CN110922303B - 用于燃料乙醇和食用酒精的负压醪塔脱气排醛排酸装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了用于燃料乙醇和食用酒精的负压醪塔脱气排醛排酸装置，包括负压醪塔，所述负压醪塔内设有第一塔板；所述负压醪塔的上方设有脱气段，所述脱气段内设有第二塔板，所述脱气段上方设有排醛段，所述排醛段内设有填料；本发明还公开了用此装置提高酒精质量的生产方法。本发明与传统的醪塔相比，利用负压醪塔上升的较纯净的粗酒汽进行发酵醪的脱气和粗酒精排醛，不增加任何蒸汽消耗，实现了发酵醪和粗酒精的预排杂，在脱气段和排醛段除去了发酵醪中的二氧化碳和粗酒精中的大部分低沸点醛类和挥发酸类，降低粗酒精的含醛量和酸度，有效降低后续塔器排杂的负荷，提高酒精的综合质量。
Description
技术领域
本发明涉及酒精生产技术领域，尤其涉及用于燃料乙醇和食用酒精的负压醪塔脱气排醛排酸装置。
背景技术
在酒精生产过程中，传统醪塔的作用是将发酵成熟醪进行蒸馏，使粗酒精与酒精废糟液分离，从醪塔的顶部蒸出浓度为50％(v/v)左右的粗酒精，酒糟废液从塔的底部排出。
从塔器结构组成来看，它是一座不完整的塔。完整塔是由精馏段和脱水段组成的，粗馏塔是没有回流的脱水段，靠塔的上部不断的送入成熟发酵醪实现连续生产，为防止跑酒，醪塔一般设置25层塔板。醪塔蒸出的粗酒精中含有酒精发酵过程中产生的酒精和大部分杂质，包括醇、醛、酸、酯等杂质。这些杂质需要后续的各类塔器排除，以生产不同质量标准的食用酒精和燃料乙醇。粗酒精中含有的杂质含量太多会导致后续的塔器排杂的负荷较大，影响产品质量，造成产品质量的不稳定，特别是在生产燃料乙醇时，不设置脱气排醛排酸装置会导致燃料乙醇成品酸度过高，PH值偏低。如果能从粗酒精的蒸馏过程中将部分二氧化碳和醇、醛、酸、酯等杂质排掉，则即可以为后续塔器排杂减轻负担，又能提高酒精产品的质量。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种用于燃料乙醇和食用酒精的负压醪塔脱气排醛排酸装置，能够在酒精的粗蒸馏阶段就将成熟醪中的二氧化碳和包括醇、醛、酸、酯在内的大部分杂质除掉，为后续酒精蒸馏除杂减轻负担并提高酒精质量。
本发明是通过如下技术方案实现的：
本发明的第一方面提供用于燃料乙醇和食用酒精的负压醪塔脱气排醛排酸装置，包括负压醪塔，所述负压醪塔内设有第一塔板；所述负压醪塔的上方设有脱气段，所述脱气段内设有第二塔板，所述脱气段上方设有排醛段，所述排醛段内设有填料；
所述负压醪塔的第一塔板上方设有脱气醪进口，所述脱气醪进口的上方设有第一脱气粗酒气出口，所述负压醪塔的的顶部设有第二脱气粗酒气出口，所述负压醪塔底部设有蒸汽入口；
所述脱气段底部设有第一脱气醪出口，所述第二塔板下部设有第一脱气粗酒气进口，所述第二塔板上部设有成熟醪进口，所述脱气段顶部设有第一含杂质粗酒气出口；
所述排醛段底部设有排醛粗酒精出口；所述排醛段底部还设有第二脱气粗酒气进口，所述排醛段中部设有含杂质粗酒精进口，所述排醛段顶部设有第二含杂质粗酒气出口。
负压醪塔和脱气段、排醛段是通过焊接将这三部分焊在一起形成一座完整的塔。这三段之间互不连通，负压醪塔内的第一塔板与脱气段的第二塔板相同，但第一塔板上的开孔数多于第二塔板。负压醪塔和脱气段通过脱气醪进口和第一脱气醪出口连接，还通过第一脱气粗酒气出口与第一脱气粗酒气进口连接；负压醪塔与排醛塔通过第二脱气粗酒气出口和第二脱气粗酒气进口连接；脱气段与排醛段通过第一含杂质粗酒气出口和含杂质粗酒精进口连接。
优选的，所述第一脱气醪出口与脱气醪进口通过自流管道连接；所述第一脱气粗酒气出口与第一脱气粗酒气进口通过第一蒸汽管道连接；所述第二脱气粗酒气出口与第二脱气粗酒气进口通过第二蒸汽管道连接；所述第一含杂质粗酒气出口与含杂质粗酒精进口通过脱气冷凝器连接；所述第二含杂质粗酒气出口与排醛冷凝器连接。
优选的，所述脱气冷凝器上设有气体排出口；所述脱气冷凝器与含杂质粗酒精进口之间的管道上设有凝液泵。
优选的，所述排醛段的填料上方设有排醛酒精进口；所述第二含杂质粗酒气出口通过排醛冷凝器连接排醛酒精进口；所述排醛冷凝器与排醛酒精进口之间的管道上设有回流泵，所述排醛冷凝器与回流泵之间还设有醛酒出口。
优选的，所述负压醪塔设有第一离心式除沫器，所述第一离心式除沫器位于第一脱气粗酒气出口与第二脱气粗酒气出口之间；所述脱气段设有第二离心式除沫器，所述第二离心式除沫器位于第一含杂质粗酒气出口与有成熟醪进口之间。
优选的，所述排醛粗酒精出口与下游塔器连接。
优选的，所述所述脱气段底部还设有第二脱气醪出口，所述第二脱气醪出口通过管道与常压醪塔连接。
优选的，所述第一塔板设有25层塔板；所述第二塔板设有5～10层塔板；所述填料为两段填料：上段为精馏段填料，下段为提馏段填料，所述含杂质粗酒精进口位于精馏段填料和提馏段填料之间。两段填料均采用孔板波纹填料。
自流管道、蒸汽管道及其他管道上均设有保温层，以减少管道上热量的散失。
本发明的第二方面提供提高酒精质量的生产方法，所述方法包括以下步骤：
(1)酒精发酵的成熟醪经预热后进入脱气段顶部塔板脱气，使成熟醪分成含二氧化碳、低沸点醛类和挥发酸类的低沸点杂质粗酒气与脱气发酵醪，低沸点杂质粗酒汽进入脱气冷凝器冷凝，低沸点杂质粗酒汽中的二氧化碳排入大气，剩余含有低沸点醛类和挥发酸类的冷凝液通过脱气段凝液泵送入排醛段中部，脱气发酵醪进入负压醪塔蒸馏；
(2)脱气发酵醪在负压醪塔中下行的同时被塔底上升的蒸汽加热得到脱气粗酒气与废醪，废醪在塔底排出，送去酒糟处理工段；脱气粗酒气上升，部分进入脱气段底部，其余进入排醛段底部；
(3)步骤(2)得到的脱气粗酒气与步骤(1)得到的冷凝液在排醛段中部进行传质交换，最后得到脱醛粗酒精，脱醛粗酒精从排醛塔塔底引出去下游的蒸馏塔；冷凝液中的低沸点醛类和挥发酸类夹杂着粗酒精蒸汽从排醛段顶部进入排醛冷凝器冷凝，在冷凝器末端以提取醛酒的方式将低沸点醛类和挥发酸类采出，其余冷凝液通过排醛段回流泵回流至排醛段回收。
本发明的有益效果为：
本发明与传统的醪塔相比，利用负压醪塔上升的较纯净的粗酒汽进行发酵醪的脱气和粗酒精排醛，不增加任何蒸汽消耗，实现了发酵醪和粗酒精的预排杂，在脱气段和排醛段除去了发酵醪中的二氧化碳和粗酒精中的大部分低沸点醛类和挥发酸类，降低粗酒精的含醛量和酸度，有效降低后续塔器排杂的负荷，提高酒精的综合质量。
附图说明
图1为负压醪塔脱气排醛装置结构示意图；
图中所示，
1.负压醪塔，2.脱气段，3.排醛段，4.成熟醪进口，5.第一塔板，6.脱气醪进口，7.第一脱气粗酒气出口，8.第二脱气粗酒气出口，9.第一脱气醪出口，10.第一脱气粗酒气进口，11.第一含杂质粗酒气出口，12.含杂质粗酒精进口，13.第二含杂质粗酒气出口，14.第二脱气粗酒气进口，15.排醛酒精进口，16.脱气冷凝器，17.排醛冷凝器，18.第一离心式除沫器，19.第二离心式除沫器，20.凝液泵，21.回流泵，22.第二塔板，23.精馏段填料，24.提馏段填料，25.排醛粗酒精出口，26.第二脱气醪出口，27.蒸汽入口。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
正如背景技术所述，醪塔蒸出的粗酒精中含有酒精发酵过程中产生的酒精和大部分杂质，包括醇、醛、酸、酯等杂质。这些杂质需要后续的各类塔器排除，但为后续生产产生很大负担。基于此，本发明提出用于燃料乙醇和食用酒精的负压醪塔脱气排醛排酸装置。采用本发明的装置可在蒸馏出粗酒精的同时，不增加任何额外蒸汽消耗，进行行发酵醪的脱气和粗酒精排醛。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为一般表述的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本发明的用于燃料乙醇和食用酒精的负压醪塔脱气排醛排酸装置，包括负压醪塔1，其特征在于，所述负压醪塔1内设有第一塔板5；所述负压醪塔1的上方设有脱气段2，所述脱气段2内设有第二塔板22，所述脱气段2上方设有排醛段3，所述排醛段3内设有填料；
所述负压醪塔1的第一塔板5上部设有脱气醪进口6，所述脱气醪进口6的上方设有第一脱气粗酒气出口7，所述负压醪塔1的顶部设有第二脱气粗酒气出口8，所述负压醪塔1底部设有蒸汽入口27；
所述脱气段2底部设有第一脱气醪出口9，所述第二塔板22下部设有第一脱气粗酒气进口10，所述第二塔板22上部设有成熟醪进口4，所述脱气段2顶部设有第一含杂质粗酒气出口11；
所述排醛段3底部设有排醛粗酒精出口25；所述排醛段3底部还设有第二脱气粗酒气进口14，所述排醛段3中部设有含杂质粗酒精进口12，所述排醛段3顶部设有第二含杂质粗酒气出口13。
进一步，所述第一脱气醪出口9与脱气醪进口6通过自流管道连接；所述第一脱气粗酒气出口7与第一脱气粗酒气进口10通过第一蒸汽管道连接；所述第二脱气粗酒气出口8与第二脱气粗酒气进口14通过第二蒸汽管道连接；所述第一含杂质粗酒气出口11与含杂质粗酒精进口12通过脱气冷凝器16连接；所述第二含杂质粗酒气出口13与排醛冷凝器17连接。
进一步，所述脱气冷凝器16上设有气体排出口；所述脱气冷凝器16与含杂质粗酒精进口12之间的管道上设有凝液泵20。含杂质粗酒气从脱气段2顶部通过管道进入脱气冷凝器16，在水环真空泵的作用下，含杂质粗酒气中的CO2从脱气冷凝器16中排出，除去CO2的含杂质粗酒气冷凝后成为含杂质粗酒精，通过凝液泵20泵入排醛段3中部。
进一步，所述排醛段3的填料上方设有排醛酒精进口15；所述第二含杂质粗酒气出口13通过排醛冷凝器17连接排醛酒精进口15；所述排醛冷凝器17与排醛酒精进口15之间的管道上设有回流泵21，所述排醛冷凝器17与回流泵21之间还设有醛酒出口。排醛段3的第二含杂质粗酒气通过蒸汽管道进入排醛冷凝器17，在水环真空泵的作用下，一部分低沸点醛类不凝气和挥发酸类不凝气从排醛冷凝器17中，一部分低沸点醛类不凝气和挥发酸类不凝气经过排醛冷凝器17冷却，以提取醛酒的方式从醛酒出口排出；除去醛类和酸类杂质的粗酒精通过回流泵21从排醛酒精进口15回到排醛端，从排醛段3底部去下游塔器，完成粗酒精的回收。
进一步，所述负压醪塔1设有第一离心式除沫器18，所述第一离心式除沫器18位于第一脱气粗酒气出口7与第二脱气粗酒气出口8之间；所述脱气段2设有第二离心式除沫器19，所述第二离心式除沫器19位于第一含杂质粗酒气出口11与有成熟醪进口4之间。酒精在蒸馏发酵醪的过程中，会产生泡沫，有一部分会被蒸馏出的粗酒气带走，另一部分附着在蒸发完的酒糟上从负压醪塔1底部排出；第一离心式除沫器18可以在脱气粗酒气从负压醪塔1进入排醛段3时，除掉脱气粗酒气中的泡沫。第二离心式除沫器19可以将含杂质粗酒气中的泡沫除掉。
进一步，所述排醛粗酒精出口25与下游塔器连接。
进一步，所述脱气段2底部还设有第二脱气醪出口26，所述第二脱气醪出口26通过管道与常压醪塔连接。
进一步，所述第一塔板5设有25层塔板；所述第二塔板22设有5～10层塔板；所述填料为两段填料：上段为精馏段填料23，下段为提馏段填料24，所述含杂质粗酒精进口12位于精馏段填料23和提馏段填料24之间。
本发明在用于燃料乙醇和食用酒精的负压醪塔1脱气排醛排酸装置的基础上，还提供了一种使用方法，具体包括以下步骤：
(1)酒精发酵的成熟醪经预热后进入脱气段2顶部塔板脱气，使成熟醪分成含二氧化碳、低沸点醛类和挥发酸类的低沸点杂质粗酒气与脱气发酵醪，低沸点杂质粗酒汽进入脱气冷凝器16冷凝，低沸点杂质粗酒汽中的二氧化碳排入大气，剩余含有低沸点醛类和挥发酸类的冷凝液通过脱气段2凝液泵20送入排醛段3中部，脱气发酵醪进入负压醪塔1蒸馏；
(2)脱气发酵醪在负压醪塔1中下行的同时被塔底上升的蒸汽加热得到脱气粗酒气与废醪，废醪在塔底排出，送去酒糟处理工段；脱气粗酒气上升，部分进入脱气段2底部，其余进入排醛段3底部；
(3)步骤(2)得到的脱气粗酒气与步骤(1)得到的冷凝液在排醛段3中部进行传质交换，最后得到脱醛粗酒精，脱醛粗酒精从排醛塔塔底引出去下游的蒸馏塔；冷凝液中的低沸点醛类和挥发酸类夹杂着粗酒精蒸汽从排醛段3顶部进入排醛塔冷凝器冷凝，在冷凝器末端以提取醛酒的方式将低沸点醛类和挥发酸类采出，其余冷凝液通过排醛段3回流泵21回流至排醛段3回收。
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下：
实施例
用于燃料乙醇和食用酒精的负压醪塔脱气排醛排酸装置，如图1所示：
(1)蒸汽从蒸汽入口27进入负压醪塔，通过压醪塔1内第一塔板5的对脱气醪进行蒸馏得到脱气粗酒气；
(2)发酵成熟醪从脱气段2的成熟醪进口4进入，脱气段2内的脱气粗酒气通过第二塔板22对发酵成熟醪进行蒸馏，得到含杂质粗酒气和脱气醪。一部分脱气醪通过第二脱气醪出口26进入常压醪塔；另一部分脱气醪从第一脱气醪出口9进入脱气醪进口6，再进入负压醪塔1中进行步骤(1)的蒸馏；蒸馏得到的脱气粗酒气分成两部分，一部分通过第一脱气粗酒气出口7进入第一脱气粗酒气进口10，为脱气段2发酵成熟醪的蒸馏提供能量；另一部分从第二脱气粗酒气出口8进入第二脱气粗酒气进口14，为排醛段3的蒸馏提供能量。
(3)步骤(2)得到的含杂质粗酒气从第一含杂质粗酒气出口11进入脱气冷凝器16进行冷凝，含杂质粗酒气中不能冷凝的CO2从脱气冷凝器16中排出，进入水环真空泵。冷凝后得到的冷凝液通过凝液泵20进入排醛段3。
(4)步骤(3)中脱去CO2的冷凝液从含杂质粗酒精进口12进入排醛段3，由第二脱气粗酒气进口14进入排醛段3底部的另一部分脱气粗酒气为蒸馏脱去CO2的冷凝液(脱去CO2的含杂质粗酒精)提供能量，蒸馏得到的脱醛粗酒气和含醛粗酒气。脱醛粗酒气通过提馏段填料24成为脱醛粗酒精，脱醛粗酒精通过排醛粗酒精出口25进入下游塔器；含醛粗酒气通过精馏段填料23进入第二含杂质粗酒气出口13，通过排醛冷凝器17进行冷凝，一部分低沸点醛类不凝气和挥发酸类不凝气被排出，进入水环真空泵，在排醛冷凝器17末端以提取醛酒的方式将另一部分低沸点醛类和挥发酸类采出，其余冷凝液通过排醛段3回流泵21进入排醛酒进口15，与含醛粗酒气通过精馏段填料23换热，再与排醛段3底部的脱气粗酒气通过提馏段填料24脱醛回收，最后得到的脱醛粗酒气和含醛粗酒气，脱醛粗酒气通过提馏段填料24成为脱醛粗酒精，脱醛粗酒精通过排醛粗酒精出口25进入下游塔器；含醛粗酒气上升通过精馏段填料23进入第二含杂质粗酒气出口13，再循环回收。
采用传统醪塔和实施例蒸馏得到的粗酒精中CO2、低沸点醛类和挥发酸类的含量见表1。
表1
| 粗酒精蒸馏设备 | 传统醪塔 | 实施例 | 脱除率 |
| 脱气醪中CO2的含量 | 1.2g/L | 0.01g/L | 99.2％ |
| 粗酒精中低沸点醛类的含量 | 250PPM | 5PPM | 98％ |
| 粗酒精中挥发酸类的含量 | 100PPM | 5PPM | 95％ |
由表1可以看出，与传统醪塔相比，本发明的装置蒸馏出的粗酒精中，CO2的脱除率提高了99.2％，低沸点醛类的脱除率提高了98％，挥发酸类的脱除率提高了95％。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (1)
1.利用燃料乙醇和食用酒精的负压醪塔脱气排醛排酸装置提高酒精质量的生产方法，其特征在于，所述燃料乙醇和食用酒精的负压醪塔脱气排醛排酸装置包括负压醪塔，所述负压醪塔内设有第一塔板；所述负压醪塔的上方设有脱气段，所述脱气段内设有第二塔板，所述脱气段上方设有排醛段，所述排醛段内设有填料；
所述负压醪塔的第一塔板上方设有脱气醪进口，所述脱气醪进口的上方设有第一脱气粗酒气出口，所述负压醪塔的的顶部设有第二脱气粗酒气出口，所述负压醪塔底部设有蒸汽入口；
所述脱气段底部设有第一脱气醪出口，所述第二塔板下部设有第一脱气粗酒气进口，所述第二塔板上部设有成熟醪进口，所述脱气段顶部设有第一含杂质粗酒气出口；
所述排醛段底部设有排醛粗酒精出口；所述排醛段底部还设有第二脱气粗酒气进口，所述排醛段中部设有含杂质粗酒精进口，所述排醛段顶部设有第二含杂质粗酒气出口；
所述第一脱气醪出口与脱气醪进口通过自流管道连接；所述第一脱气粗酒气出口与第一脱气粗酒气进口通过第一蒸汽管道连接；所述第二脱气粗酒气出口与第二脱气粗酒气进口通过第二蒸汽管道连接；所述第一含杂质粗酒气出口与含杂质粗酒精进口通过脱气冷凝器连接；所述第二含杂质粗酒气出口与排醛冷凝器连接；
所述脱气冷凝器上设有气体排出口；所述脱气冷凝器与含杂质粗酒精进口之间的管道上设有凝液泵；
所述排醛段的填料上方设有排醛酒精进口；所述第二含杂质粗酒气出口通过排醛冷凝器连接排醛酒精进口；所述排醛冷凝器与排醛酒精进口之间的管道上设有回流泵，所述排醛冷凝器与回流泵之间还设有醛酒出口；
所述负压醪塔设有第一离心式除沫器，所述第一离心式除沫器位于第一脱气粗酒气出口与第二脱气粗酒气出口之间；所述脱气段设有第二离心式除沫器，所述第二离心式除沫器位于第一含杂质粗酒气出口与有成熟醪进口之间；
所述排醛粗酒精出口与下游塔器连接；
所述脱气段底部还设有第二脱气醪出口，所述第二脱气醪出口通过管道与常压醪塔连接；
所述第一塔板设有25层塔板；所述第二塔板设有5~10层塔板；所述填料为两段填料：上段为精馏段填料，下段为提馏段填料，所述含杂质粗酒精进口位于精馏段填料和提馏段填料之间；
所述生产方法包括以下步骤：
（1）蒸汽从蒸汽入口进入负压醪塔，通过压醪塔内第一塔板的对脱气醪进行蒸馏得到脱气粗酒气；
（2）发酵成熟醪从脱气段的成熟醪进口进入，脱气段内的脱气粗酒气通过第二塔板对发酵成熟醪进行蒸馏，得到含杂质粗酒气和脱气醪，一部分脱气醪通过第二脱气醪出口进入常压醪塔；另一部分脱气醪从第一脱气醪出口进入脱气醪进口，再进入负压醪塔中进行步骤（1）的蒸馏；蒸馏得到的脱气粗酒气分成两部分，一部分通过第一脱气粗酒气出口进入第一脱气粗酒气进口，为脱气段发酵成熟醪的蒸馏提供能量；另一部分从第二脱气粗酒气出口进入第二脱气粗酒气进口，为排醛段的蒸馏提供能量；
（3）步骤（2）得到的含杂质粗酒气从第一含杂质粗酒气出口进入脱气冷凝器进行冷凝，含杂质粗酒气中不能冷凝的CO2从脱气冷凝器中排出，进入水环真空泵；冷凝后得到的冷凝液通过凝液泵进入排醛段；
（4）步骤（3）中脱去CO2的冷凝液从含杂质粗酒精进口进入排醛段，由第二脱气粗酒气进口进入排醛段底部的另一部分脱气粗酒气为蒸馏脱去CO2的冷凝液，脱去CO2的含杂质粗酒精，提供能量，蒸馏得到的脱醛粗酒气和含醛粗酒气；脱醛粗酒气通过提馏段填料成为脱醛粗酒精，脱醛粗酒精通过排醛粗酒精出口进入下游塔器；含醛粗酒气通过精馏段填料进入第二含杂质粗酒气出口，通过排醛冷凝器进行冷凝，一部分低沸点醛类不凝气和挥发酸类不凝气被排出，进入水环真空泵，在排醛冷凝器末端以提取醛酒的方式将另一部分低沸点醛类和挥发酸类采出，其余冷凝液通过排醛段回流泵进入排醛酒进口，与含醛粗酒气通过精馏段填料换热，再与排醛段底部的脱气粗酒气通过提馏段填料脱醛回收，最后得到的脱醛粗酒气和含醛粗酒气，脱醛粗酒气通过提馏段填料成为脱醛粗酒精，脱醛粗酒精通过排醛粗酒精出口进入下游塔器；含醛粗酒气上升通过精馏段填料进入第二含杂质粗酒气出口，再循环回收。
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Denomination of invention: Negative pressure mash tower degassing, formaldehyde and acid removal device for fuel ethanol and edible alcohol Granted publication date: 20240419 Pledgee: Industrial and Commercial Bank of China Limited Feicheng sub branch Pledgor: FEICHENG PYRAMID ALCOHOL CHEMICAL EQUIPMENT CO.,LTD. Registration number: Y2024980018315 |