燃料乙醇技术讲座_四_乙醇的蒸馏与脱水

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1、第28卷第4期可再生能源Vol.28No.42010年8月RenewableEnergyResourcesAug.2010燃料乙醇技术讲座（四）乙醇的蒸馏与脱水孙清（沈阳农业大学工程学院，辽宁沈阳110161）中图分类号：Q77;S216.2文献标志码：B文章编号：1671-5292（2010）04-0154-031发酵成熟醪的化学组成与杂质分类中，将发酵醪液中的乙醇和其他所有挥发性杂质分离开来发酵成熟醪的化学组成是随原料的种类，加工方法，的过程，称为乙醇蒸馏。乙醇蒸馏又可分为粗馏和精馏。粗菌种性能而变化的。例如：在甘薯和马铃薯中含果胶质较馏

2、是指对发酵成熟醪进行的简单蒸馏过程（或称为闪蒸），多，因而成熟醪中甲醇含量较高，为乙醇含量的2％左右；得到浓度较低的粗酒，粗馏设备称为粗馏塔（或醪塔）。精而在亚硫酸盐纸浆废液的发酵成熟醪中，甲醇含量往往高馏是指将较难分离的组分进行分离的过程，可去除粗酒中达酒精含量的8％左右。在谷物原料的发酵成熟醪中，由于的杂质，进一步提高乙醇浓度。精馏后酒精含量可达到原料含蛋白质较多，所以杂醇油的含量就高一些。由于通95％左右，所用的设备称为精馏塔。风的影响，用糖蜜制得的酒精中乙醛含量较高。发酵醪的主要成分是水和酒精，一般将其看作酒精和发酵成熟醪中除上述挥发

3、性杂质外，还含有不挥发性水的二元混合物，图1是酒精和水二元体系中酒精平衡浓杂质。例如：甘油、琥珀酸、乳酸、脂肪酸、无机盐类、酵母以度曲线。及不发酵性糖、植物体中的皮壳、纤维等其它各种夹杂物。100发酵成熟醪中的不挥发性杂质容易和酒精分离，在醪塔的80底部排出，称之为废糟或酒糟，其中干物质的含量，因原料/%气相数60与加工工艺的不同而异，一般为5%～7％。分量成熟醪中的挥发性杂质，则随酒精一起从醪塔的顶质40精液相部排出，因此这些杂质必须在精馏过程中使它们与酒精酒20分离。0从醪塔出来的酒精，由于含有许多挥发性杂质，故称10095908580为

4、粗酒精。挥发性杂质的种类和数量也与原料和加工方法沸点/℃有密切关系。在各种来源的粗酒精中，已发现的挥发性杂图1酒精平衡浓度曲线质已超过50多种。按其化学性质可将它们大致归纳为4由图可知，体系受热时，乙醇在气相中的浓度比在液大类：醇类、醛类、酯类和酸类。此外还有一些微量的含硫相中高，将此蒸气冷凝下来即可得到较高浓度的酒精，连物质和不饱和化合物等。由于这些杂质具有挥发性，因此续多次蒸发—冷凝，最终可得到质量分数为95.57％，沸点容易进入成品酒精中，影响酒精的质量。酒精蒸馏的任务为78.15℃的乙醇与水恒沸混合物。之一———提纯，就是分离挥发性杂

5、质的。图2是理想蒸馏器原理图。以5％的发酵醪做原料，在2乙醇的蒸馏及脱水原理釜1内用100℃的水蒸气加热，其酒精蒸气含量为37％，2.1乙醇蒸馏原理用此物料蒸气加热釜2中的37％的酒液；釜2中蒸气的酒蒸馏分离液体混合物的典型单元操作，是利用混合物精含量为73.8％，再以此物料蒸气加热釜3中的73.8％的中各组分的挥发度（沸点）不同而实现分离的。在乙醇生产酒液。依此类推，酒精浓度逐釜增加。若有足够的釜数，则收稿日期：2010-07-20。作者简介：孙清（1969-），女，博士后，副教授，主要从事生物质能利用技术的研究和教学工作。E-mail：q

6、ings2004@126.com·154·孙清乙醇的蒸馏与脱水不难得到质量分数为95.57％的酒精。各釜经加热蒸发后，为夹带剂，水将全部集中于三元恒沸物中从精馏塔顶馏其酒液的浓度都要降低，靠其上一釜的回流液来保持其原出，无水乙醇从塔底馏出。生产中常用的共沸剂有苯、戊有浓度。烷、环己烷、氯化钙、醋酸钾等。共沸脱水法是最早实现工87.2%业化的脱水方法。（3）真空脱水原理83.1%479.2℃83.1%在真空条件下，乙醇—水恒沸混合物中的乙醇浓度呈增大趋势，当真空度达到0.005MPa时，乙醇浓度接73.8%379.9℃近100％。但是由于技术条

7、件所限，此方法尚未实现工73.8%业化。37%283.5℃37%（4）膜脱水原理100℃1膜脱水是用对水或乙醇有选择透过性的膜，将乙醇与95℃5%水分开的方法。选择透过性膜通常用高分子材料制成。若能解决膜通量小、膜堵塞等问题获得高效膜组件，其工业图2理想的蒸馏器原理图化的步伐会加快。由于粗酒中醇、醛、酸、酯等杂质与乙醇的沸点不同，（5）离子交换脱水原理大部分杂质可在蒸馏过程被除去，其中，乙醛、乙酸乙酯某些具有离于交换功能的材料可以将乙醇与水混合等杂质比酒精更易挥发，称为头级杂质；异丁酸乙酯、异物中的水交换出来，从而达到脱水的目的，常用的离子交

8、戊酸乙酯等中级杂质的挥发性与乙醇接近，所以很难分换材料为聚苯乙烯钾型强酸性树脂。此法可得99.5％以上离干净；高级醇脂肪酸及其酯类等尾级杂质的挥发性比的无水乙醇，但