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酒精蒸餾塔清洗方法

酒精生產(chǎn)中醪垢形成、預(yù)防及清洗
    蒸餾塔(醪塔)結(jié)垢堵塞問(wèn)題，尤其是醪
    塔堵塔問(wèn)題，是蒸餾系統(tǒng)不能長(zhǎng)周期運(yùn)行的
    主要制約因素。一般的解決辦法是定期或不
    定期進(jìn)行物理法或化學(xué)法

處理，雖然能收到
    一定效果，但短時(shí)間又會(huì)產(chǎn)生同樣的問(wèn)題。
    本文試圖對(duì)醪垢的成因、預(yù)防和清除進(jìn)行探
    討，希望對(duì)業(yè)界解決這一問(wèn)題能有所幫助。
    1醪垢的定義
    醪垢是沉積在設(shè)備、管道內(nèi)表面上由不
    溶性鹽、泥砂、纖維、淀粉、蛋白質(zhì)、糊精、糖、
    酵母菌體及其它糖酵解代謝副產(chǎn)物等所組
    成的多成分物質(zhì)。一般附著在成熟醪預(yù)熱
    器、塔底再沸器的管壁及蒸餾塔塔盤(pán)和塔件
    上，常常造成進(jìn)料溫度降低，塔底各板間溫
    差加大，塔頂真空度升高，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成塔
    底跑酒，最終導(dǎo)致生產(chǎn)不能正常進(jìn)行。
    2醪垢的形成
    2.1發(fā)酵成熟醪成分
    發(fā)酵成熟醪是一個(gè)復(fù)雜的多組分非均
    相混合液。它由水（75%%-90%%，w/w）、干物
    質(zhì)（4%%-10%%，w/w）、酒精及其它揮發(fā)性物
    質(zhì)（6%%-15%%，w/w）構(gòu)成。
    2.2醪垢成分
    醪垢的化學(xué)成分受各種條件影響很大。
    分析結(jié)果表明，不同的原料產(chǎn)地、不同的前
    處理方法、不同的酒精生產(chǎn)工藝，醪垢的成
    分都不同。即便是同一工廠不同生產(chǎn)時(shí)期、
    不同部位醪垢成分也有一定差別。
    醪垢的化學(xué)成分為碳酸鈣、碳酸鎂、磷
    酸鈣、硫酸鈣、有機(jī)酸鈣、糖、糊精、蛋白質(zhì)
    等，是由多種無(wú)機(jī)物、有機(jī)物構(gòu)成的，并以無(wú)
    機(jī)物為主。
    2.3醪垢的成因
    2.3.1 微溶或可溶物質(zhì)在蒸餾過(guò)程中達(dá)
    到過(guò)飽和狀態(tài)而析出
    發(fā)酵成熟醪在蒸餾過(guò)程中沿塔板逐層
    而下。相對(duì)揮發(fā)性大的物質(zhì)在醪塔內(nèi)沿塔板
    逐層上升，從頂部排出；干物質(zhì)和水，還有高
    級(jí)醇、酸、酯類等相對(duì)揮發(fā)性小的物質(zhì)沿塔
    板逐層向下，微溶或可溶物質(zhì)濃度不斷增
    加，當(dāng)其濃度超過(guò)其溶解度達(dá)到過(guò)飽和狀態(tài)
    后，便會(huì)在塔底再沸器的管壁及蒸餾塔塔盤(pán)
    和塔件表面析出。在蒸餾過(guò)程中首先析出的
    是溶解度較小的碳酸鈣、碳酸鎂、磷酸鈣等，
    而溶解度稍大一些的也逐漸被濃縮沉積，如
    硫酸鈣、有機(jī)酸鈣等。
    發(fā)酵成熟醪中的不溶性懸浮物質(zhì)，如酵
    母菌體、纖維、淀粉及析出的無(wú)機(jī)鹽形成晶
    核，加速了處于飽和狀態(tài)下的無(wú)機(jī)鹽、有機(jī)
    鹽、糖、糊精、可溶性蛋白質(zhì)等的析出。眾所
    周知，國(guó)內(nèi)大部分酒精廠采用了離心清液回
    配技術(shù)。離心清液的回配進(jìn)一步提高了發(fā)酵
    成熟醪中干物質(zhì)含量，加劇了微溶或可溶物
    質(zhì)在醪液輸送、換熱、蒸餾過(guò)程中的析出和
    結(jié)垢概率。
    2.3.2 可溶性鈣鹽轉(zhuǎn)化成碳酸鈣垢
    在蒸餾過(guò)程中，可溶性有機(jī)酸鈣鹽與醪
    液中的可溶性碳酸鹽反應(yīng)生成碳酸鈣垢：
    CaA
    2
    +Na
    2
    CO
    3
    =CaCO
    3
    ↓+2NaA
    CaA
    2
    +K
    2
    CO
    3
    =CaCO
    3
    ↓+2KA
        2.3.3 可溶性鈣鹽受熱分解生成難溶碳
    酸鈣垢
    在蒸餾過(guò)程中，可溶性鈣鹽受熱分解生
    成溶解度小的鹽垢：
    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 前處理制漿工藝對(duì)醪垢的生成也
    有影響
    在酒精生產(chǎn)中，前處理制漿工藝可分為
    干法、半干法、濕法及改良濕法等，其對(duì)醪液
    輸送、換熱、蒸餾等過(guò)程中的結(jié)垢及積料影
    響程度從小到大，依次為濕法、干法、半干
    法、改良濕法。無(wú)論哪種制漿工藝，造成堵塔
    或換熱器效率下降的主要原因均為醪垢的
    積累，物料粒度則是次要原因。
    3醪垢的預(yù)防
    3.1化學(xué)防垢法
    投加阻垢劑。采取加入阻垢分散劑來(lái)抑
    制醪垢析出，這是一種經(jīng)濟(jì)上節(jié)約，操作上
    簡(jiǎn)便，效果上顯著的方法。實(shí)踐證明，阻垢分
    散劑的投入量為mg/L級(jí)，即可起到很好的
    阻垢作用。由于酒精行業(yè)的特殊性，建議使
    用單寧、木質(zhì)素等天然有機(jī)分散劑。
    3.2物理防垢法
    物理防垢法又稱電磁防垢法，即在醪管
    線相應(yīng)位置加電磁防垢器，當(dāng)醪液通過(guò)電磁
    防垢器磁場(chǎng)時(shí)，鈣、鎂等成垢因子受強(qiáng)磁場(chǎng)
    感應(yīng)而失去結(jié)晶能力，只能生成一種結(jié)構(gòu)疏
    松易碎而不易牢固附著的沉渣，達(dá)到防垢的
    目的。
    3.3控制離心清液回配比，確定回配率
    前文已提到，離心清液的回配進(jìn)一步提
    高了發(fā)酵成熟醪中干物質(zhì)含量，加劇了微溶
    或可溶物質(zhì)在設(shè)備表面的析出，因此，只要
    適當(dāng)控制回配比，增加新鮮工藝水量就可以
    把成垢因子穩(wěn)定在一定范圍而不析出。也可
    給出最高上限，依據(jù)離心清液回配數(shù)學(xué)模
    型，確定最佳回配率。
    3.4改善工藝、規(guī)范操作
    醪垢形成除與機(jī)理有關(guān)外，還與溫度、
    流速、漿料粒度、設(shè)備結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)。因
    此，新工廠要從工藝設(shè)計(jì)、設(shè)備選型、材料選
    擇、施工安裝質(zhì)量抓起。已建成的工廠要從
    改進(jìn)工藝、規(guī)范操作，加強(qiáng)管理抓起。
    實(shí)踐證明：當(dāng)醪液在設(shè)備或管道內(nèi)處于
    湍流狀態(tài)下，醪垢形成概率大為減少；在生
    產(chǎn)運(yùn)行中，合理控制生產(chǎn)負(fù)荷，穩(wěn)定操作，避
    免蒸餾塔溫度、壓力波動(dòng)過(guò)大，會(huì)有效降低
    系統(tǒng)醪垢形成速率；深入研究系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)
    律，正確確定設(shè)備清洗、檢修周期，定期對(duì)系
    統(tǒng)進(jìn)行有計(jì)劃地清洗，是防止醪垢形成和積
    累的一個(gè)有效途徑。
    4醪垢的清洗
    4.1化學(xué)清洗法
    4.1.1 堿煮法
    利用純堿或燒堿與碳酸鈣、硫酸鈣等發(fā)
    生化學(xué)反應(yīng)而除掉醪垢的方法。堿煮通常使
    用純堿或燒堿，有時(shí)再加入少量磷酸鈉和食
    鹽作輔助除垢劑，以提高煮洗除垢的協(xié)同效
    應(yīng)。主要化學(xué)反應(yīng)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
    利用鹽酸或硫酸與碳酸鈣、磷酸鈣等發(fā)
    生化學(xué)反應(yīng)而溶解醪垢的方法。主要化學(xué)反
    應(yīng)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）的簡(jiǎn)稱，是指不拆解或移動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備，
    采用適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)清洗配方，在一定溫度、壓
    力下進(jìn)行清洗、殺菌和除垢。
    4.2.2  CIP清洗技術(shù)具有減輕工人勞動(dòng)
    強(qiáng)度，防止操作失誤，清洗效率高，安全可靠
    等優(yōu)點(diǎn)。通常分為預(yù)洗、堿洗、水洗、漂洗等
    幾個(gè)階段，是酒精工廠清潔生產(chǎn)的必備手段
    之一。
    4.3高壓水射流清洗法
    高壓水清洗就是利用高壓泵打出高壓
    水經(jīng)噴嘴轉(zhuǎn)化成高流速的射流，沿著正向或
    切向沖擊醪垢，高壓水在醪垢上產(chǎn)生強(qiáng)大的
    沖擊力將其擊碎，從而露出被清洗的設(shè)備表
    面。高壓水清洗需專業(yè)設(shè)備，已廣為酒精廠
    采用。
    5小結(jié)
    5.1 通過(guò)對(duì)酒精生產(chǎn)中醪垢形成原因分
    析，找出了結(jié)垢因子、結(jié)垢機(jī)理、結(jié)垢條件，
    為預(yù)防與清洗提供了理論依據(jù)，對(duì)醪垢預(yù)防
    和處理具有普遍指導(dǎo)意義。
    5.2 醪垢的預(yù)防和清除，有些是從理論
    上給出的方法，如化學(xué)防垢法，雖然在其它
    行業(yè)已成功應(yīng)用，但在醪垢處理上尚需實(shí)
    踐；有些是從實(shí)踐角度給出的方法，為成熟
    經(jīng)驗(yàn)，如物理防垢法、CIP清洗法等可直接
    使用。
    5.3 實(shí)踐證明，利用離心清液回配數(shù)學(xué)
    模型，可隨時(shí)監(jiān)測(cè)結(jié)垢因子濃度，確定最佳
    回配比，使結(jié)垢因子濃度控制在允許范圍
    內(nèi)。

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