[发明专利]提纯生物乙醇的设备及方法

说明书

本发明提出了一种提纯生物乙醇的设备及方法，所述设备包括：预分离塔、共沸精馏塔、共沸剂回收塔、分相器、闪蒸罐、冷凝器、再沸器和混合器。本发明的提纯生物乙醇的设备，主要采用预分离塔、共沸精馏塔、共沸剂回收塔、压缩机、分相器等，将生物乙醇‑水溶液依次经过三座精馏塔后，得到质量分数99.9％及以上的无水乙醇。本发明的提纯生物乙醇的方法有效的回收了精馏塔顶蒸汽热量，并进一步利用过程余热，实现系统内热量的自回收，使得工艺物流之间实现充分换热，减少了公用工程用量，节省操作费用，经济效果显著。

技术领域

本发明属于化工技术领域，具体涉及一种提纯生物乙醇的设备及方法。

背景技术

生物乙醇是以生物质为原料生产的可再生能源，该方法生产的乙醇产量占世界乙醇总产量的93％。生物乙醇是目前最有前途的可持续发展燃料，其优点在于易与现有燃料系统混合(如与汽油组成5％～85％混合物)，不需要改变发动机的性能，就可直接用作车用燃料。此外，生物乙醇可用作汽油辛烷值改进剂，提高汽油含氧量，以减少汽车尾气中的二氧化碳与烃类污染物的排放。

生物质原料一般经过预处理、发酵等工艺得到乙醇含量在5～12wt％发酵醇液，需要进行脱水处理，以达到可利用的纯度标准。通常生物乙醇用作燃料或者添加剂时，乙醇的纯度应不小于99.5wt％，为了实现这一纯度要求，需要消耗大量的能量来打破乙醇-水的二元共沸物。降低该分离过程能耗，提高分离过程能量利用率是科研人员一直关注的研究热点。

专利CN1644703公开了一种专用于无水乙醇生产的成套技术，即原料处理、发酵、精馏、分子筛吸附脱水、废醪液处理工序组成。但直接采用分子筛脱除混合溶液中的水，没有对水分进行预处理，增加了分子筛负荷，并且还需要进行分子筛的吸附和再生，存在操作复杂，流程较长等问题。

专利WO2014023137A1公开了一种采用压缩式热泵精馏塔装置及工艺分离乙醇-水共沸物，对于气相进料，可以显著降低分离过程公用工程消耗，但是对于液相进料，降耗不显著。

专利CN101157890A公开了一种无水乙醇生产装备及方法，将两塔流程的粗馏塔和精馏塔分别拆分为两个粗馏塔和两个精馏塔，利用醪塔、精馏塔、回收塔三塔工艺生产无水乙醇。此流程中虽然仅有回收塔一塔使用新鲜蒸汽加热，但回收塔处理的粗酒量太大，导致回收塔使用的新鲜蒸汽量过大；此外，经过吸附塔脱水后的无水乙醇蒸汽的热量没有得到利用，故而整个系统未达到最优化，能耗很高。

发明内容

本发明的一个目的在于提出一种提纯生物乙醇的设备。

本发明的提纯生物乙醇的设备，包括：预分离塔、共沸精馏塔、共沸剂回收塔、分相器、闪蒸罐、冷凝器、再沸器和混合器。

本发明的提纯生物乙醇的设备，主要采用预分离塔、共沸精馏塔、共沸剂回收塔、压缩机、分相器等，将生物乙醇-水溶液依次经过三座精馏塔后，得到质量分数99.9％及以上的无水乙醇。在此过程中，对预分离塔和共沸精馏塔引入热泵技术，充分利用预分离塔、共沸精馏塔塔顶蒸汽的热量，为三座精馏塔的再沸器提供热量，形成热耦合网络。本发明的提纯生物乙醇的方法有效的回收了精馏塔顶蒸汽热量，并进一步利用过程余热，实现系统内热量的自回收，使得工艺物流之间实现充分换热，减少了公用工程用量，节省操作费用，经济效果显著。

另外，根据本发明上述实施例的提纯生物乙醇的设备，还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，所述的提纯生物乙醇的设备，还包括多台压缩机、多个冷却器、多台换热器和多个减压阀。

进一步地，多台所述压缩机至少包括三台，多个所述冷却器至少包括2个，多个所述换热器至少包括5个，多个所述减压阀至少包括2个。