CN203829677U - 一种纤维乙醇四塔蒸馏装置 - Google Patents

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李洪亮
陈俊英
马晓建
王根灿
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Abstract

一种纤维乙醇四塔蒸馏装置,属于生物质能源技术领域,包括第一粗馏塔、第二粗馏塔、第一精馏塔和第二精馏塔,第一粗馏塔和第一精馏塔底部物料出口均分为两路,一路经换热器与自身塔釜循环进口相连,一路经换热器后与沼气工段管道相连;第二粗馏塔底部物料出口分为两路,一路经换热器与自身塔釜循环进口相连,一路与第一粗馏塔下部的物料进口相连;第二精馏塔的底部物料出口分为两路,一路经换热器与第二精馏塔塔釜循环进口相连,一路与第一精馏塔下部的物料进口相连。本实用新型最大的优势在于热与水得到充分地循环利用,达到了节能、节水、减排的目的。

Description

—种纤维乙醇四塔蒸馏装置
技术领域
[0001] 本实用新型属于生物质能源技术领域,具体涉及一种纤维乙醇的蒸馏装置。
背景技术
[0002] 纤维乙醇是目前需要大力推广的第二代生物质能源。纤维素制乙醇是将农林废弃物中的纤维素水解为单糖,然后再将单糖发酵得到乙醇称之为纤维乙醇。由于农林废弃物中含有大量的木质素,按现有的酶解技术所得糖的浓度只有10% (w/w)左右,发酵所得乙醇浓度也只有4% (w/w)左右。在蒸馏过程需要投入更多能量,是谷物或薯类乙醇的3倍以上,这也是造成纤维乙醇生产成本高的主要原因,为此,降低纤维乙醇生产过程的能量消耗是有效降低生产成本的途径之一。
发明内容
[0003] 本实用新型目的在于提供了一种能够充分利用热能的四塔纤维乙醇的蒸馏装置。
[0004] 基于上述目的,本实用新型采取了如下技术方案:一种纤维乙醇四塔蒸馏装置,包括原料罐、第一粗馏塔、第二粗馏塔、第一精馏塔和第二精馏塔,各粗馏塔与精馏塔上均设有物料进口、顶气出口和釜液出口,原料罐通过管道与第一换热器的吸热流体入口相连,第一换热器的吸热流体出口分为两路,一路与第一粗馏塔的物料进口相连,一路经过第二换热器的吸热流体管路后与第二粗馏塔的物料进口相连;第一粗馏塔的釜液出口通过三通管连接两路支管,一路支管与第三换热器的吸热流体入口相连,第三换热器的吸热流体出口通过管道汇入第一粗馏塔,另一路支管外排;第一粗馏塔的顶气出口与第一换热器的放热流体入口相连,第一换热器的放热流体出口连入第一淡酒储罐;第二粗馏塔的釜液出口通过三通管连接两路支管,一路支管返回第一粗馏塔,另一路支管与第四换热器的吸热流体入口相连,第四换热器的吸热流体出口通过管道汇入第二粗馏塔;第二粗馏塔的顶气出口与第三换热器的放热流体入口相连,第三换热器的放热流体出口连入第二淡酒储罐;第一淡酒储罐通过管道与第五换热器的吸热流体入口相连,第五换热器的吸热流体出口与第一精馏塔的物料进口连通,第一精馏塔的釜液出口通过三通管连接两路支管,一路支管与第六换热器的吸热流体入口相连,第六换热器的吸热流体出口通过管道汇入第一精馏塔,另一路支管外排;第一精馏塔的顶气出口通过三通管连接两路支管,一路支管与第四换热器的放热流体入口相连,第四换热器的放热流体出口连入第一浓酒储罐,第一浓酒储罐通过管道连接第一精馏塔,另一路支管与第五换热器的放热流体入口连通,第五换热器的放热流体出口连入酒精产品储罐;第二淡酒储罐通过管道与第七换热器的吸热流体入口相连,第七换热器的吸热流体出口与第二精馏塔的物料进口连通,第二精馏塔的釜液出口通过三通管连接两路支管,一路支管与第八换热器的吸热流体入口相连,第八换热器的吸热流体出口通过管道汇入第二精馏塔,另一路支管通入第一精馏塔;第二精馏塔的顶气出口与第六换热器的放热流体入口相连,第六换热器的放热流体出口连入第二浓酒储罐,第二浓酒储罐通过三通管分别连接第一、第二精馏塔。
[0005] 从第一粗馏塔釜液出口分出的一路支管在外排前先与通过第二换热器的放热流体管路,然后外排至沼气工段。
[0006] 从第一精馏塔的釜液出口入口分出的一路支管在外排前先与通过第七换热器的放热流体管路,然后外排至沼气工段。
[0007] 所述第八换热器的放热流体入口连接锅炉蒸汽,其放热流体出口与锅炉相连,返回锅炉加热,循环利用。
[0008] 连接第一淡酒储罐与第五换热器的管道上、连接第二淡酒储罐与第七换热器的管道上、连接第一浓酒储罐与第一精馏塔的管道上、第二浓酒储罐与三通管之间均设有泵。
[0009] 所述第一粗馏塔和第二粗馏塔为板式塔,操作压力小于一个大气压。
[0010] 所述第一精馏塔和第二精馏塔为板式塔或填料塔。
[0011] 各塔间操作压力为第二精馏塔> 第一精馏塔 > 第二粗馏塔 > 第一粗馏塔。
[0012] 在本实用新型中,换热器、储罐、泵为常规设备。
[0013] 本实用新型最大的优势在于热与水得到充分地循环利用,达到了节能、节水、减排的目的。具体而言,其有益效果为:
[0014] (I)塔顶气相介质的冷凝热量被有效利用。第一粗馏塔的顶气热量被用来加热原料罐中的发酵醪,第二粗馏塔、第一精馏塔和第二精馏塔的顶气分别作为第三换热器、第四换热器、第六换热器的热源为第一粗馏塔、第二粗馏塔和第一精馏塔补热,其中第一精馏塔的顶气还被用于加热自身的进料,供热的同时顶气本身得到冷凝后进入酒精产品储罐,有助于存储。
[0015] (2)各塔釜液中的热量被充分利用。第一粗馏塔的釜液被用来加热第二粗馏塔的进料,第一精馏塔的釜液被用来加热第二精馏塔的进料;第二粗馏塔的釜液直接送至第一粗馏塔,第二精馏塔的釜液直接送至第一精馏塔,利用各塔之间压力不同,使物料进行闪蒸,有效利用了料液中的余热。
[0016] (3)由于生产中的物料被用作加热或冷却介质,实现了物料能量的回收再利用;同时,生产中不需要冷却水,大大减少了用水量,仅在第二精馏塔釜液加热时用到了蒸汽,蒸汽冷凝后的水返回锅炉,达到了节水目的。
[0017] (4)外排釜液中含有大量有机质并蓄有余热,输送至沼气工段实现了能量与资源的充分利用。
附图说明
[0018] 图1是本实用新型的结构示意图,图中:1_粗馏塔,2-精馏塔,3-换热器,4-泵,
5-淡酒储罐,6-浓酒储罐,7-酒精产品储罐,8-原料罐,9-锅炉。
[0019] 图2是本实用新型的工作流程图。
[0020]
具体实施方式
[0021] 一种纤维乙醇四塔蒸馏装置,如图1所示,包括原料罐8、第一粗馏塔1-1、第二粗馏塔1-2、第一精馏塔2-1和第二精馏塔2-2,各粗馏塔与精馏塔上均设有物料进口、顶气出口和釜液出口,原料罐8通过管道与第一换热器3-1的吸热流体入口相连,第一换热器3-1的吸热流体出口分为两路,一路与第一粗馏塔1-1的物料进口相连,一路经过第二换热器3-2的吸热流体管路后与第二粗馏塔1-2的物料进口相连;第一粗馏塔1-1的釜液出口通过三通管连接两路支管,一路支管与第三换热器3-3的吸热流体入口相连,第三换热器3-3的吸热流体出口通过管道汇入第一粗馏塔1-1,另一路支管外排与第二换热器3-2的放热流体管路连通,釜液经热交换后外排至沼气工段;第一粗馏塔1-1的顶气出口与第一换热器3-1的放热流体入口相连,第一换热器3-1的放热流体出口连入第一淡酒储罐5-1 ;第二粗馏塔1-2的釜液出口通过三通管连接两路支管,一路支管返回第一粗馏塔1-1,另一路支管与第四换热器3-4的吸热流体入口相连,第四换热器3-4的吸热流体出口通过管道汇入第二粗馏塔1-2 ;第二粗馏塔1-2的顶气出口与第三换热器3-3的放热流体入口相连,第三换热器3-3的放热流体出口连入第二淡酒储罐5-2。
[0022] 第一淡酒储罐5-1通过管道与第五换热器3-5的吸热流体入口相连,第五换热器3-5的吸热流体出口与第一精馏塔2-1的物料进口连通,第一精馏塔2-1的釜液出口通过三通管连接两路支管,一路支管与第六换热器3-6的吸热流体入口相连,第六换热器3-6的吸热流体出口通过管道汇入第一精馏塔2-1,另一路支管与第七换热器3-7的放热流体管路连通,釜液经热交换后外排至沼气工段。
[0023] 第一精馏塔2-1的顶气出口通过三通管连接两路支管,一路支管与第四换热器3-4的放热流体入口相连,第四换热器3-4的放热流体出口连入第一浓酒储罐6-1,第一浓酒储罐6-1通过管道连接第一精馏塔2-1,另一路支管与第五换热器3-5的放热流体入口连通,第五换热器3-5的放热流体出口连入酒精产品储罐7 ;第二淡酒储罐5-2通过管道与第七换热器3-7的吸热流体入口相连,第七换热器3-7的吸热流体出口与第二精馏塔2-2的物料进口连通,第二精馏塔2-2的釜液出口通过三通管连接两路支管,一路支管与第八换热器3-8的吸热流体入口相连,第八换热器3-8的吸热流体出口通过管道汇入第二精馏塔2-2,另一路支管通入第一精馏塔2-1 ;第二精馏塔2-2的顶气出口与第六换热器3-6的放热流体入口相连,第六换热器3-6的放热流体出口连入第二浓酒储罐6-2,第二浓酒储罐6-2通过三通管分别连接第一精馏塔2-1和第二精馏塔2-2。
[0024] 第八换热器3-8的放热流体入口连接锅炉9蒸汽,其放热流体出口与锅炉9相连。也即是说蒸汽进入第八换热器3-8后放热,被冷凝后返回锅炉9中,被加热后重新形成蒸汽,如此循环。
[0025] 连接第一淡酒储罐5-1与第五换热器3-5的管道上、连接第二淡酒储罐5-2与第七换热器3-7的管道上、连接第一浓酒储罐6-1与第一精馏塔2-1的管道上、第二浓酒储罐
6-2与三通管之间均设有泵4。
[0026] 第一粗馏塔1-1和第二粗馏塔1-2为板式塔,操作压力小于一个大气压;第一精馏塔2-1和第二精馏塔2-2为板式塔或填料塔;各塔间操作压力为第二精馏塔2-2 >第一精馏塔2-1 >第二粗馏塔1-2 >第一粗馏塔1-1。
[0027] 上述装置的工作流程如图2所示,盛装在原料罐8中的发酵醪经第一换热器3-1预热后一部分直接进入第一粗馏塔1-2进行蒸馏,另一部分经第二换热器3-2进一步预热后作为第二粗馏塔1-2的进料。第一粗馏塔1-2的釜液一部分经第三换热器3-3加热再沸后返回第一粗馏塔1-2,另一部分为第二换热器3-2供热后外排至沼气工段;第一粗馏塔
1-1的顶气为第一换热器3-1供热后进入第一淡酒储罐5-1。第二粗馏塔1-2的釜液亦分成两路,一路经第四换热器3-4加热再沸后返回第二粗馏塔1-2,另一路返回第一粗馏塔1-1 ;第二粗馏塔1-2的顶气为第三换热器3-3供热后进入第二淡酒储罐5-2。
[0028] 储存在第一淡酒储罐5-1中的淡酒泵4送至第五换热器3-5,被加热后作为第一精馏塔2-1的进料;第一精馏塔2-1的釜液一部分经第六换热器3-6加热再沸后返回第一精馏塔2-1,另一部分为第七换热器3-7供热后外排至沼气工段;第一精馏塔2-1的顶气亦分成两路,一路为第五换热器3-5供热,为第一精馏塔2-1的进料预热后成为酒精产品,储存在酒精产品储罐7,另一路为第四换热器3-4供热后形成浓酒,暂存在第一浓酒储罐6-1内,然后泵4送至第一精馏塔2-1,补给第一精馏塔2-1的酒精浓度。
[0029] 储存在第二淡酒储罐5-2中的淡酒经泵4送至第七换热器3-7,被预热后作为第二精馏塔2-2的进料;第二精馏塔2-2的釜液一部分经第八换热器3-8加热后发回第二精馏塔2-2,另一部分进入第一精馏塔中2-1循环;第二精馏塔2-2的顶气为第六换热器3-6供热后进入第二浓酒储6-2罐暂存,一部分被泵4送至第一精馏塔2-1,一部分被泵送至第二精馏塔2-2。
[0030] 各换热器中,仅有第八换热器3-8需要外界供热(锅炉蒸汽),其他均为系统内循环所产生的热交换。

Claims (8)

1.一种纤维乙醇四塔蒸馏装置,包括原料罐、第一粗馏塔、第二粗馏塔、第一精馏塔和第二精馏塔,各粗馏塔与精馏塔上均设有物料进口、顶气出口和釜液出口,其特征在于,原料罐通过管道与第一换热器的吸热流体入口相连,第一换热器的吸热流体出口分为两路,一路与第一粗馏塔的物料进口相连,一路经过第二换热器的吸热流体管路后与第二粗馏塔的物料进口相连;第一粗馏塔的釜液出口通过三通管连接两路支管,一路支管与第三换热器的吸热流体入口相连,第三换热器的吸热流体出口通过管道汇入第一粗馏塔,另一路支管外排;第一粗馏塔的顶气出口与第一换热器的放热流体入口相连,第一换热器的放热流体出口连入第一淡酒储罐;第二粗馏塔的釜液出口通过三通管连接两路支管,一路支管返回第一粗馏塔,另一路支管与第四换热器的吸热流体入口相连,第四换热器的吸热流体出口通过管道汇入第二粗馏塔;第二粗馏塔的顶气出口与第三换热器的放热流体入口相连,第三换热器的放热流体出口连入第二淡酒储罐;第一淡酒储罐通过管道与第五换热器的吸热流体入口相连,第五换热器的吸热流体出口与第一精馏塔的物料进口连通,第一精馏塔的釜液出口通过三通管连接两路支管,一路支管与第六换热器的吸热流体入口相连,第六换热器的吸热流体出口通过管道汇入第一精馏塔,另一路支管外排;第一精馏塔的顶气出口通过三通管连接两路支管,一路支管与第四换热器的放热流体入口相连,第四换热器的放热流体出口连入第一浓酒储罐,第一浓酒储罐通过管道连接第一精馏塔,另一路支管与第五换热器的放热流体入口连通,第五换热器的放热流体出口连入酒精产品储罐;第二淡酒储罐通过管道与第七换热器的吸热流体入口相连,第七换热器的吸热流体出口与第二精馏塔的物料进口连通,第二精馏塔的釜液出口通过三通管连接两路支管,一路支管与第八换热器的吸热流体入口相连,第八换热器的吸热流体出口通过管道汇入第二精馏塔,另一路支管通入第一精馏塔;第二精懼塔的顶气出口与第六换热器的放热流体入口相连,第六换热器的放热流体出口连入第二浓酒储罐,第二浓酒储罐通过三通管分别连接第一、第二精馏塔。
2.如权利要求1所述的纤维乙醇四塔蒸馏装置,其特征在于,从第一粗馏塔釜液出口分出的一路支管在外排前先与通过第二换热器的放热流体管路,然后外排至沼气工段。
3.如权利要求1所述的纤维乙醇四塔蒸馏装置,其特征在于,从第一精馏塔的釜液出口入口分出的一路支管在外排前先与通过第七换热器的放热流体管路,然后外排至沼气工段。
4.如权利要求1所述的纤维乙醇四塔蒸馏装置,其特征在于,所述第八换热器的放热流体入口连接锅炉蒸汽,其放热流体出口与锅炉相连。
5.如权利要求1-4任一所述的纤维乙醇四塔蒸馏装置,其特征在于,连接第一淡酒储罐与第五换热器的管道上、连接第二淡酒储罐与第七换热器的管道上、连接第一浓酒储罐与第一精馏塔的管道上、第二浓酒储罐与三通管之间均设有泵。
6.如权利要求5所述一种纤维乙醇四塔蒸馏装置,其特征在于,所述第一粗馏塔和第二粗馏塔为板式塔,操作压力小于一个大气压。
7.如权利要求6所述一种纤维乙醇四塔蒸馏装置,其特征在于,所述第一精馏塔和第二精馏塔为板式塔或填料塔。
8.如权利要求7所述一种纤维乙醇四塔蒸馏装置,其特征在于,各塔间操作压力为第二精馏塔>第一精馏塔>第二粗馏塔>第一粗馏塔。
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