太仓新太酒精有限公司
【摘 要】本文结合某酒精厂采用较为先进的五塔蒸馏法，年产五万吨的酒精生产的实际情况，运用夹点技术对酒精生产过程中的用能诊断，诊断出系统中不合理的换热器设置，并运用夹点技术对其进行节能改造，提出调优方案。
【关键词】酒精生产；夹点技术；节能改造
随着市场经济的快速发展，世界年产酒精量正在不断发展，我国年产酒精量约15000顿，仅次于美国和巴西，居世界第三位。酒精工业，是耗能耗水极高的行业，对环境的污染也较为严重。可是随着国民经济的不断发展，酒精在我国的医疗行业、化妆品行业、酿酒行业、纸浆生产行业以及橡胶行业等等行业都发挥着重要的作用，而且随着世界石油量的锐减以及汽油醇需量的不断增加，酒精的用途会越来越广泛，也就是说酒精的生产量和需求量都会不断的增加。但是，与国外先进技术相比，在我国单位产量究竟能耗过高的问题十分普遍，技术方面存在很大差距。所以在酒精生产过程中，降低酒精生产能耗以及对酒精生产中的能源能够进行综合合理利用，对我国的酒精行业是非常重要的。
一．酒精生产过程中夹点技术原理
夹点技术设计换热网络的理论依据是热力学第二定律，以制造过程的最大能量回收为出发点，通过组合温焓曲线，或绘制问题表，从中找出能量回收的障碍点，建立一个能量最大回收的初级阶段的网络，再对初始网络进行调整，调整的时候要根据能量费用以及设备费用的协调来进行，以此来得到一个最优良的换热网络结构。
（一）夹点位置的确定
夹点位置确定的前提条件，是要知道生产过程系统中各种物流的初始温度和目标温度，以及压力，组成，质量流量以及选定最小允许传热温差。一般来讲，常用的方法有作图法和问题表格法。作图法就是在温焓图上做出冷热物流的组合曲线，组合曲线可以自由平移，两组合曲线在某个点的垂直距离等于规定的最小传热温差的时候，这个点就是夹点，如图所示：
另外的问题表格法，就是要按照温位将过程系统中各物流，划分成K个子网络，再计算出各子网络输出热负荷Ok，以及输入热负荷Ik，在热负荷Ok为0的地方，即是第k子网络与第（k+1） 之间的温位界面处（Ok=Ik=0）就是夹点。
（二）工程系统各物流的确定
在过程系统中，参与公用工程物流换热与工艺物流间的所有工艺物流，是参与过程夹点分析的流股确定原则，其中不包括从一个设备流出，就直接流入另一个设备的工艺物流，以及其所有工程流股。可以不考虑工艺流股受参与传热，但热负荷不足的影响，但是不可以遗漏类似沸器内循环的釜液这样的参与流股之间的额换热的隐含流股，并且为了要反应塔釜所获得的热量，就要确定一条虚拟的工艺冷物流来进行反应。
（三）子网络的热量衡算
对每一个网络都要进行依次的热量衡算，利用以下公式：
公式中的 DK，表示该子网络为满足热平衡所需外加的净热量，kW Ik，表示外界或其他子网络供给第k个子网络的热量，kW∑CPcold，表示子网络中所包含的冷物流热容流率，kW/℃∑CPhot，表示子网络中所包含的热物流热容流率，kW/℃然后再进行热级联计算，并找到最小公用工程加热量和冷却量，然后再根据夹点处级联热流量为零点来确定夹点位置，并得到夹点温度和最小公用工程消耗。
二．夹点技术过程调优及改造
（一）夹点技术问题分析
本文主要是根据某工厂年产5万吨酒精的生产工艺流程来进行能量分析的，在这个过程分析中，包括蒸煮，糖化，发酵，以及蒸馏工段，蒸馏工段采用五塔蒸馏工艺、蒸煮采用高温蒸煮、发酵采用连续发酵，在以往的工作当中，加点温度确定为20℃。但是根据夹点技术原理，以及计算，确定夹点温度为96.2℃，夹点处冷流温度以及热流温度分别为86.2℃以及106.2℃，最小加热和冷却公用工程量分别是是25098.36KW、24353.45KW。然后根据夹点热流的换热网络结构分析得出，在原流程中有穿越夹点热量的情况，违反加点设置原则，比如在夹点的下方引用公共工程加热物流，夹点之下（81℃86.2℃）区间设置了加热器，对公用工程多消耗了139.53KW。另外，采用公用工程冷却或加热，对一些需要冷却或加热的物流，没有对其热量进行回收，就使得装置的能量变高。
（二）夹点技术改造
对原换热网络进行优化改造，要依据夹点匹配的基本原则，以不改变原流程的主要设备为前提条件，具体方法如下：
（1）在蒸煮过程中，后熟器的二次蒸汽，用作一部分醇化塔的加热蒸汽，为了替代公用工程；在其气液分离器的二次蒸汽，用作一部分蒸煮醪的灭菌蒸汽，用于粗酒的加热以及发酵成熟醪的加热；
（2）在醇化塔塔顶蒸汽，用作一部分蒸煮醪的灭菌蒸汽，用于对成熟醪进行加热；
（3）另外一精塔废水和二精塔废水，可分别用于成熟发酵醪的加热，和粗酒加热。
在生产设备不更换的条件下，对换热器的调整，可以在对加热或者冷却的公共工程中分别节省3331.50KW、3331.50KW的能量。蒸汽用量以及冷切水用量分别减少5.50t.h-1和80.50 t.h-1，每吨酒精蒸汽用量和循环冷却水用量分别减少1.12 t.h-1和17.42 t.h-1，还增加了五个换热器。
三．总结
综上所述，在酒精生产过程中夹点技术的工艺系统，对整个酒精生产过程的对不合理热换器的诊断和改造，能起到重大的作用和意义。另外还可以根据改造前后的酒精生产利润，进行一个基于夹点技术改造的经济估算，以最具象征性的方式表明节能改造的作用。
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论文作者:茅伟刚
论文发表刊物:《低碳地产》2015年第2期
论文发表时间:2016/8/17
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