CN213313414U - 粗馏塔 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种粗馏塔，包括：筒体，筒体包括上封头、下封头以及连接在上封头和下封头中间的主体部分，其中，主体部分的内部由上到下依次设置有上塔板层、料液分布器以及下填料层，料液分布器还通过料液进口与发酵醪液清液输入口连通，其中，筒体还设置有加热蒸汽进口，加热蒸汽进口位于下填料层下方。本实用新型的目的在于提供一种能够蒸馏薯类发酵醪液清液的用于薯类发酵醪液清液的粗馏塔。

Description

粗馏塔

技术领域

本实用新型涉及蒸馏设备技术领域，更具体而言，涉及一种粗馏塔。

背景技术

以淀粉质为原料生产乙醇或燃料乙醇，其生产过程中都存在一个重要的生产环节，就是需要将发酵成熟醪液中含有的乙醇提取纯化出来的蒸馏过程，在蒸馏过程中，成熟发酵醪液经过预热后，送入的第一个蒸馏装置就是粗馏塔设备。为此，在乙醇蒸馏的整个装置中，粗馏塔的重要性也就不言而喻了。

传统的乙醇生产大多是以玉米、小麦、薯类等淀粉质为原料，经过原料粉碎、液糖化、乙醇发酵等过程，发酵结束后的成熟发酵醪液中都含有固性物酒糟成分，传统做法是将该成熟发酵醪液经预热后直接送入蒸馏装置中的第一个蒸馏设备----粗馏塔中，开始对成熟发酵醪液中含有的乙醇进行粗提纯纯化过程，所采用的粗馏塔通常也都是板式塔，如较常用的筛板塔、泡罩塔、浮阀塔等等，也有采用改进型塔板结构的，如为了提高板式塔的生产能力，将泡罩塔板的泡罩由无缝泡罩改成有缝泡罩，但总而言之，以往无论怎样对塔板结构进行改进，其传统的乙醇蒸馏装置中的粗馏塔都是以板式塔结构为主。目前，以薯类为原料生产乙醇的蒸馏装置中，其粗馏塔也是采用板式塔结构，尚未见到采用填料塔结构或其它复合式塔内构件结构的粗馏塔设备。

实践证明，传统乙醇蒸馏装置中的粗馏塔设备在对含有固性物酒糟成分的成熟发酵醪液进行粗馏过程中，存在以下不足：一方面固性物酒糟成分容易堵塞粗馏塔塔板，也极易造成粗馏塔内部塔板和构件结垢，增加塔内置构件的维护量和维护成本，影响粗馏塔的蒸馏效率和设备的使用寿命；另一方面，由于成熟发酵醪液中含有固性物酒糟成分，相应会增加粗馏塔塔板间的压力降，进而增加蒸馏装置系统的热能及动能消耗。

实用新型内容

针对相关技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种能够蒸馏薯类发酵醪液清液的用于薯类发酵醪液清液的粗馏塔。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种粗馏塔，包括：筒体，筒体包括上封头、下封头以及连接在上封头和下封头中间的主体部分，其中，主体部分的内部由上到下依次设置有上塔板层、料液分布器以及下填料层，料液分布器还通过料液进口与发酵醪液清液输入口连通，其中，筒体还设置有加热蒸汽进口，加热蒸汽进口位于下填料层下方。

根据本实用新型的一个实施例，上封头上设置有蒸汽出口，蒸汽出口与精馏塔连通。

根据本实用新型的一个实施例，主体的上部还设置有回流液进口，回流液进口与蒸汽出口连通。

根据本实用新型的一个实施例，主体内还设置有底部支撑板，下填料层设置在底部支撑板上方，并且，加热蒸汽进口设置在底部支撑板下方。

根据本实用新型的一个实施例，上塔板层包括泡罩塔板。

根据本实用新型的一个实施例，上塔板层的高度为筒体的高度的1/2至2/3。

根据本实用新型的一个实施例，下填料层包括多个间隔设置的填料层和支撑板。

根据本实用新型的一个实施例，加热蒸汽进口与精馏塔连通。

根据本实用新型的一个实施例，下填料层的高度为筒体的高度的1/3至1/2。

根据本实用新型的一个实施例，下封头设置有废清液出口。

本实用新型的有益技术效果在于：

本实用新型的粗馏塔筒体内采用上下不同的塔内置构件的结构设计，可以用于蒸馏成熟发酵醪液清液，由于薯类原料乙醇成熟发酵醪液经过压滤脱除其中所含的固性物酒糟成分后，不含固性物酒糟成分的成熟发酵醪液清液粘度会大大降低，乙醇含量较含固性物酒糟成分的成熟发酵醪液会有所提高，为此，对不含固性物酒糟成分的成熟发酵醪液清液进行粗提纯蒸馏，采用下部为填料层的粗馏塔进行蒸馏操作，具有生产能力大、塔层压降低、汽液传质传热接触面积大且效果好、操作弹性大、塔层不堵塞、操作稳定性好、大大降低塔的维护量而延长塔内置构件的使用寿命等优势；而筒体内的上部设置有上塔板层，该上塔板层也具有压力降较低、操作弹性较大、生产能力大、稳定性较好、使用寿命长和塔板不易堵塞和结垢、塔内置构件维护量少和维护成本低、塔内置构件制造成本低等特点，这样可有效降低粗馏塔筒体内置构件的制造成本；另外，发酵醪液清液可以从筒体内的料液分布器均匀分布在下面的下填料层上；并且，由于成熟发酵醪液清液中已不含固性物酒糟成分，所以，可以改变传统乙醇成熟发酵醪液中含有固性物酒糟成分的粗馏塔纯塔板式内置构件结构设计，采用更符合于生产实际又节能降耗的乙醇蒸馏粗馏塔塔内置构件的结构设计，具有一定的现实意义。

附图说明

图1是根据本实用新型一个实施例粗馏塔的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本实用新型的实施例进行详细描述。

如图1所示，本实用新型的一个实施例提供了一种用于薯类发酵醪液清液的粗馏塔。该粗馏塔包括：筒体1，筒体1包括上封头2、下封头3以及连接在上封头2和下封头3中间的主体部分，其中，主体部分的内部由上到下依次设置有上塔板层4、料液分布器6以及下填料层5，料液分布器6还通过料液进口7与发酵醪液清液输入口连通，其中，筒体1还设置有加热蒸汽进口8，加热蒸汽进口8位于下填料层5下方。

上述实施例涉及的粗馏塔适合于对薯类发酵醪液清液进行蒸馏，以至少实现薯类发酵醪液清液粗提取纯化阶段不堵塞塔内构件、塔内构件少结垢或不结垢、降低设备维护成本、提高设备使用寿命、提高设备的蒸馏效率、节能降耗并能满足生产条件需要等目的。

另外，本实用新型的粗馏塔筒体1内采用上下不同的塔内置构件的结构设计，可以用于蒸馏成熟发酵醪液清液，由于薯类原料乙醇成熟发酵醪液经过压滤脱除其中所含的固性物酒糟成分后，不含固性物酒糟成分的成熟发酵醪液清液粘度会大大降低，乙醇含量较含固性物酒糟成分的成熟发酵醪液会有所提高，为此，对不含固性物酒糟成分的成熟发酵醪液清液进行粗提纯蒸馏，采用下部为下填料层5的粗馏塔进行蒸馏操作，具有生产能力大、塔层压降低、汽液传质传热接触面积大且效果好、操作弹性大、塔层不堵塞、操作稳定性好、大大降低塔的维护量而延长塔内置构件的使用寿命等优势；而筒体内的上部设置有上塔板层4，该上塔板层4也具有压力降较低、操作弹性较大、生产能力大、稳定性较好、使用寿命长和塔板不易堵塞和结垢、塔内置构件维护量少和维护成本低、塔内置构件制造成本低等特点，这样可有效降低粗馏塔筒体1内置构件的制造成本；另外，发酵醪液清液可以从筒体1内的料液分布器6均匀分布在下面的下填料层5上；并且，由于成熟发酵醪液清液中已不含固性物酒糟成分，所以，可以改变传统乙醇成熟发酵醪液中含有固性物酒糟成分的粗馏塔纯塔板式内置构件结构设计，采用更符合于生产实际又节能降耗的乙醇蒸馏粗馏塔塔内置构件的结构设计，具有一定的现实意义。

进一步地，在一个实施例中，料液分布器6的上方还设置有消泡装置(未示出)。成熟发酵醪液清液从筒体内的料液分布器6均匀分布在下面的下填料层5上，并顺着下填料层5的表面向下流动，此过程与塔底部上升的加热蒸汽进行传质和热量交换，成熟发酵醪液清液中如乙醇等低沸点成分在传质传热过程中被不断汽化，随塔底上升的蒸汽一起沿筒体1内下填料层5的缝隙向塔顶部运动，最后从料液分布器6外的空隙和消泡装置穿过后进入上塔板层4，此时筒体内上部的上塔板层4上已经不含成熟发酵醪液清液，而沿上塔板层4向下流动的液体为塔顶排出的蒸汽经冷凝后再返回塔内的回流液，上塔板层4的每一塔板层上向下流动的回流液与塔底上升的含有一定量乙醇等低沸点成分的蒸汽都进行传质和热能的交换，使得穿过每一塔板层的蒸汽中含有的低沸点成分(如乙醇等)的含量越来越高，当蒸汽通过筒体内最上面的一层上塔板层4时，该蒸汽中的乙醇等低沸点成分的含量已达到最高，可排出送入下道工序；为此，在粗馏塔筒体1上部进行的主要是成熟发酵醪液清液中挥发出的低沸点成分的传质和热量交换过程，比较适合采用制造成本较低的板式塔结构设计。

根据本实用新型的一个实施例，上封头2上设置有蒸汽出口10，蒸汽出口10与精馏塔连通。

根据本实用新型的一个实施例，主体的上部还设置有回流液进口9，回流液进口9与蒸汽出口10连通。

根据本实用新型的一个实施例，主体内还设置有底部支撑板12，下填料层5设置在底部支撑板12上方，并且，加热蒸汽进口8设置在底部支撑板12下方。

根据本实用新型的一个实施例，上塔板层4包括泡罩塔板。或者，在另一个实施例中，上塔板层4也可以采用筛板、浮阀等结构的塔板式内置构件结构。

根据本实用新型的一个实施例，上塔板层4的高度为筒体1的高度的1/2至2/3。

根据本实用新型的一个实施例，下填料层5包括多个间隔设置的填料层和支撑板。

根据本实用新型的一个实施例，加热蒸汽进口8与精馏塔连通。

根据本实用新型的一个实施例，下填料层5的高度为筒体1的高度的1/3至1/2。应该可以理解，下填料层5的高度通常需要依据成熟发酵醪液清液的性质和筒体1内填料种类的不同通过核算来确定，本实用新型不局限于此。

根据一个实施例，下填料层5中的填料可采用：实体填料中的拉西环、螺旋环、波纹板、栅条填料等，也可采用网体填料中的θ网环、双层θ网环、压延孔环、网鞍填料等等。

根据本实用新型的一个实施例，下封头3设置有废清液出口11。

根据本实用新型的一个实施例，料液进口7设置在筒体1的中下部，料液进口7的位置设在筒体1内下填料层5的上部与上塔板层4最低一层塔板的下部之间，料液进口7与筒体1内的料液分布器6连接，料液分布器6设在筒体1内下填料层5的上部，在筒体1内料液分布器6的上面，需要安装消泡装置，消泡装置上面就是上塔板层4最低一层的塔板；从料液进口7进入筒体1内的料液经料液分布器6被均匀分布到塔内的下填料层5上，料液沿下填料层5的表面较均匀流下，与筒体1内底部上升的蒸汽进行传质和热能交换，使得料液中如乙醇等低沸点成分得到汽化后沿填料层的缝隙逆着料液流动方向向筒体1的上部运动，并从料液分布器6外的空隙和消泡装置穿过后进入上塔板层4，在穿过上塔板层4的每一层塔板的过程中与筒体1顶部返回塔内流过每一层塔板的回流液进行传质和热能交换，这样，使得自塔底上升到塔顶的蒸汽中的乙醇等低沸点成分的浓度逐渐提高，最后从粗馏塔上封头2的蒸汽出口10排出，直接送入精馏塔内继续进行乙醇的精制提纯。

在一个实施例中，为了促使进入粗馏塔内的成熟发酵醪液清液能够均匀分布在下填料层5的上面，避免料液偏流而影响传质和传热效果，也可将筒体1内下部的下填料层5由一段分为两段或三段布置，在每一段填料层的下面除了设有支撑板外，在支撑板的下面和下一段填料层的上部需要设料液分布器，这样会使进入筒体1内的料液在下填料层5表面的分布更为均匀，更有利于粗馏塔效率的提高和节能。

在一个实施例中，筒体1内的上部和下部采用不同的塔内置构件的结构设计，料液进口7的位置通常设在筒体1的下填料层5的最上面一段填料层的上部，与筒体1内的料液分布器6相连，在料液分布器6的上面设有消泡装置。如果筒体1内的下部采用两段或三段填料层设计，在第一段与第二段和第二段与第三段的填料层之间，仅需要设置料液分布器即可，不再需要在料液分布器上设置消泡装置。

进一步地，在一个实施例中，该新型粗馏塔可采用蒸馏装置中精馏塔塔底排出的部分高温废清液经塔底再沸器间接蒸汽加热所形成的蒸汽作为塔底的加热热源；也可以采用从粗馏塔下封头3的废清液出口11排出的部分废清液经塔底再沸器间接蒸汽加热所形成的蒸汽或采用直接蒸汽作为该新型粗馏塔塔底的加热热源。

如图1所示，是本实用新型一种适合薯类乙醇发酵清液蒸馏的新型粗馏塔结构示意图，其包括筒体1、上封头2、下封头3、上塔板层4、下填料层5、料液分布器6、料液进口7、加热蒸汽进口8、回流液进口9、上封头蒸汽出口10、下封头废清液出口11、支撑板12。其中，上塔板层4和下填料层5分别设置在筒体1内的上部和下部，并在筒体1内的上塔板层4与下填料层5的结合处留有一定的空间设有料液分布器6和消泡装置(图1中略)。

更进一步，沿筒体1的顶部至底部方向，依次设有回流液进口9、料液进口7和加热蒸汽进口8，也就是说，回流液进口9要高于料液进口7，料液进口7要高于加热蒸汽进口8；其中，回流液进口9设置在筒体1的顶部第一塔板层的上面，料液进口7设置在筒体1的中或偏下部，加热蒸汽进口8设置在筒体1的底部支撑板12的下面。上封头2和下封头3分别与筒体1的上部和下部连接，上封头2上设有蒸汽出口10，下封头3上设有废清液出口11。此外，从回流液进口9进入粗馏塔内的回流液为来自上封头2蒸汽出口10排出的部分蒸汽的冷凝液；而从加热蒸汽进口8送入塔内的加热蒸汽来自于整个蒸馏装置中的精馏塔塔底排出的部分高温废清液经再沸器间接蒸汽加热所形成的蒸汽。

结合图1，被预热的成熟发酵醪液清液从料液进口7送入粗馏塔内的料液分布器6中，经过料液分布器6将成熟发酵醪液清液均匀分布在填料层5的上面，料液沿填料层5的表面向塔底方向流动，与筒体1下部蒸汽进口8送入粗馏塔内向塔顶方向运动的加热蒸汽在填料层5的表面进行传质和热量交换，其中料液中沸点较低的如乙醇等易挥发性成分会不断地向蒸汽中聚集，并随蒸汽向粗馏塔的顶部运动，由于粗馏塔的下填料层5对沿其填料层缝隙上升的蒸汽产生的压降较低，也就说，粗馏塔塔底的加热蒸汽在通过下填料层5的过程中阻力较小，而与粗馏塔的下填料层5的表面向下流动的料液进行的传质和热能交换却非常充分。

塔底上升的蒸汽与粗馏塔下填料层5的表面向下流动的料液进行传质和热能交换并通过粗馏塔下填料层5的缝隙后，直接从料液分布器外的空隙和消泡装置中通过，进入粗馏塔上塔板层4继续向塔顶方向运动，此时进入上塔板层4中的含有一定量乙醇成分的蒸汽与沿着塔板层4向下流动的塔顶回流液继续进行传质和热量交换，使得塔顶回流液中含有的低沸点如乙醇等易挥发性成分会不断地向上升的蒸汽中聚集，使最后到达粗馏塔上封头2蒸汽出口10的蒸汽中的乙醇含量会稳定到一定的浓度水平，此时，取粗馏塔上封头2蒸汽出口10排出的部分蒸汽经冷却后的冷凝液作为粗馏塔稳定操作的回流液从回流液进口9送回塔内；而从粗馏塔上封头2蒸汽出口10排出的另一部分蒸汽可直接汽相送入精馏塔中继续进行乙醇的精制提纯操作。通过以上操作过程，即可实现该新型粗馏塔对薯类乙醇成熟发酵醪液清液中乙醇的粗提取纯化过程。

结合图1所示，在优选的实施例中，筒体1内的上塔板层4的塔板类型选用压降较低的泡罩塔板，具体选用哪种塔板类型可根据具体使用情况而定，本实用新型并不局限于此。

再次参照图1，在优选的实施例中，新型粗馏塔筒体1内的上塔板层4的总塔板层高度通常控制在筒体1高度的1/2或2/3左右，塔板与塔板之间的距离和塔板的数量通常可依据企业的乙醇生产能力、所采用的塔板类型、筒体1直径的大小等因素来具体计算后确定，如：乙醇生产能力为20t/d，塔板采用泡罩塔板，粗馏塔筒体1的直径为1500mm，上塔板层4的总塔板高度为筒体1高度的1/2，经初步计算，为了实现企业的乙醇生产能力，粗馏塔的塔板间距可设为300mm，总的泡罩塔板数可设计为10～11块。粗馏塔的上塔板4的高度具体设计为筒体1总高度的1/2还是2/3左右，要根据具体使用情况计算而定，本实用新型并不局限于此。

再次参照图1，在优选的实施例中，新型粗馏塔筒体1内的下填料层5的填料可采用玻璃纤维等规整填料，具体采用那种类型的填料可根据具体使用情况而定，本实用新型并不局限于此。

再次参照图1，在优选的实施例中，新型粗馏塔筒体1内的下填料层5的填料层高度通常控制在筒体1高度的1/2或1/3左右。粗馏塔筒体1内的下填料层5的高度具体设计为筒体1总高度的1/2还是1/3左右，要根据具体使用情况计算而定，本实用新型并不局限于此。

此外，如图1所示，在优选的实施例中筒体1的下填料层5可由一段分为两段或三段布置，在每一段填料层的下面除了设有支撑板外，在支撑板的下面和下一段填料层的上部都需要设料液分布器，这样会使进入筒体1内的料液在填料层表面的分布更为均匀，更有利于粗馏塔效率的提高和节能，具体将筒体1的下填料层5的填料层布置为几段，可根据具体使用情况而定，本实用新型并不局限于此。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种粗馏塔，其特征在于，包括：筒体(1)，所述筒体(1)包括上封头(2)、下封头(3)以及连接在所述上封头(2)和下封头(3)中间的主体部分，

其中，所述主体部分的内部由上到下依次设置有上塔板层(4)、料液分布器(6)以及下填料层(5)，所述料液分布器(6)还通过料液进口(7)与发酵醪液清液输入口连通，

其中，所述筒体(1)还设置有加热蒸汽进口(8)，所述加热蒸汽进口(8)位于所述下填料层(5)下方。

2.根据权利要求1所述的粗馏塔，其特征在于，所述上封头(2)上设置有蒸汽出口(10)，所述蒸汽出口(10)与精馏塔连通。

3.根据权利要求2所述的粗馏塔，其特征在于，所述主体的上部还设置有回流液进口(9)，所述回流液进口(9)与所述蒸汽出口(10)连通。

4.根据权利要求1所述的粗馏塔，其特征在于，所述主体内还设置有底部支撑板(12)，所述下填料层(5)设置在所述底部支撑板(12)上方，并且，所述加热蒸汽进口(8)设置在所述底部支撑板(12)下方。

5.根据权利要求1所述的粗馏塔，其特征在于，所述上塔板层(4)包括泡罩塔板。

6.根据权利要求1所述的粗馏塔，其特征在于，所述上塔板层(4)的高度为所述筒体(1)的高度的1/2至2/3。

7.根据权利要求1所述的粗馏塔，其特征在于，所述下填料层(5)包括多个间隔设置的填料层和支撑板。

8.根据权利要求1所述的粗馏塔，其特征在于，所述加热蒸汽进口(8)与精馏塔连通。

9.根据权利要求1所述的粗馏塔，其特征在于，所述下填料层(5)的高度为所述筒体(1)的高度的1/3至1/2。

10.根据权利要求1所述的粗馏塔，其特征在于，所述下封头(3)设置有废清液出口(11)。

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