带降液装置的塔板上开有许多升气孔，每个孔的上方装有可浮动的盘式阀片，阀片本身连有几个阀腿，以限制阀片升起的最大高度，并防止阀片被气体吹走。三条支腿有十字型或依靠阀片的两种，前者称十字架型，后者称V型，目前因V型结构简单，因而被广泛使用，当上升蒸汽量变化时，阀片随之升降，使阀片的开度不同，所以塔的工作弹性较大。

其优点是结构简单、造价低，生产能力大，操作弹性大，塔板效率较高；缺点是处理易结焦、高粘度的物料时，阀片易与塔板粘结；在操作过程中有时会发生阀片脱落或卡死等现象，使塔板效率和操作弹性下降。

2.1.2.2      新型板式蒸馏塔介绍

当前,塔板的开发研究主要有两个侧重点,一是针对提高效率,一是针对某些特定要求,如满足低压降、大通量等^[4]。工业生产对塔板的要求主要是：①通过能力要大，②塔板效率要高，③塔板压力降要低，④操作弹性要大，⑤结构简单，易于制造。在这些要求中，对于要求产品纯度高的分离操作，首先应考虑高效率。基于此，近20年来提出了许多新型的塔板结构。

2.1.2.2.1   喷射型塔板

前面叙述的几种塔板，气体是以鼓泡或泡沫状态和液体接触，当气体垂直向上穿过液层时，使分散形成的液滴或泡沫具有一定向上的初速度。若气速过高，会造成较为严重的液沫夹带，使塔板效率下降，因而生产能力受到一定的限制。喷射型塔板就是为克服这一缺点于近年来开发出的大致有以下几种类型：

（1）舌型塔板  舌型塔板在塔板上冲出许多舌孔，方向朝塔板液体流出口一侧张开。舌片与板面成一定的角度，塔板的液体流出口一侧不设溢流堰，只保留降液管。操作时，上升的气流沿舌片喷出，当液体流过每排舌孔时，即被喷出的气流强烈扰动而形成液沫，被斜向喷射到液层上方，喷射的液流冲至降液管上方的塔壁后流入降液管中，流到下一层塔板。

舌型塔板的优点是：生产能力大，塔板压降低，传质效率较高；缺点是：操作弹性较小，气体喷射作用易使降液管中的液体夹带气泡流到下层塔板，从而降低塔板效率。

（2）浮舌塔板  与舌型塔板相比，浮舌塔板的结构特点是其舌片可上下浮动。因此，浮舌塔板兼有浮阀塔板和固定舌型塔板的特点，具有处理能力大、压降低、操作弹性大等优点，特别适宜于热敏性物系的减压分离过程。、

（3）斜孔塔板  板上开有斜孔，孔口向上与板面成一定角度。斜孔的开口方向与液流方向垂直，同一排孔的孔口方向一致，相邻两排开孔方向相反，使相邻两排孔的气体向相反的方向喷出。这样，气流不会对喷，既可得到水平方向较大的气速，又阻止了液沫夹带，使板面上液层低而均匀，气体和液体不断分散和聚集，其表面不断更新，气液接触良好，传质效率提高。

斜孔塔板克服了筛孔塔板、浮阀塔板和舌型塔板的某些缺点。斜孔塔板的生产能力比浮阀塔板大30%左右，效率与之相当，且结构简单，加工制造方便，是一种性能优良的塔板。

在酒精工业中，斜孔塔不仅可用作精馏塔，也可用作醪塔，由于它的板效率高，需要的塔板数少，可将传统的两塔蒸馏合并为单塔去完成。

2.1.2.2.2   基于老式塔板的改进新塔板型：

复合塔、并流塔板

（1）    大孔径筛板   筛板塔的设计和操作精度要求较高，过去工业上应用较为谨慎，近年来，由于设计和控制水平的不断提高，通过改进可使筛板塔的操作非常精确，故应用日趋广泛。研究表明只要维持适当的流体力学条件，不但可以保证大孔径筛板的漏液量很少，而且由于使用大的孔径，可有效地解决筛板塔的堵塞问题。它相当大的缺点是塔板的漏液与雾沫夹带都比较大，故板效率较低，弹性范围较窄，所以对夹杂有固形物质的发酵成熟醪采用这种大孔径筛板，才可显示出其独特的优越性。

（2）    浮阀-筛孔复合塔板、在原有浮阀塔板上再开若干筛孔，即构成此种浮阀筛孔塔板。这是提高浮阀塔生产能力，减低浮阀塔压降的简易有效措施，塔板兼具了筛板塔和浮阀塔的优越性能。某石油工厂塔板上浮阀开孔率为14.1％，加开的筛孔均匀布于浮阀行间，筛孔开孔率为3.7％，总开孔率为17.8％，使用结果生产能力提高1.8倍^[1]。

新型塔虽然有的还不完善，但它们的趋向是全面的把高速、高效与简化结构结合起来。在许多新结构的塔板中，酒精厂采用浮阀塔，它的优点日益被人们所认识，因此采用的工厂愈来愈多。其它新型蒸馏塔结构尚有多种，其原理总不外乎设法增加气体和液体的接触面积或调节流体动力条件，使之形成泡沫层，以扩大接触面积，所以它们都能提高蒸馏效率并增加产量。较之以泡罩塔为代表的旧型设备，性能都有所改进，材料与加工方面也有节约。但它们都多少还存在某些问题，如操作稳定性尚差，气液分配还有一定的缺陷等。当然随着进一步研究和生产数据的完善，新型蒸馏设备和其它化工设备一样，将不断更新换代，日趋完善。

2.2 辅助设备——排糟器、换热设备

2.2.1    排糟器

常用的排糟器(包括精馏塔的排废液口)有浮鼓式控制器和U形(包括倒置u形)、套管形等几种自动式控制器。浮鼓式排糟器是蒸馏设备的主要附属设备之一，它的上线与蒸馏塔塔釜空间连通，藉以平衡压力，下端直径较粗的管道与塔釜排糟口连接(接管的管径应与该塔产量配合，勿过大但也不能排不出），排糟器中的空腹浮鼓，在受到塔釜内不断流出的废糟液的浮力，而向上升起，同时带动了与浮鼓相连的锥形阀体打开，把需要排放的废糟液自动放出。当废糟液排放正常时，浮鼓上下浮动不大，如不正常，排放量减少时，浮鼓下沉，锥形阀体也向下运动，如塔釜废液排放量过小时，浮鼓不浮，锥形体全部落在环形阀座上，进而停止排放。

2.2.2    换热设备

冷凝器与再沸器，都属于热交换器，在酒精生产过程中多采用间接换热，有多种类型：螺旋板式换热器　波纹管换热器　列管换热器　板式换热器　螺旋板换热器　管壳式换热器　容积式换热器　浮头式换热器　管式换热器等，其中最常用作蒸馏塔中冷凝器的是列管式的热交换器。

换热设备的研究也有助于塔设备的改进，如陈亚平等^[6]提出用螺旋板式换热器作为发生器和冷凝器,使乙醇蒸馏塔高度降低,结构紧

凑。

3    结语：

蒸馏塔是酒精厂基建中投资最大，结构与加工最复杂的工艺设备。因此如何改进旧有塔设备，并研究使用新型的塔设备，以强化汽液两相传热传质过程，对提高生产有很大的意义。多年来许多人从事研究简化结构和提高塔效能的工炸，这不仅关系到节约投资，缩减塔高度，而且还关系到塔生产能力的提高和产品质量的改进。随着科学的迅速发展，不仅传统使用的泡罩塔、筛板塔，已远远不能满足需要，甚至近十多年发展起来的浮阀塔，浮动喷射塔也需要加以改造，以提高其性能。近年来老设备挖潜，或采用更新型的塔板类型。

今后一个时期内,除了开发新型塔板之外,更大量的工作将是对以上介绍的新型塔板的推广应用,如Koch公司的T0型文丘里孔板浮阀,Sulzer公司的扣钩浮阀塔板,Nutter公司的B型浮阀塔板和V-Grid条形固定阀塔板、此外,还有MD塔板、P-K塔板、Screen、tray塔板和New、VST塔板等，并应对以下一些早年推出的优秀的、成熟的塔板继续深入研究和应用。

参考资料

[1]       SAYYES.发酵成熟醪的粗馏与精馏[EB/OL].2003-4-18[2007-12-12].http://www.norinco-3plzj.com/jiujingshengchang/2003418152621.htm.

[2]       贾树彪,、李盛贤,、吴国峰.新编酒精工艺学[M].北京：化学工业出版社.2004年.

[3]       Root.发酵成熟醪的粗馏与精馏[EB/OL].2006-11-20[2007-12-12].http://www.jiujingshebei.com/Article.asp?id=20.

[4]       徐孝民,周青,沈复.国外气液传质设备的一些发展趋势[J].化工进展,1994,13(1):22-2.

[5]       曹纬.国外板式塔最新进展与新分离技术开发[J].石油化工设备,1999,28(4).

[6]       陈亚平等.螺旋板式换热器用于乙醇蒸馏装置实验研究[J].石油化工设备,1999,28(2).