生物溶剂生产设计节能措施.docVIP

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生物溶剂生产设计节能措施

生物溶剂生产设计节能措施   摘要:生物法生产溶剂国内在1995年以前有较多的规模在千吨到五千吨的工厂,1996年到2005年国内基本停止了生物法溶剂的生产,从2005年开始国内才恢复和新建生物法溶剂生产线。本文结合作者的工作经验,对生物法生产溶剂的节能措施作出了探讨   关键词:生物溶剂生产节能措施   1. 概述   丁醇、丙酮等有机溶剂是重要的化工基本原料,除了大量用作溶剂外,还广泛用于制药、脱水剂、制醋酸丁酯和树脂;制醋酐、双丙酮醇、氯仿、磺仿、环氧树脂、聚异戊二烯橡胶、甲基丙烯酸甲脂、制染料、涂料、药物、合成橡胶、洗涤剂、清洁剂等。   生物溶剂以干木薯、玉米等为原料,采用生物发酵法生产工艺制备丁醇、丙酮等有机溶剂。主要有粉碎、蒸煮、菌种培养、发酵、蒸馏等生产工序。   生物发酵法以玉米、木薯等农产品为原料生产溶剂,利用农产品原料中的淀粉生产丁醇、丙酮等有机溶剂。农产品是我国农民的主要产品,为可再生资源。生物发酵法将玉米、木薯等原料经粉碎、水解得到淀粉乳液,然后在丙酮-丁醇菌作用下,经发酵制得丁醇、丙酮及乙醇的混合醪液,再采用蒸馏方法分离出丁醇、丙酮及乙醇,通常三者的比例为 6:3:1。与采用石化路线相比,生物发酵的工艺流程短、设备简单、投资少;而且生物技术生产的产品替代石化路线产品,其性能还优于后者,生物发酵法具有易于控制、对环境污染少、产品安全、原料来源丰富等优点。   2. 生产工艺   木薯干与玉米粉碎后进入拌料罐,在配料罐(带有搅拌器)内用一次清水和粗塔废醪、氢氧化钠一次配成的生浆液,用泵打入换热器加热后用二次蒸汽与物料喷射混合加热进入糊化锅糊化,再用一次蒸汽与物料喷射加热熟化,熟化完成后进入汽液分离器,分离出的二次蒸汽部分返回蒸汽喷射器,醪液降温后进入发酵工段。发酵是溶剂生产装置的核心工序,包括种子制备和连续发酵两部分,末级罐发酵液指标丙含达 5.5g/l 以上,残糖为4.5g/l 以下时,结束完成后发酵液放至成熟醪罐。   成熟发酵醪自贮醪罐经泵打到蒸馏车间首先与1#粗馏塔馏出汽换热,然后再与2#粗馏塔塔底废醪换热后分别进入两粗塔,2#粗馏塔底直接加入蒸汽,2#粗馏塔馏出气作为1#粗馏塔热源,进入再沸器与1#粗馏塔塔底废醪换热,2#粗馏塔冷凝液与1#粗馏塔顶馏出汽冷凝液汇合,部分回流到两个醪塔顶部,部分经放料罐放料至一丁塔上部 47 板液相进料。一丁塔对总溶剂进行分离,塔顶逸出乙丙蒸汽,经三级冷凝后部分回流,部分放料至丙酮塔中部 22 板,一丁塔下部粗丁醇从22板以液相放料形式流入二丁塔8板,二丁塔对粗丁醇进行精制,从二丁塔 45 板液相放出丁醇成品经冷却器去中间计量罐。丙酮塔对乙丙液进行分离,丙酮以气相形式从塔顶排出,经四级冷凝,部分回流,部分放料至除醛塔上部 59 板,对丙酮进行精制,除醛塔顶蒸汽通过两级冷凝,一级全部回流,二级冷凝液返回丙塔,反复排掉低沸物,成品丙酮从塔中部 28 板液相放料得成品丙酮,经冷却送到中间计量罐。丙酮塔釜排出液进入乙汽化器,蒸出蒸汽进入乙醇塔下部 13 板对乙醇进行提纯,顶部馏出气,一冷回流,二冷全部返回丙塔,割掉低沸物,乙醇从塔中部 46 板放料经冷却的乙醇成品放至中间计量罐。粗馏塔底部排出废醪除返回配料外,其余部分送到污水处理站处理。采用双粗塔差压蒸馏方式,可最大限度的节省能源。   生物溶剂生产废水具有污染负荷高和可生化性好的特点,主要指标为CODcr:42500mg/l,BOD5:22300mg/l,SS:15800mg/l。污水处理采用厌氧-好氧处理的工艺路线产生大量的沼气。   污水处理站工艺流程方框图               3. 能耗分析   生物溶剂生产过程中采用了加热蒸煮、低温发酵、精馏等操作单元,特别是精馏过程中的气化和冷凝对能源消耗较大。年产4万吨生物丁醇项目动力消耗情况。   生物溶剂动力消耗指标表            总能耗达 44466t标煤,单位产品能耗指标1112 kg标煤/t产品。   4实际应用   江苏连云港某公司年产4万吨生物丁醇项目配套建设有35t/h的锅炉一台,以提供生产用蒸汽。   锅炉房建设以资源综合利用、循环经济为原则。锅炉燃料首先使用项目污水处理站厌氧发酵产生的沼气和生产中的木薯废渣、污水处理站的干污泥等生物质燃料及发酵车间发酵产生的废氢气,不足的燃料再使用外购原煤。   项目污水处理站可产沼方米,木薯废渣(40%干度)25160吨,污水处理站的干污泥(40%干度)2160吨,发酵车间发酵产生的可回用氢气1589吨。综合利用的燃料热值分别是:沼气热值为22990kJ/Nm3,木薯废渣(40%干度)热值为8360kJ/kg,污水处理站的干污

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