蒸汽壓縮汽提系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種蒸汽壓縮汽提系統(tǒng)，其包含：(a)汽提柱；(b)蒸發(fā)器；(c)冷凝器；(d)壓縮器；(e)第一熱交換器；(f)第二熱交換器；(g)第一泵；(h)第一加熱器；(i)第二泵；(j)第二加熱器；(k)所述汽提柱、蒸發(fā)器、冷凝器、壓縮器、第一熱交換器、第二熱交換器、第一泵、第一加熱器、第二泵和第二加熱器的入口和出口之間的流體連接；和(l)無(wú)膜。
【專利說(shuō)明】
蒸汽壓縮汽提系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明創(chuàng)造涉及一種用于增加揮發(fā)性產(chǎn)物的濃度的系統(tǒng)，其中所述產(chǎn)物以一定濃度存在于稀溶液中，所述濃度對(duì)于常規(guī)純化方法(如蒸餾)來(lái)說(shuō)太低以致于不經(jīng)濟(jì)。
【背景技術(shù)】
[0002]已提出將源自活的生物體的乙醇作為用于運(yùn)輸?shù)幕剂系目稍偕奶娲?。以此方式產(chǎn)生的乙醇的初始濃度通常為1%或更低，這需要純化至燃料級(jí)別。然而，在非常低的乙醇濃度通過(guò)常規(guī)蒸餾的純化是無(wú)法承受地耗能而且昂貴。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本文公開(kāi)的發(fā)明創(chuàng)造涉及從混合物分離和純化揮發(fā)性產(chǎn)物如乙醇的目標(biāo)。在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明創(chuàng)造的系統(tǒng)可用于以與蒸餾同時(shí)還將水的蒸發(fā)的熱進(jìn)行循環(huán)相比更低的成本將乙醇濃度從約0.5%增加至約5%，如約0.5%、1%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5 %、4.0 %、4.5 %、5.0 %或更高。因此，可能的是將乙醇從非常稀的物料純化至高于使用標(biāo)準(zhǔn)蒸餾在經(jīng)濟(jì)上可行的濃度，同時(shí)使用比在較低的濃度進(jìn)行蒸餾更少的能量。
[0004]在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明創(chuàng)造的系統(tǒng)將汽提與蒸汽壓縮組合以提供連續(xù)的乙醇純化，由此從接近于與蒸汽相平衡的輸入液體物流中移出乙醇，使得能量要求接近理論最小值而且不需要使用膜。在一些實(shí)施方案中，用于汽提塔的蒸氣幾乎全部通過(guò)從冷凝產(chǎn)物回收熱量而生成。
【附圖說(shuō)明】
[0005]圖1，用于蒸汽壓縮汽提的系統(tǒng)。
[0006]I為稀乙醇物料；2為第一栗；3為第一熱交換器;4為第二熱交換器；5為第一加熱器;6為汽提柱;7為壓縮器;8為冷凝器;9為蒸發(fā)器;10為第二加熱器;11為第二栗。
【具體實(shí)施方式】
[0007]參考I，一種稀的揮發(fā)性產(chǎn)物物料I(如乙醇)由第一栗2運(yùn)送，并在第一熱交換器3和第二熱交換器4之間分流。稀物料I的分流然后合并、由第一加熱器5加熱至恰低于沸點(diǎn)，并被運(yùn)送至汽提柱6的頂部，所述汽提柱6可包含填料。
[0008]在汽提柱6中，稀物料I接觸向上流動(dòng)的蒸汽相。揮發(fā)性產(chǎn)物蒸發(fā)并從稀物料I消耗，而且被相應(yīng)地吸收入蒸汽相，使得所述蒸汽相中的揮發(fā)性產(chǎn)物濃度接近于平衡濃度。
[0009]將濃縮的蒸汽相運(yùn)送至壓縮器7，然后在冷凝器8中冷凝。冷凝的液體產(chǎn)物從冷凝器8流出至第二熱交換器4，在這里其加熱稀物料I。然后可將冷凝的液體產(chǎn)物儲(chǔ)存或進(jìn)一步加工。一部分冷凝的液體產(chǎn)物可返回至離開(kāi)汽提柱6的蒸汽相。
[0010]消耗了揮發(fā)性產(chǎn)物的稀物料I離開(kāi)汽提柱6的底部并進(jìn)入蒸發(fā)器9。將消耗了揮發(fā)性產(chǎn)物的稀物料I的一部分在蒸發(fā)器9中蒸發(fā)并作為蒸汽相引至汽提柱6。將消耗了揮發(fā)性產(chǎn)物的稀物料I的殘余液體部分通過(guò)第二栗11從蒸發(fā)器9運(yùn)送至第一熱交換器3，在此其加熱稀物料I。
[0011]可替換地，壓縮器7壓縮來(lái)自蒸發(fā)器9到達(dá)汽提柱6的蒸汽相的部分，而不壓縮來(lái)自汽提柱6到達(dá)冷凝器8的濃縮的蒸汽相;或者除壓縮來(lái)自汽提柱6到達(dá)冷凝器8的濃縮的蒸汽相外，還壓縮來(lái)自蒸發(fā)器9到達(dá)汽提柱6的蒸汽相的部分。
[0012]所述冷凝器8和蒸發(fā)器9是熱連接的，并可在熱交換器(如再沸器)中組合，使得來(lái)自冷凝器8的冷凝的熱提供用于在蒸發(fā)器9中蒸發(fā)消耗了揮發(fā)性產(chǎn)物的稀物料I的熱，額外的熱根據(jù)要求由第二加熱器10提供。壓縮器7增加了來(lái)自汽提柱6的蒸汽相的壓力，使得冷凝器8中的冷凝發(fā)生在比蒸發(fā)器9中的蒸發(fā)(其在較低的壓力發(fā)生)更高的溫度。這促進(jìn)潛熱從冷凝器8傳遞至蒸發(fā)器9。
[0013]此外，本發(fā)明創(chuàng)造的系統(tǒng)通過(guò)使用來(lái)自汽提柱6的底部的消耗了揮發(fā)性產(chǎn)物的稀物料I加熱到達(dá)汽提柱6的稀物料I從而改進(jìn)了熱回收效率。本發(fā)明創(chuàng)造的系統(tǒng)還通過(guò)使用來(lái)自汽提柱6的底部的消耗了揮發(fā)性產(chǎn)物的稀物料I供給到達(dá)汽提柱6的蒸汽相而不是使用外部液體進(jìn)料供給到達(dá)汽提柱6的蒸汽相從而降低了對(duì)于將水添加至所述過(guò)程的需要。
[0014]在一個(gè)實(shí)例中，所述揮發(fā)性產(chǎn)物是乙醇，而且水溶液中的乙醇濃度為稀乙醇物料I中的約0.1 %至約I %，冷凝的液體產(chǎn)物中的約I %至約1 %，和消耗了乙醇的稀乙醇物料I中的小于約500ppm。稀乙醇物料I的流速為約5.5加侖每分鐘，及約5加侖每分鐘分流至第一熱交換器3和約0.5加侖每分鐘分流至第二熱交換器4。來(lái)自汽提柱6到達(dá)冷凝器8的蒸汽相和相應(yīng)地到達(dá)第二熱交換器4的冷凝的液體產(chǎn)物的流速為約0.5加侖每分鐘。來(lái)自汽提柱6到達(dá)蒸發(fā)器9的消耗了乙醇的稀乙醇物料I的流速為約5.5加侖每分鐘。來(lái)自蒸發(fā)器9到達(dá)汽提柱6的蒸汽相的流速為約0.5加侖每分鐘，和來(lái)自蒸發(fā)器9到達(dá)第一熱交換器3的消耗了乙醇的稀乙醇物料I的流速為約5加侖每分鐘。汽提柱6中的表壓為約I鎊每平方英寸，和壓縮器7的操作壓力為約3至約10鎊每平方英寸。液相的溫度范圍為約25°C (對(duì)于稀乙醇物料I和冷凝的液體產(chǎn)物)至約100°C (對(duì)于進(jìn)入汽提柱6的液體)。蒸汽相的溫度范圍為約100°C (對(duì)于進(jìn)入汽提柱6的蒸汽)至約115 °C (對(duì)于通過(guò)壓縮器7壓縮的蒸汽)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種蒸汽壓縮汽提系統(tǒng)，其包含: (a)汽提柱，其具有處于汽提柱頂部供用于稀物料的入口、處于汽提柱底部供用于消耗的物料溶液的出口、處于汽提柱底部供用于蒸汽相輸入的入口和處于汽提柱頂部供用于蒸汽相輸出的出口； (b)蒸發(fā)器，其使消耗的物料溶液蒸發(fā)以產(chǎn)生對(duì)于所述汽提柱的蒸汽相輸入，該蒸發(fā)器具有供用于消耗的物料溶液的入口、供用于消耗的物料溶液的出口和供用于蒸汽相輸入的出口； (c)冷凝器，其使所述汽提柱的蒸汽相輸出冷凝以產(chǎn)生冷凝的液體產(chǎn)物并將由冷凝釋放的潛熱傳遞至所述蒸發(fā)器，該冷凝器具有供用于所述汽提柱的蒸汽相輸出的入口和供用于冷凝的液體產(chǎn)物的出口 ； (d)壓縮器，其使所述汽提柱的蒸汽相輸出或?qū)τ谒銎嶂恼羝噍斎雺嚎s，該壓縮器具有供用于所述汽提柱的蒸汽相輸出或?qū)τ谒銎嶂恼羝噍斎氲娜肟诤统隹?； (e)第一熱交換器，其具有供用于進(jìn)入所述汽提柱的稀物料和離開(kāi)所述蒸發(fā)器的消耗的物料溶液的入口和出口； (f)第二熱交換器，其具有供用于進(jìn)入所述汽提柱的稀物料和離開(kāi)所述冷凝器的冷凝的液體產(chǎn)物的入口和出口； (g)第一栗，其將稀物料栗送至所述第一熱交換器和所述第二熱交換器； (h)第一加熱器，其將到達(dá)汽提柱的稀物料加熱； (i)第二栗，其將消耗的物料溶液從所述蒸發(fā)器栗送至所述第一熱交換器； (j)第二加熱器，其將到達(dá)蒸發(fā)器的消耗的物料溶液加熱； (k)所述汽提柱、蒸發(fā)器、冷凝器、壓縮器、第一熱交換器、第二熱交換器、第一栗、第一加熱器、第二栗和第二加熱器的入口和出口之間的流體連接;和(I)無(wú)膜。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸汽壓縮汽提系統(tǒng)，其特征是所述汽提柱包含填料。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸汽壓縮汽提系統(tǒng)，其特征是所述蒸發(fā)器和冷凝器是熱連接的。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的蒸汽壓縮汽提系統(tǒng)，其特征是所述蒸汽壓縮汽提系統(tǒng)進(jìn)一步包含熱交換器，該熱交換器包含蒸發(fā)器和冷凝器。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸汽壓縮汽提系統(tǒng)，其特征是所述稀物料是稀的乙醇物料。6.用于組裝蒸汽壓縮汽提系統(tǒng)的套組，其包含: (a)汽提柱； (b)蒸發(fā)器； (C)冷凝器； (d)壓縮器； (e)第一熱交換器； (f)第二熱交換器； (g)第一栗； (h)第一加熱器； (i)第二栗； (j)第二加熱器;和 (k)無(wú)膜，其中所述汽提柱適應(yīng)于與所述蒸發(fā)器、冷凝器、壓縮器和第一加熱器流體連通，另外其中所述蒸發(fā)器適應(yīng)于與所述汽提柱、壓縮器和第二栗流體連通;另外其中所述冷凝器適應(yīng)于與所述汽提柱、壓縮器和第二熱交換器流體連通；另外其中所述壓縮器適應(yīng)于與所述汽提柱、蒸發(fā)器和冷凝器流體連通；另外其中所述第一熱交換器適應(yīng)于與所述第一栗、第一加熱器和蒸發(fā)器流體連通;另外其中所述第二熱交換器適應(yīng)于與所述第一栗、第一加熱器和冷凝器流體連通;另外其中所述第一栗適應(yīng)于與所述第一熱交換器和第二熱交換器流體連通;另外其中所述第一加熱器適應(yīng)于與所述第一熱交換器、第二熱交換器和汽提柱流體連通;另外其中所述第二栗適應(yīng)于與所述蒸發(fā)器和第一熱交換器流體連通;另外其中所述第二加熱器適應(yīng)于與所述蒸發(fā)器流體連通；另外其中所述汽提柱適應(yīng)于濃縮稀物料。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的套組，其特征是所述汽提柱包含填料。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的套組，其特征是所述蒸發(fā)器和冷凝器是熱連接的。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的套組，其特征是所述套組進(jìn)一步包含熱交換器，該熱交換器包含蒸發(fā)器和冷凝器。10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的套組，其特征是所述稀物料是稀的乙醇物料。
【文檔編號(hào)】C07C29/80GK205412288SQ201520826652
【公開(kāi)日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2015年10月22日
【發(fā)明人】J·沃德, C·拉希迪
【申請(qǐng)人】阿爾吉諾生物技術(shù)有限責(zé)任公司