专利名称：从淡酒液中解吸回收乙醇的方法
技术领域：
本发明涉及一种回收及提纯淡酒液中乙醇的方法及设备，特别是一种针对酒 精工业中产生的淡酒液(乙醇含量4 8%)，采用颗粒活性炭吸附-真空微波解吸方式，回收 提纯其中可利用的乙醇。属化工技术领域。
背景技术：
酒精工业生产过程中产生的大量淡酒液主要含有乙醇(4 8%)、少量脂类和 酸类物质。目前对这类淡酒液主要采用直接排放的方法。由于淡酒液中的乙醇含量很低，且 水和乙醇可形成共沸物，故传统的加热分馏方法很难将之分离，而用一般的废水处理技术又 很难达到预期效果。活性炭是一种黑色多孔性固体吸附材料，广泛地应用在环境保护中，用于消除大气污染 的脱硫脱氮、各种工业废水的处理等。活性炭对水中的有机物具有很强的吸附能力。对淡酒 液，若采用活性炭吸附法进行处理，既可回收其中的乙醇，又可解决环境污染问题。用活性炭吸附法回收淡酒液中的低浓度乙醇，该方法是否经济可行的决定因素除了吸附 过程的理论研究基础外，活性炭再生方式的选择及其理论研究也同样重要，否则势必会带来 治理成本高、造成二次污染、治理不彻底等问题。活性炭吸附法的经济性主要取决于再生方式。目前,活性炭再生方法主要有以下几大类 加热再生法、药剂再生法、生物再生法、化学再生法、湿式氧化再生法等方式。其中加热再 生法是各种再生方法中应用、研究最多，也是最成熟的一种方法。传统变温解吸可通过间接 加热吸附剂或直接与热气体接触来实现。对活性炭，常利用水蒸气来解吸。由于活性炭热传导 系数较低,要使整个固定床加热到吸附质被解吸的温度，需加热的时间很长。变温解吸的另一 缺点是能量消耗大,再生不仅需要将吸附质提升到解吸所需温度，而且为使吸附剂进一步活化， 还需将温度进一步升到吸附剂的活化温度，且经多次加热冷却后，烧损严重。如果利用过热 蒸汽再生，固定床在重新吸附前还要再干燥。如果解吸的有机物含水，还须设置水和有机物的 分离设备。发明内容本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，发明一种用颗粒活性炭吸附与真空微波解吸方式，从乙醇含量为4 8%的淡酒液中提纯回收乙醇的方法。本发明一种从淡酒液中解吸回收乙醇的方法特征是用颗粒活性炭为吸附剂，对淡酒液中低浓度的乙醇进行吸附，饱和后吸附剂在真空条件下用微波辐照，让活性炭吸附剂进行解吸，依据解吸过程中不同乙醇出口的浓度，分容器收集馏出液，在获得不同浓度乙醇产品的同时，活性炭吸附剂得以再生，活性炭吸附剂重复用于吸附过程。 解吸回收乙醇按下列步骤进行1) 制备饱和载乙醇活性炭常温下操作，称取一定量颗粒活性炭，并按20 30mL: lg的配比量取乙醇水溶液，将颗粒活性炭直接放入装有乙醇水溶液的容器中，并以磁力搅拌l 2h，用真空泵抽滤5min，滤出的饱和活性炭留待解吸。2) 微波解吸再生微波功率与活性炭量之比32 68W/g，解吸时间为90s 140s,微波工 作频率为2450MHz;3) 解吸乙醇气体的冷凝回收馏出液根据乙醇出口浓度曲线冷凝后分罐收集；4)系统真空度控制整个系统保持良好的密闭性，在真空条件下操作，整个系统真空装置的绝对压强在21. 8kpa 22. 2kpa。含乙醇和水的解析气的出口温度在130°C 200°C，须先经冷凝器冷却至3(TC 5(rC，依 乙醇出口浓度曲线，分罐收集馏出液，获到不同浓度乙醇产品，其乙醇产品质量浓度最高为 70% 98%。所述吸附剂为煤质颗粒活性炭，其前处理步骤为:活性炭浸没于质量浓度5% 8%的盐酸 中，然后在沸水中煮30min，用蒸馏水反复漂洗以除去大颗粒和杂质，漂洗至洗涤水pH值5 6后105。C烘干至恒重，用80目筛滤去小颗粒及粉末，储存于干燥器中备用。吸附温度为常温，吸附平衡时间为l 2h，乙醇水溶液量与活性炭量的配比为20 30mL:lg。本发明工作机理是先用颗粒活性炭为吸附剂对淡酒液中低浓度的乙醇进行吸附，饱和 后吸附剂在真空条件下用微波辐照解吸，微波加热具有选择性这一点对于载乙醇活性炭微波解吸过程中水和乙醇这类可形成共沸物的组分的分离是有效果的。乙醇和水对微波的吸收效 率不同，导致解吸速率不同，形成尖锐的出口浓度曲线，据此分罐收集馏出液以得到不同级 别的乙醇产品。微波辐照解吸后在得到较高浓度乙醇的同时活性炭吸附剂得以再生。本发明在制备饱和载乙醇活性炭的过程中，通过控制吸附温度、吸附平衡时间、乙醇水 溶液量与活性炭量的配比，及微波解吸在真空条件下操作，控制系统真空度、微波功率、活 性炭量及辐照时间，对载乙醇活性炭进行解吸。测定解吸过程中不同时段的乙醇出口浓度， 根据乙醇出口浓度曲线分罐收集馏出液。本发明提出以下的解吸再生载乙醇活性炭的工艺条件控制真空装置的绝对压强在 21.8kpa 22.2kpa。微波功率与活性炭量之比32 68W/g，解吸时间为90s 140s,微波工作 频率为2450MHz。本发明按以下步骤完成1) 饱和载乙醇活性炭的制备采用改进的间歇动力学装置。将乙醇水溶液与颗粒活性炭以20 30mL: lg的配比混合， 并以磁力搅拌2h。用真空泵抽滤5min，滤出的饱和活性炭留待解吸。2) 微波解吸再生部分控制解吸再生条件为微波功率与活性炭量之比30 70W/g，解吸时间为90s 140s,微 波工作频率为2450MHz。3) 系统真空度控制系统整个系统保持良好的密闭性。这部分作用是控制及指示系统的真空度，保证使载乙醇活 性炭在预定的真空条件下解吸再生。控制真空微波装置的绝对压强在21. 8Kpa 22. 2Kpa。4) 解吸乙醇气体的冷凝回收。反应器的顶部支管与冷凝系统连接。从反应器顶部支管出来的乙醇和水的混合解吸气经 冷凝器冷凝，馏出液根据乙醇出口浓度曲线分罐收集。可将较低浓度的馏出液重新经活性炭 吸附-真空微波解吸以进一步提纯乙醇。在680W微波功率条件下，真空微波装置的绝对压强在21. 8kpa 22. 2kpa，解吸再生条 件为微波功率与活性炭量之比30 70W/g，解吸时间为90s 140s，微波工作频率为2450MHz， 乙醇质量浓度4% 8%的淡酒液经三次颗粒活性炭吸附-真空微波解吸循环后，分罐收集的馏 出液中乙醇的质量浓度最高可达98%。研究结果表明1) 载乙醇活性炭在真空微波系统中100s后基本解吸完全；2) 微波功率越大，解吸过程的乙醇出口浓度曲线的峰形越尖锐，说明解吸过程不同时段 的解吸气体组成差异越大，分离效果越好。但功率增大，再生炭的质量损耗率也将增加，而 且在高微波功率下辐照颗粒活性炭容易烧损，导致再生炭的吸附容量远低于新炭，甚至失活。 因此要综合考虑微波功率对解吸再生的影响，本工艺确定320W为最佳功率；3) 在680W微波功率条件下，乙醇质量浓度4% 8%的淡酒液经三次颗粒活性炭吸附-真 空微波解吸循环后，分罐收集的馏出液的乙醇质量浓度最高可达98%。本发明是在真空条件下进行微波解吸操作。与常压解吸相比，真空解吸有以下优点1) 高浓度的乙醇水溶液，压力降低，气相中的乙醇增多。采用减压蒸馏，可使恒沸点向增加乙醇浓度的方向移动；2) 采取常压吸附、抽真空解吸的变压吸附循环(PSA)，不仅加大了解吸速率，而且在反 应器与冷凝器之间形成压力梯度，将解吸气及时带出反应器冷凝；3) 载乙醇活性炭在微波场中升温很快。抽走空气，防止空气中的氧在高温下氧化活性炭， 降低活性炭损耗。本发明微波加热解吸再生与传统的热再生方法相比,具有以下优点1) 微波对反应物起深层加热作用；2) 微波加热温度均匀；3) 解吸速度快；4) 在微波辐照下，各种被蒸发的吸附质的电子损失不同，因此能实现对吸附质的选择加热。本发明具有操作简单，速度快，容易控制，再生炭吸附容量高、损耗少及解吸过程的乙 醇出口浓度曲线峰形尖锐，峰值高的优点。
图1为本发明从淡酒液中解吸回收乙醇的流程框图。
具体实施方式
-实施例l:一、 准备阶段。微波装置选用家用微波炉，微波功率连续可调；再生反应器选用为O30mra X200mra石英玻璃管，进行解吸处理的活性炭选用煤质颗粒活性炭。将活性炭浸没于质量浓度6%的盐酸中，然后在沸水中煮30min，用蒸馏水反复漂洗以除去 大颗粒和杂质，漂洗至洗涤水pH值6后105。C烘干至恒重，用80目筛滤去小颗粒及粉末，储存 于干燥器中，作为预处理的颗粒活性炭吸附剂备用。二、 工艺流程制备饱和载乙醇活性炭吸附温度为常温，用10. OOOg经预处理的颗粒活性炭在300mL 质量浓度4.00%的乙醇水溶液中配比混合吸附，并以磁力搅拌2h，用真空泵抽滤5min，滤出 的饱和活性炭留待解吸。微波解吸再生系统及系统真空度的控制把饱和活性炭放置于石英玻璃反应器内，在上 述真空微波解吸再生系统中解吸，整个系统真空控制为绝对压强在22. 2kpa。当微波工作频率 为2450MHz，微波功率680W，辐照时间110s时，解吸率为99. 58%,再生炭质量损耗率为2. 66%。 三、解吸乙醇气体的冷凝回收从反应器中出来的乙醇和水的混合解吸气经冷凝器冷凝， 馏出液根据乙醇出口浓度曲线分罐收集。本发明采用以上解吸工艺条件，将乙醇质量浓度6. 00%的淡酒液经三次活性炭吸附-真空 微波解吸循环后，分罐收集馏出液，再生炭质量损耗率为2. 66%。可将较低浓度的馏出液重新经活性炭吸附-真空微波解吸以进一步提纯乙醇。分罐收集的馏出液中乙醇最高可以回收到质量浓度为98%。解吸乙醇气体的冷凝回收从反应器顶部管道出来的乙醇和水的混合解吸气经冷凝器冷 凝，馏出液根据乙醇出口浓度曲线分罐收集。分罐收集的馏出液中乙醇质量浓度最高可达64%。可将较低浓度的馏出液重新经活性炭吸附-真空微波解吸以进一^提纯乙醇。本发明采用以上解吸工艺条件，将乙醇质量浓度4. 00%的淡酒液经三次活性炭吸附-真空微波解吸循环后， 分罐收集的馏出液中乙醇最高可以回收到质量浓度为98%。实施例2:采用工艺流程和准备阶段与实施例l相同，不再重述。将活性炭浸没于质量浓度8%的盐酸中，然后在沸水中煮30min，用蒸馏水反复漂洗以除去 大颗粒和杂质，漂洗至洗涤水pH值5.5后105t烘干至恒重，用80目筛滤去小颗粒及粉末，储 存于干燥器中，作为预处理的颗粒活性炭吸附剂备用。制备饱和载乙醇活性炭吸附温度为常温，用10. OOOg经预处理的颗粒活性炭在200mL 质量浓度6.00%的乙醇水溶液中混合吸附，并以磁力搅拌1.5h，用真空泵抽滤5min，滤出的 饱和活性炭留待解吸。用IO. 000g经预处理的颗粒活性炭在200mL质量浓度4. 00%的乙醇水溶液中吸附饱和后置 于真空微波解吸系统中解吸，整个系统真空控制为绝对压强在22kpa，当微波功率320W，辐照 时间90s时，微波工作频率为2450MHz，解吸率为96. 67%，再生活性炭吸附值为166. 57mg/g (新 炭亚甲蓝吸附值为146.26mg/g),质量损耗率为1.21%，分罐收集的馏出液中乙醇质量浓度最 高可达54%。可将较低浓度的馏出液重新经活性炭吸附-真空微波解吸以进一步提纯乙醇。采用以上解 吸工艺条件，乙醇质量浓度8.00%的淡酒液经三次活性炭吸附-真空微波解吸循环后，分罐收 集馏出液，最高可以回收到质量浓度96%的乙醇。实施例3:采用工艺流程和准备阶段与实施例l相同，不再重述。将活性炭浸没于质量浓度5%的盐酸中，然后在沸水中煮30min，用蒸馏水反复漂洗以除去 大颗粒和杂质，漂洗至洗涤水pH值5后105t烘干至恒重，用80目筛滤去小颗粒及粉末，储存 于干燥器中，作为预处理的颗粒活性炭吸附剂备用。制备饱和载乙醇活性炭采用间歇动力学装置，吸附温度为常温，用10.000g经预处理 的颗粒活性炭在250mL质量浓度4.00y。的乙醇水溶液中混合吸附，并以磁力搅拌lh，用真空 泵抽滤5min，滤出的饱和活性炭留待解吸。用IO. 000g经预处理的颗粒活性炭在质量浓度4. 00%的乙醇水溶液中吸附饱和后置于真空 微波解吸系统中解吸，整个系统真空控制为绝对压强在21.8kpa，当微波功率400W，辐照时间 140s时，微波工作频率为2450MHz，解吸率为48. 54%,再生炭质量损耗率为O. 89%，分罐收集的 馏出液中乙醇质量浓度最高可达47%。可将较低浓度的馏出液重新经活性炭吸附-真空微波解吸以进一步提纯乙醇。采用以上解 吸工艺条件，乙醇质量浓度4.00%的淡酒液经三次活性炭吸附_真空微波解吸循环后，分罐收 集熘出液，最高可以回收到质量浓度93%的乙醇。
权利要求
1、一种从淡酒液中解吸回收乙醇的方法，其特征在于用颗粒活性炭为吸附剂，对淡酒液中低浓度的乙醇进行吸附，饱和后吸附剂在真空条件下用微波辐照，让活性炭吸附剂进行解吸，依据解吸过程中不同乙醇出口的浓度，分容器收集馏出液，在获得不同浓度乙醇产品的同时，活性炭吸附剂得以再生，活性炭吸附剂重复用于吸附过程。
2，根据权利要求1所述的从淡酒液中解吸回收乙醇的方法，其特征是解吸回收乙醇按下列步骤进行1) 制备饱和载乙醇活性炭常温下操作，称取一定量颗粒活性炭，并按20 30mL: lg的配 比量取乙醇水溶液，^H粒活性炭直接方^A装有乙醇水溶液的容器中，并以磁力搅拌l 2h，用真 空泵抽滤5min，滤出的饱和活性炭留待解吸。2) 微波解吸再生微波功率与活性炭量之比32 68W/g，解吸时间为90s 140s，微波工作频 率为2450MHz;3) 解吸乙醇气体的冷凝回收馏出液根据乙醇出口浓度曲线冷凝后分罐收集；4)系统真空度控制整个系统保持良好的密附性，在真空条件下操作，旨系统真空装置的绝对压强在21. 8kpa 22. 2kpa。
3、 根据权利要求1或2所述的从淡酒液中解吸回收乙醇的方法，其特征是含乙醇和水的解析 气的出口温度在130。C 200。C，须先经冷凝^7令却至3(rC 50。C，依乙醇出口浓度曲线，分罐收 集馏出液，获到不同浓度乙醇产品，其乙醇产品质量浓度最高为7( 98%。
4、 根据权利要求1或2所述的从淡酒液中解吸回收乙醇的方法，其特征是所述吸附齐伪煤质 颗粒活性炭，其前处理步骤为:活性炭浸没于质量浓度5% 8%的盐酸中,然后在沸水中煮30min， 用蒸馏水反复漂洗以除去大颗粒和杂质，漂^M洗涤水pH值5 6后105t烘干至度重，用80目 筛滤去小颗粒及粉末，储存于干燥器中备用。
5、 根据权禾腰求1或2所述的从淡酒液中解吸回收乙醇的方法，其特征是吸附温度为常温， 吸附平衡时间为l 2h，乙醇水溶液量与活性炭量的配比为20 30mL: lg。
全文摘要
本发明涉及一种回收及提纯淡酒液中乙醇的方法及设备，特别是一种针对酒精工业中产生的淡酒液(乙醇含量4～8％)，采用颗粒活性炭吸附-真空微波解吸方式，回收提纯其中可利用的乙醇。属化工技术领域。采用颗粒活性炭对淡酒液中低浓度的乙醇进行吸附，饱和后在真空条件下用微波辐照解吸，得到较高浓度乙醇的同时活性炭得以再生。控制真空微波装置的绝对压强在21.8kpa～22.2kpa。控制解吸再生条件为微波功率与活性炭量之比32～68W/g，解吸时间为90s～140s，微波工作频率为2450MHz。在680W微波功率条件下，乙醇质量浓度4％～8％的淡酒液经三次颗粒活性炭吸附-真空微波解吸循环后，分罐收集的馏出液中乙醇的质量浓度最高可达98％。
文档编号C07C31/08GK101255097SQ20081005827
公开日2008年9月3日 申请日期2008年4月9日 优先权日2008年4月9日
发明者冯权莉, 平 宁, 连明磊 申请人:昆明理工大学