多層流態化固態連續蒸餾塔的製作方法

2023-09-18 18:40:40 4

專利名稱：多層流態化固態連續蒸餾塔的製作方法
技術領域：
本發明屬於固態蒸餾設備，特別是一種多層流態化固態連續蒸餾塔。
背景技術：
固態蒸餾多見於從發酵後的固體物料中提取酒精，固態蒸餾所採用的裝置均為典型的、傳統型蒸餾甑桶，甑桶底部通入高壓蒸汽，甑桶頂部收集含有酒精的蒸汽，並經過冷凝裝置進行冷凝，成為初級酒精產品。目前，使用甑桶進行蒸餾的蒸餾工藝均為間歇式操作，一次僅能定量處理一批物料，待物料完成本次蒸餾後需要從甑桶內取出，然後才可進行下一批物料的蒸餾處理，因此，甑桶蒸餾方式存在以下缺陷1、由於無法實現連續蒸餾，因此現有的蒸餾工藝存在處理量小、自動化程度低、加工效率低、勞動強度大、產率低等缺點； 2、由於甑桶蒸餾屬於間歇式蒸餾工藝，因此蒸餾所得產物濃度不穩定，無法滿足工業化大批量生產的連續式蒸餾工藝需求；3、物料在甑桶內蒸餾時基本處於靜止狀態，不具有流動性，因此同樣會對傳熱傳質及蒸餾效果產生一定不良影響。

發明內容
本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種設計合理，使用方便，自動化程度高，能夠實現連續蒸餾，蒸餾處理量大、效率高，蒸餾後產物穩定且產率高的多層流態化固態連續蒸餾塔。本發明解決其技術問題是通過以下技術方案實現的一種多層流態化固態連續蒸餾塔，包括塔體及該塔體頂部的混合蒸氣出口、塔體上部側壁的進料口、塔體下部側壁的過熱蒸汽進口、塔體底部的料渣出口和清洗液出口，其特徵在於在進料口和料渣出口之間的塔體內壁上間隔交錯安裝一組與水平面夾角可調的氣體分布板，在每一氣體分布板上有多個蒸汽氣孔，在對應每個氣體分布板底端側邊的塔體上均安裝一個物料下料控制裝置。而且，所述的每個氣體分布板與水平面的傾斜夾角均可調，該夾角為0 60度。而且，所述的物料下料控制裝置為下料器或下料流量調節器。而且，所述的下料器為旋轉卸料閥，該旋轉卸料閥安裝在固定軸上，固定軸安裝在塔體上，其高度與蒸汽分布板底部相平。而且，所述的下料流量調節器包括轉軸和一個流量調節板，流量調節板安裝在轉軸上，轉軸安裝在塔體上，其高度與蒸汽分布板底部相平。而且，所述的塔體外部安裝一夾套，該夾套上有夾套過熱蒸汽進口和夾套過熱蒸汽出口。而且，所述在蒸餾塔夾套外部包裹有固體保溫層。而且，所述的塔體的進料口處安裝一螺旋加料器，該螺旋加料器的螺杆為空心螺杆，空心螺杆內部設置電加熱裝置或通入過熱蒸汽。本發明的優點和有益效果為
1、本蒸餾塔的塔體內壁交錯安裝多層與水平面夾角可調的氣體分布板，該氣體分布板將蒸餾塔內部自上至下分隔開來，固體發酵物經過螺旋加料器進入蒸餾塔的頂層分布板上，在具有一定傾斜角度的氣體分布板上與上行蒸汽進行傳質傳熱，同時發酵料處於流態化或間歇流態化狀態，傳熱傳質強度大大增加，揮發性物質如乙醇等蒸氣從發酵物中被蒸出，且被上行蒸汽夾帶，使蒸汽中乙醇的濃度增加，並在每層分布板上方的流化床頂部基本達到相平衡。接著，發酵料移動至下面的傾斜分布板，進一步進行熱質傳遞，乙醇從固形物中被蒸餾出來。通過過熱蒸汽與物料的逆流熱質傳遞過程，不斷的提高水蒸汽中乙醇濃度，發酵物中的乙醇含量逐步下降，因此使用本蒸餾塔可以實現連續蒸餾，從而增大了處理量，提高了自動化程度，減輕了勞動強度，提高了加工效率以及產品的產量。2、由於本蒸餾塔能夠實現連續生產，因此蒸餾所得產物濃度穩定，能夠滿足工業化大批量生產的連續式蒸餾工藝需求。3、採用本發明裝置進行蒸餾時，發酵物料在蒸餾過程中始終處於流態化或間歇流態化狀態，因此熱、質交換強度極大增加，保證了蒸餾效果，並提高了蒸餾效率。4、本蒸餾塔針對不同物料採用不同角度的氣體分布板設計，有效的提高物料的流化性；並根據操作的要求實時控制旋轉閥的轉速或流量調節板的角度，能有效的控制物料在蒸餾塔內的停留時間，具有操作靈活性。5、本發明結構簡單，操作方便，處理量大，自動化程度高，其內置的多層氣體分布板使得蒸餾過程中發酵料處於流態化或間歇流態化狀態，實現了快速、高效的連續蒸餾工藝，是現有固態蒸餾塔的更新換代設備。


圖1是本發明的主視圖(剖視)；圖2是圖1的A部放大圖；圖3是圖1的B部放大圖。蒸餾塔組成部分混合蒸氣出口 1、夾套2、夾套過熱蒸汽出口 3、物料流化段4、下料器5、氣體分布板6、相平衡區7、分布板蒸汽氣孔8、下料流量調節器9、過熱蒸汽進口 10、 料渣出口 11、清洗液出口 12、夾套過熱蒸汽進口 13、螺旋加料器14、進料口 15、塔體16、固定軸17、旋轉卸料閥18、轉軸19、流量調節板20，固體保溫層21。
具體實施例方式下面通過具體實施例對本發明作進一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發明的保護範圍。一種多層流態化固態連續蒸餾塔，包括一矩形的塔體16，塔體的內部為蒸餾腔室， 在塔體的頂部有廢蒸汽和乙醇蒸氣的混合蒸氣出口 1，塔體的上部側壁制有進料口 15，在塔體下部的側壁制有過熱蒸汽進口 10，塔體的底部制有料渣出口 11和清洗液出口 12，這些混合蒸氣出口、進料口、過熱蒸汽進口、料渣出口及廢液出口均與蒸餾腔室相連通。本發明的創新點在於在進料口和料渣出口之間的塔體內壁上間隔交錯安裝一組與水平面夾角可調的氣體分布板6，每個氣體分布板與水平面之間的夾角均可調，其範圍通常是0 60度，具體設計角度根據蒸餾物料的安息角來確定。氣體分布板的數量不限，可根據塔體的高度以及物料的特性進行調節。氣體分布板為多孔板或風帽式分布板等結構形式，在每個氣體分布板上均制有一組蒸汽氣孔8，該蒸汽氣孔的開孔方向為垂直或呈一定的角度。氣體分布板下層的過熱蒸汽可以通過蒸汽氣孔進入氣體分布板上方的物料流化段4，而氣體分布板上的物料則不能通過氣體分布板的蒸汽氣孔進入下一床層。在對應每個氣體分布板底端側邊的塔體上均安裝一物料下料控制裝置，該物料下料控制裝置是下料器5或者下料流量調節器9，如圖2所示，下料器包括固定軸17和旋轉卸料閥18，該旋轉卸料閥安裝在固定軸上，固定軸安裝在塔體上，其高度與蒸汽分布板底部相平，其轉速可以調節；如圖3所示，下料流量調節器包括轉軸19和流量調節板20，流量調節板安裝在轉軸上，轉軸安裝在位於氣體分布板底端側邊的塔體上，其高度與蒸汽分布板底部相平，流量調節板與塔體內壁之間的角度可以調節。通過調節下料器轉速或者下料流量調節器的角度可以控制物料的流量，從而控制氣體分布板上的料層厚度。在氣體分布板上方為物料流化段，發酵物在過熱蒸汽曳力的作用下處於流化狀態，發酵物與蒸汽的接觸表面在熱、質傳遞過程中不斷更新，使顆粒與蒸汽接觸均勻，更好地實現二者間熱質交換，基本可以達到同一氣體分布板上的物料相內的乙醇含量均一的蒸餾效果；在氣體分布板下方和下一層的物料流化段的上方空間為相平衡區(平衡室)7，在平衡室中蒸汽相有一定時間的滯留，在滯留過程中可以達到一個相對穩定的狀態。在每個氣體分布板上端處設置一個蒸汽脈衝清掃口(圖中未示出)，對於在卸料過程中難以流化的物料進行定期吹掃，吹掃產生的側向作用力可以促進物料順利進入下一操作室。塔體外部安裝一夾套2，該夾套上有夾套過熱蒸汽進口 13和夾套過熱蒸汽出口 3， 夾套內部通入過熱蒸汽可防止壁面處蒸汽冷凝，操作過程中產生的少量冷凝液可以經塔底的清洗液出口 12排出。夾套外部包裹一層固體保溫層21，以減少塔體的熱損失。塔體的進料口處安裝一螺旋加料器14，該螺旋加料器的螺杆為空心螺杆，空心螺杆內部可以設置電加熱裝置或通入過熱蒸汽，以使在推進物料的同時對其進行預熱，提高了蒸餾效率。本多層流態化固態連續蒸餾塔的工作原理為過熱蒸汽由過熱蒸汽進口 10進入，進氣管均與外部蒸汽發生裝置(圖中未示出) 連通，過熱蒸汽可通過底層氣體分布板6均勻地與發酵物料顆粒接觸。固體發酵物經過螺旋加料器進入頂層以一定角度傾斜的多孔板上，與上行蒸汽進行傳質傳熱，發酵物中的乙醇等蒸汽被上行蒸汽夾帶，使蒸汽中乙醇的濃度增加。接著，發酵料移動至下面的傾斜多孔板，進一步進行熱質傳遞，其中的乙醇等揮發物從固形物中被蒸餾出來。通過在多層孔板上逆流式的熱質傳遞，最終使料糟中的乙醇含量降至最低水平。具有較高乙醇濃度的廢蒸氣從裝置頂部混合蒸氣出口 1排出，經冷凝器冷卻為乙醇溶液，或者將廢蒸汽和乙醇蒸氣直接進行下一步的精餾操作，又或者將部分混和氣可回流，以提高產品的乙醇濃度；蒸汽排出時採用真空泵或引風機(圖中未示出)提供動力，以保證蒸餾過程的連續性。蒸餾後的料糟由料渣出口 11排出，排出裝置為螺旋或星型卸料器(圖中未示出)， 該排出裝置具有氣密性；本裝置的日常維護清洗的廢液可由料渣出口 11及清洗液出口 12 排出。為了生產需要，達到最優的生產效果，實驗裝置中的幾個結構參數可以調節，比如層數可以任意疊加、氣體分布板6的角度、下料器5的轉速或下料流量調節器9的角度。本裝置為密閉裝置，可在負壓、常壓或正壓下操作，也適用於其他揮發性物質從固態物料中的蒸溜。
權利要求
1.一種多層流態化固態連續蒸餾塔，包括塔體及該塔體頂部的混合蒸氣出口、塔體上部側壁的進料口、塔體下部側壁的過熱蒸汽進口、塔體底部的料渣出口和清洗液出口，其特徵在於在進料口和料渣出口之間的塔體內壁上間隔交錯安裝一組與水平面夾角可調的氣體分布板，在每一氣體分布板上有多個蒸汽氣孔，在對應每個氣體分布板底端側邊的塔體上均安裝一個物料下料控制裝置。
2.根據權利要求1所述的多層流態化固態連續蒸餾塔，其特徵在於所述的每個氣體分布板與水平面的傾斜夾角均可調，該夾角為0 60度。
3.根據權利要求1所述的多層流態化固態連續蒸餾塔，其特徵在於所述的物料下料控制裝置為下料器或下料流量調節器。
4.根據權利要求3所述的多層流態化固態連續蒸餾塔，其特徵在於所述的下料器為旋轉卸料閥，該旋轉卸料閥安裝在固定軸上，固定軸安裝在塔體上，其高度與蒸汽分布板底部相平。
5.根據權利要求3所述的多層流態化固態連續蒸餾塔，其特徵在於所述的下料流量調節器包括轉軸和一個流量調節板，流量調節板安裝在轉軸上，轉軸安裝在塔體上，其高度與蒸汽分布板底部相平。
6.根據權利要求1所述的多層流態化固態連續蒸餾塔，其特徵在於所述的塔體外部安裝一夾套，該夾套上有夾套過熱蒸汽進口和夾套過熱蒸汽出口。
7.根據權利要求1所述的多層流態化固態連續蒸餾塔，其特徵在於所述在蒸餾塔夾套外部包裹有固體保溫層。
8.根據權利要求1所述的多層流態化固態連續蒸餾塔，其特徵在於所述的塔體的進料口處安裝一螺旋加料器，該螺旋加料器的螺杆為空心螺杆，空心螺杆內部設置電加熱裝置或通入過熱蒸汽。
全文摘要
本發明涉及一種多層流態化固態連續蒸餾塔，包括塔體及該塔體頂部的混合蒸氣出口、塔體上部側壁的進料口、塔體下部側壁的過熱蒸汽進口、塔體底部的料渣出口和清洗液出口，在進料口和料渣出口之間的塔體內壁上間隔交錯安裝一組與水平面夾角可調的氣體分布板，在每一氣體分布板上均有蒸汽氣孔，在對應每個氣體分布板底端側邊的塔體上均安裝一個物料下料控制裝置。本發明結構簡單，操作方便，處理量大，自動化程度高；其內置的多層氣體分布板使得蒸餾過程中發酵料處於流態化或間歇流態化狀態，實現了快速、高效的連續蒸餾工藝，是現有固態蒸餾塔的更新換代設備。
文檔編號B01D3/38GK102335520SQ20101023549
公開日2012年2月1日 申請日期2010年7月22日 優先權日2010年7月22日
發明者葉京生, 吳中華, 李佔勇, 王祥河, 蘇偉光, 許勤虎 申請人:天津科技大學