CN111939582B - 一种乙醇制备提纯系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种乙醇制备提纯系统，属于化工生产设备领域，包括蒸馏塔和乙醇出料通道，所述乙醇出料通道上设有回流口和出料口，所述出料口和回流口上均设有阀门，所述乙醇回流通道下部设有二次共沸室；本发明可以通过对乙醇浓度的检测来控制出料口和回流口的开关，将浓度不满足要求的乙醇溶液不断回流提纯直至浓度满足要求，解决了现有技术中蒸馏塔仅仅通过一次冷凝，分离后的乙醇中仍留有较多的水，分离效果不好的问题。

Description

一种乙醇制备提纯系统

技术领域

本发明涉及一种化工生产设备，尤其是涉及一种乙醇制备提纯系统。

背景技术

在化工行业内，高浓度的乙醇是一种常用的材料，在提纯乙醇时，一般将低浓度的乙醇溶液进行共沸，然后产生的水和乙醇的共沸气体在泡点温度下冷凝，使水蒸气冷凝成液体，从而实现与乙醇的分离，而仅仅通过一次冷凝，分离后的乙醇中仍留有较多的水，分离效果不好。

例如，在中国专利文献上公开的“一种新型乙醇回收蒸馏塔”，其公告号为CN207980471U，包括蒸馏塔，其不足之处在于，乙醇的水溶液在进入蒸馏塔后，经过一次冷凝分离即将乙醇回收，导致分离的效果不好，得到的乙醇浓度不够高。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中，蒸馏塔在分离乙醇的过程中，只经过一次冷凝分离就将乙醇回收，导致分离的效果不好，得到乙醇浓度不够高的问题，提供一种乙醇制备提纯系统，可以对乙醇和水的混合物进行多次循环提纯，从而得到浓度更高的乙醇。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明，一种乙醇制备提纯系统，包括蒸馏塔，所述蒸馏塔上设有用于通入乙醇和水的共沸气体的进料口和用于回收高纯度乙醇的出料口，蒸馏塔内还设有用于将共沸气体中的水冷凝的水冷凝通道，所述蒸馏塔包括位于蒸馏塔顶部的塔顶，所述水冷凝通道的上方设有与塔顶相连的乙醇气体通道，所述塔顶还连接有乙醇冷凝通道，所述乙醇冷凝通道的底部连接有乙醇出料通道，所述出料口与所述乙醇出料通道相连，所述乙醇出料通道上设有回流口，所述回流口连接所述乙醇出料通道和位于蒸馏塔内的乙醇回流通道，所述出料口和回流口上均设有阀门，所述乙醇回流通道下部设有二次共沸室，所述二次共沸室与所述水冷凝通道连通。

所述乙醇和水的共沸气体在进入蒸馏塔后进入水冷凝通道，通过将所述水冷凝通道内的温度控制在乙醇的沸点与水的沸点之间，即可使共沸气体中的水冷凝出来，并与乙醇进行分离，分离后的乙醇气体在乙醇气体通道内继续上升，经过塔顶后进入乙醇冷凝通道，通过将乙醇冷凝通道内的温度控制在乙醇的沸点之下，即可收集到提纯后的乙醇溶液，提纯后的乙醇溶液会进入乙醇出料通道，若此时乙醇溶液中乙醇的浓度没有达到生产的要求，则出料口处的阀门关闭，回流口处的阀门打开，乙醇容易通过乙醇回流通道进入二次共沸室，在二次共沸室内溶液继续共沸并且在水冷凝通道中进一步分离出水，从而使乙醇的浓度进一步提高，直到乙醇出料通道内的乙醇浓度达到了生产的要求后，所述出料口处的阀门会开启，而所述回流口处的阀门会关闭，从而收集到高浓度的乙醇。

作为优选，所述进料口与水冷凝通道之间连接有共沸气体通道，所述共沸气体通道与所述乙醇回流通道形成复合通道；所述共沸气体通道内为需要在水冷凝通道内降温的共沸气体，而乙醇回流通道内为需要在二次共沸室内升温的乙醇溶液，通过将这两者形成复合通道可以使共沸气体与乙醇溶液进行热量交换，从而使共沸气体进行预降温，使乙醇溶液进行预升温，从而节省冷凝与加热时所需的能量和时间，使装置整体的生产效率更高，成本更低。

作为优选，所述复合通道包括内层管道和套在所述内层管道外侧的外层管道，所述内层管道内为所述乙醇回流通道，所述外层管道与内侧管道之间的部分为共沸气体通道；共沸气体和乙醇溶液可以在所述内层管道处进行热量交换。

作为优选，所述复合通道包括用隔层隔开的第一腔体和第二腔体，所述第一腔体内为所述乙醇回流通道，所述第二腔体内为所述共沸气体通道；共沸气体和乙醇溶液可以在所述隔层处进行热量交换。

作为优选，所述水冷凝通道与所述乙醇气体通道之间设有气液分离室，所述气液分离室下部的外圈设有集水槽，所述集水槽上连接有排水口，所述气液分离室上方设有分离转盘；水和乙醇蒸气的气液混合物在上升的过程中会经过所述分离转盘，而液滴遇到分离转盘后会在离心力的作用下被甩向外圈并落入到集水槽中，而集水槽中的水可以从排水口中排出，从而使蒸馏塔内的水的总量不断减少，实现乙醇不断提纯的目的。

作为优选，所述分离转盘的下侧面上设有若干个周向均布的汇流槽，所述汇流槽的长度方向为分离转盘下侧面的径向，所述汇流槽可以使分离转盘上的小液滴汇聚成大液滴，从而更好地被甩到集水槽中。

作为优选，所述分离转盘上还设有若干个周向均布的风叶，当气液混合物上升的过程中，会经过所述风叶，并带动所述风叶转动，从而使分离转盘整体转动，从而为分离转盘上的液滴提供离心力。

作为优选，所述气液分离室内还安装有用于带动所述分离转盘转动的传动齿轮，所述分离转盘上设有与所述传动齿轮啮合的传动齿；当气液分离室内的气压较小时，气液混合物上升时不足以推动所述分离转盘转动，可以通过所述传动齿轮带动所述分离转盘转动；当分离转盘在传动齿轮的传动作用下转动时，所述风叶可以起到带动气体流动的作用，使气液分离室内的气体流向乙醇气体通道，并使气液分离室内的液滴更好地附在分离转盘的下侧面。

作为优选，乙醇出料通道内设有压力传感器；所述压力传感器可以检测乙醇出料通道内的压力，当乙醇浓度提高时，其密度会下降，从而使乙醇出料通道内的压力减小，通过所述压力传感器可以判断乙醇出料通道内的乙醇浓度，当乙醇浓度达到生产所需的值时，可以控制出料口处的阀门打开。

因此，本发明具有如下有益效果：（1）可以使乙醇在蒸馏塔内不断循环地蒸馏提纯，从而获得浓度更高的乙醇溶液；（2）可以通过乙醇溶液和共沸气体的热量交换来节省装置的能量，提高生产效率；（3）可以通过分离转盘方便地将水滴和乙醇蒸气进行分离；（4）可以方便地检测得到的乙醇的浓度并根据乙醇浓度来控制出料口和回流口的开关。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图。

图2是本发明分离转盘的一种结构示意图。

图3是本发明实施例一中的复合通道的一种截面示意图。

图4是本发明实施例二中的复合通道的一种截面示意图。

图中：1、蒸馏塔 2、二次共沸室 3、加热丝 4、填料 5、水冷凝通道 6、复合通道 7、内层管道 8、外层管道 9、乙醇回流通道 10、共沸气体通道 11、进料口 13、回流口 14、气液分离室 15、集水槽 16、排水口 17、分离转盘 18、传动齿轮 19、传动齿 20、电机 21、汇流槽 22、风叶 23、温度传感器 24、分离室加热丝 25、乙醇气体通道 26、塔顶 27、乙醇冷凝通道 28、流道 29、进口 30、出口 31、乙醇出料通道32、压力传感器 33、出料口 34、阀门 35、隔层 36、第一腔体 37、第二腔体。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

实施例一，如图1-3所示，一种乙醇制备提纯系统，包括蒸馏塔1，所述蒸馏塔的下部设有二次共沸室2，所述二次共沸室内设有加热丝3，所述二次共沸室的底部设有填料4，所述二次共沸室的上部连接有水冷凝通道5，所述水冷凝通道为位于蒸馏塔中间的竖直方向的通道；所述水冷凝通道外绕有螺旋型的复合通道6，所述复合通道包括内层管道7和套在所述内层管道外侧的外层管道8，所述内层管道内为所述乙醇回流通道9，所述外层管道与内侧管道之间的部分为共沸气体通道10，所述共沸气体通道的下端连接用于向蒸馏塔内加入水与乙醇的共沸气体的进料口11，所述进料口与位于蒸馏塔外的共沸室相连，所述共沸气体通道的上端连接水冷凝通道的上部；所述乙醇回流通道的下端与所述二次共沸室相连，所述乙醇回流通道的上端设有回流口13；所述水冷凝通道的上方连接气液分离室14，所述气液分离室的下部的外圈设有集水槽15，所述集水槽上连接有排水口16，所述气液分离室上方设有用于将液滴甩向集水槽的分离转盘17，所述气液分离室内还安装有用于带动所述分离转盘转动的传动齿轮18，所述分离转盘上设有与所述传动齿轮啮合的传动齿19，所述传动齿轮由位于蒸馏塔外的电机20带动转动，所述分离转盘的下侧面由内向外高度逐渐降低，所述分离转盘的下侧面上还设有若干个周向均布的汇流槽21，所述汇流槽的长度方向为分离转盘下侧面的径向，所述分离转盘上还设有若干个周向均布的风叶22，所述风叶与风扇的扇叶结构相同，当风叶受到气流的压力时，可以带动分离转盘进行转动，而当分离转盘在电机的带动下主动转动时，所述风叶可以形成某个方向的气流；所述气液分离室还设有用于检测温度的温度传感器23和分离室加热丝24；所述气液分离室的上方连接有乙醇气体通道25，所述乙醇气体通道的上方与蒸馏塔的塔顶26相连，所述塔顶上还连接有乙醇冷凝通道27，所述乙醇冷凝通道位于所述乙醇气体通道的外圈；所述乙醇冷凝通道内设有若干用于加入冷凝水的流道28，所述流道的进口29靠近乙醇冷凝通道的上部，所述流道的出口30靠近乙醇冷凝通道的下部；所述乙醇冷凝通道的下部还连接有乙醇出料通道31，所述乙醇出料通道内安装有压力传感器32，乙醇出料通道的下部还连接有出料口33和所述的回流口，所述出料口和回流口处均设有阀门34。

本装置在使用过程中；水和乙醇的共沸气体从所述进料口进入到所述共沸气体通道内，并与位于乙醇回流通道内的乙醇容易进行热量交换，温度降低，经过共沸气体通道后，共沸气体进入水冷凝通道并向上移动进入气液分离室，通过所述温度传感器和气液分离室内的加热丝将气液分离室内的温度控制78-83℃之间，共沸气体中的水分在该温度下会冷凝成小液滴，从而使气体变为气液混合物，通过所述电机和传动齿轮可以带动所述分离转盘转动，在分离转盘转动的过程中，所述风叶可以形成从下往上的气流，从而使小液滴会吸附在所述分离转盘的下侧，并在汇流槽中汇流成大液滴，并在离心力的作用下被甩向集水槽，集水槽中的水可以通过排水口排出；而当气液分离室内气压较大时，气液混合物会向上产生较大的冲击力，该冲击力可以通过风叶带动分离转盘转动，无需通过电机即可实现分离转盘转动，节省了能量；而经过气液分离后的乙醇气体在乙醇气体通道内继续上升，经过塔顶进入乙醇冷凝通道，所述乙醇冷凝通道内的乙醇气体与所述流道内的冷却水进行热量交换并冷凝为乙醇溶液，乙醇溶液进入乙醇出料通道，所述压力传感器可以检测乙醇出料通道内的压力来判断乙醇的浓度，若乙醇的浓度未达到生产所需的浓度，则控制出料口处的阀门处于关闭状态，而回流口处的阀门处于开启状态，从而使乙醇溶液流入乙醇回流通道中，乙醇回流通道中的乙醇溶液与共沸气体通道内的共沸气体发生气体交换，从而使温度升高，进入二次共沸室，在二次共沸室内加热丝的加热作用下，再次形成乙醇和水的共沸气体并进入水冷凝通道中，从而实现循环提纯；当压力传感器内检测到的压力对应的乙醇浓度达到所需的值时，所述出料口处的阀门打开，回流口处的阀门关闭，从而得到高纯度的乙醇溶液。

实施例二：如图4所示，本实施例与实施例一的区别在于，所述复合通道包括用隔层35隔开的第一腔体36和第二腔体37，所述第一腔体内为所述乙醇回流通道，所述第二腔体内为所述共沸气体通道。

Claims (9)

1.一种乙醇制备提纯系统，包括蒸馏塔，所述蒸馏塔上设有用于通入乙醇和水的共沸气体的进料口和用于回收高纯度乙醇的出料口，蒸馏塔内还设有用于将共沸气体中的水冷凝的水冷凝通道，其特征是，所述蒸馏塔包括位于蒸馏塔顶部的塔顶，所述水冷凝通道的上方设有与塔顶相连的乙醇气体通道，所述塔顶还连接有乙醇冷凝通道，所述乙醇冷凝通道的底部连接有乙醇出料通道，所述出料口与所述乙醇出料通道相连，所述乙醇出料通道上设有回流口，所述回流口连接所述乙醇出料通道和位于蒸馏塔内的乙醇回流通道，所述出料口和回流口上均设有阀门，所述乙醇回流通道下部设有二次共沸室，所述二次共沸室与所述水冷凝通道连通。

2.根据权利要求1所述的一种乙醇制备提纯系统，其特征是，所述进料口与水冷凝通道之间连接有共沸气体通道，所述共沸气体通道与所述乙醇回流通道形成复合通道。

3.根据权利要求2所述的一种乙醇制备提纯系统，其特征是，所述复合通道包括内层管道和套在所述内层管道外侧的外层管道，所述内层管道内为所述乙醇回流通道，所述外层管道与内侧管道之间的部分为共沸气体通道。

4.根据权利要求2所述的一种乙醇制备提纯系统，其特征是，所述复合通道包括用隔层隔开的第一腔体和第二腔体，所述第一腔体内为所述乙醇回流通道，所述第二腔体内为所述共沸气体通道。

5.根据权利要求1所述的一种乙醇制备提纯系统，其特征是，所述水冷凝通道与所述乙醇气体通道之间设有气液分离室，所述气液分离室下部的外圈设有集水槽，所述集水槽上连接有排水口，所述气液分离室上方设有分离转盘。

6.根据权利要求5所述的一种乙醇制备提纯系统，其特征是，所述分离转盘的下侧面上设有若干个周向均布的汇流槽，所述汇流槽的长度方向为分离转盘下侧面的径向。

7.根据权利要求5所述的一种乙醇制备提纯系统，其特征是，所述分离转盘上还设有若干个周向均布的风叶。

8.根据权利要求7所述的一种乙醇制备提纯系统，其特征是，所述气液分离室内还安装有用于带动所述分离转盘转动的传动齿轮，所述分离转盘上设有与所述传动齿轮啮合的传动齿。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的一种乙醇制备提纯系统，其特征是，所述乙醇出料通道内设有压力传感器。

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