1. 项目背景
在采用PSA分子筛吸附干燥工艺的乙醇脱水装置运行过程中，分子筛再生阶段会持续产生再生淡酒。该再生淡酒含水率偏高，传统采用精馏工艺回收乙醇组分，蒸汽消耗量大，运行成本偏高。
近年来渗透汽化溶剂脱水技术得到了广泛应用，主要采用NaA分子筛膜，该膜较适合用于含水率10wt%左右的中性溶剂，但用于高含水率和酸性溶剂脱水效果不佳。
为此，三菱化学株式会社于2015年开发并实现了耐水耐酸的CHA沸石膜商业化应用（ZEBREX™ZX1），又于2017年开发出性价比更高的CHA沸石膜（ZEBREX™ZX2）。ZX2沸石膜也属于CHA构型沸石膜材料，兼具优异耐酸性与耐水稳定性，专门适配PSA再生淡酒体系的脱水工况开发定型。
以40万吨/年生物乙醇装置为例，设计1套沸石膜脱水系统处理再生淡酒，按照再生淡酒流量为10t/h（8万吨/年），再生淡酒含水率为25wt%，产品含水量按5wt%。
2. 工艺流程说明
为减少蒸汽消耗，本技术方案按PV（渗透汽化）方式进行设计。
图2-1为乙醇脱水工艺流程示意图，简要说明如下：
来自界外的乙醇水溶液进入进料罐V-101缓冲后，通过进料泵P-101A/B加压后送进出料换热器E-116与脱水产品换热后，再送进料加热器E-101加热至130℃，然后送过滤器F-101A/B进行过滤，过滤后的物料送膜组件M-101~M-114进行分离。
含水乙醇通过M-101~M-114脱水后，由于物料本身的部分热量被汽化的渗透水带走，使得其温度有所降低，所以在每个膜组件进口均设级间加热器。
M-101~M-114将乙醇水含量从25wt%脱至约5wt%。脱水产品通过进出料换热器E-116换热后冷却至60℃后，送V-102产品罐缓冲，然后通过P-102A/B产品泵送至界外。
M-101~M-114渗透侧压力控制在5～15kPaA左右，渗透水分别集中后送至渗透汽冷凝器E-115A~D进行冷凝冷却，冷却介质为30℃循环水或5℃低温水，将渗透汽冷凝冷却至20~40℃。冷凝后的渗透水汇总后送至渗透水罐V-103收集，再通过渗透水泵P-103A/B加压后送界外。
渗透水罐V-103顶部气相接至真空机组VP-101A/B，给M-101~M-114膜组件渗透侧制造真空，将M-101~M-114渗透侧的压力控制在5~15kPaA左右。
图2-1 乙醇脱水工艺流程示意图
3. 物料平衡表
表3-1 物料平衡表
4. 公用工程规格和消耗
表4-1 公用工程规格和消耗
5. 操作费用分析
表5-1 乙醇沸石膜脱水操作费用分析表
