一种新型酒精精馏塔的制作方法

本实用新型涉及蒸馏塔，尤其是涉及一种新型酒精精馏塔。

背景技术：

目前，在工业生产中常常需要用到高纯度的酒精制品，一般需要纯度为95度的酒精制品，工业上一般使用酒精蒸馏塔进行酒精蒸馏。

现有技术中，公告号为CN2197364的中国实用新型专利公开了一种酒精蒸馏塔，包括塔壳体、位于塔壳体上的酒汽出口管、原料进料管、蒸汽输入管和排液管，其关键在于所述的塔壳体是由铁板焊接成的整体结构，在塔壳体上设有人孔，在塔壳体内壁上设有若干个上下间格排布的多通孔塔板，在每个塔板的边缘上均设有通至其下一个塔板面上的顺流板。在顺流板的下端对着的塔板处设有盛液盘，塔板、顺流板和盛液盘均架设在架上，具有造价低、刚性好、耐压高、易安装和维修、使用效果好，能适应节能和提取优级食用酒精的优点。

上述现有技术方案存在以下缺陷：在实际生产过程中，上述蒸馏塔难以对酒汽出口管处的酒精浓度进行精确控制，从而容易产出不合格酒精，影响酒精产量和质量。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种新型酒精精馏塔，具有改善酒精质量的优点。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种新型酒精精馏塔，包括一体成型的塔身，所述塔身下端开设有酒汽进口，所述塔身顶端开设有酒汽出口，所述酒汽进口连通有粗馏设备，所述酒汽出口连通有冷凝设备，所述塔身内壁沿其长度方向固定连接有若干水平设置的隔板，所述隔板上开设有若干流通孔，所述隔板上穿设有降液管，所述塔身顶端设有与冷凝设备连通的回流口，所述回流口处设有一级电磁阀，所述塔身中段设有进料口，所述进料口处设有二级电磁阀，若干所述隔板将塔身内部分隔成若干蒸馏层，所述塔身外壁各蒸馏层对应处安装有用于测量塔身内部温度的测温仪，所述测温仪、一级电磁阀和二级电磁阀均电连接有同一个PLC控制器。

通过采用上述技术方案，生产原料在粗馏设备中经过提纯净化，后形成纯度为80度的酒精蒸汽并从酒汽进口中进入到精馏设备中。酒精蒸汽通过隔板上的流通孔从下层蒸馏层进入到上层蒸馏层，酒精蒸汽进入到上层蒸馏层后在冷凝作用下液化，80度的酒精蒸汽液化成纯度为80度的酒精溶液，由于隔板上的流通孔孔径设置的较小，同时又受到隔板下层的气压作用，隔板上层的酒精溶液得以在隔板上聚集。聚集的酒精溶液受到下层蒸馏层的酒精蒸汽加热作用发生汽化再次形成浓度更高的酒精蒸汽，并重复上述过程在上层隔板上聚集形成浓度更高的酒精溶液。最上层的蒸馏层中酒精蒸汽的纯度为95度，95度的酒精蒸汽从酒汽出口中流出并进入到冷凝设备中，随后形成95度的成品酒精。成品酒精一部分作为产品直接收集储存，另一部分经回流口进入到最上层的蒸馏层中。回流的酒精在最上层隔板上不断聚集，酒精液面不断上升并最后从回流管道中渗入到下层隔板中，回流的酒精可以用来维持精馏塔内酒精总量的平衡，使得各蒸馏层内的液体酒精达到浓度上的平衡状态，从而使得精馏塔内的酒精蒸馏过程得以不断进行。酒精蒸汽的浓度和其温度呈一一对应关系，故可以通过测量各蒸馏层内的酒精蒸汽温度来获得该蒸馏层内的酒精浓度。而各层的温度变化对成品酒精浓度的影响是滞后的，例如，最上层蒸馏层中的温度变化最能反映成品酒精的浓度变化，而中层的蒸馏层的温度变化在经过多次蒸馏过程后，反映到成品酒精的浓度变化较小。因此，工作人员需要根据酒精成品发生单位浓度变化时，各蒸馏层的温度变化范围大小，来确定最佳观测点。一般来说，当成品酒精产生1%的浓度变化时，最上层蒸馏层的温度变化范围为1℃，而最佳观测点处的温度变化范围可达到10℃。测温仪的设置可以方便工作人员在精馏塔投入使用前对最佳观测点进行测定，之后将进料口开设在最佳观测点处，通过在进料口处添加稀酒精溶液来维持最佳观测点处的蒸馏层的总量平衡，以实现该蒸馏层温度的动态平衡，从而达到控制该蒸馏层的酒精蒸汽浓度处于稳定状态，以保证酒汽出口处酒精蒸汽的浓度稳定，获得纯度更统一的成品酒精。

本实用新型进一步设置为，所述进料口的位置设置在隔板与该层隔板的降液管上端面之间，所述进料口连通有进料管道，所述进料管道连通有原料供应设备，所述测温仪、一级电磁阀和二级电磁阀均电连接有同一个PLC控制器。

通过采用上述技术方案，进料口位置的设置可以有效减少稀酒精进入到蒸馏层中时产生的溅射，同时也可以减少稀酒精掉落时对隔板产生的冲击。测温仪将各蒸馏层的温度实时传送到PLC控制器中，供工作人员对各蒸馏层的温度和浓度情况进行实时监测，同时，根据各蒸馏层的温度信息，可以通过PLC控制器控制一级电磁阀和二级电磁阀的开合程度，控制回流口回流量和进料口进料量的大小，实现蒸馏塔内总量平衡的自动控制。

本实用新型进一步设置为，所述各蒸馏层的测温仪在水平面上沿塔身外壁圆周阵列有若干个，各蒸馏层的所述测温仪的数量为2-5个。

通过采用上述技术方案，单一测温仪对蒸馏层的温度测量会存在不准确的情况，多个测温仪可以对蒸馏层内的整体温度进行测量，PLC控制器可以对同一蒸馏层的各测温仪反馈的温度信号进行整合，计算出更加精确的平均温度，从而使得对酒精浓度的控制过程更加精确可靠。

本实用新型进一步设置为，所述塔身外壁上测温仪的对应位置开设有若干安装孔，所述安装孔内螺纹连接有安装柱，所述测温仪安装在安装柱位于塔身内一端，所述安装柱远离测温仪一端形成有与塔身外壁贴合的端盖。

通过采用上述技术方案，可以实现测温仪在塔身外壁上的快速安装，同时端盖的设置可以提高安装孔与安装柱连接处的气密性。

本实用新型进一步设置为，所述流通孔为锥形孔，所述流通孔靠近塔身顶端的口径为流通孔靠近塔身底端的口径的2/3至1/3，所述流通孔靠近塔身底端的口径为3至6毫米。

通过采用上述技术方案，流通孔锥形的设置可以使得流通孔上方的酒精获得受到来自流通孔下端的更大的气体托力，进一步使得液体酒精不易从流通孔中滴落到下层蒸馏层中。

本实用新型进一步设置为，各相邻隔板上的降液管相错设置。

通过采用上述技术方案，使得液体酒精可以在各蒸馏层中按顺序依次通过。

本实用新型进一步设置为，所述回流口与冷凝设备之间连通有回流管道，所述回流管道外部包裹有保温层。

通过采用上述技术方案，冷凝设备中冷凝过后的酒精温度为40℃至50℃，而外界温度一般在25℃至35℃，冷凝后的液体酒精在回流管道道中受到外界气温影响而发生降温，降温后的液体酒精通入蒸馏塔后会需要更多的热量来重新达到沸腾状态，故为了减少蒸馏塔的整体耗能，在回流管道外部包裹保温层以减少酒精回流过程中的热量损失。

本实用新型进一步设置为，所述回流口和进料口处分别设有一级流量计和二级流量计，所述一级流量计和二级流量计均与PLC控制器电连接。

通过采用上述技术方案，一级流量计和二级流量计的设置能够方便工作人员对回流口处的回流量和进料口处的进料量进行监控，并方便工作人员根据实际需求进行即时调整。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

1.通过回流口、进料口和测温仪的设置，能够起到对酒汽出口处的酒精浓度进行精确控制从而改善酒精质量的效果；

2.通过粗馏设备、塔身、酒汽进口、酒汽出口、隔板、流通孔、降液管和冷凝设备的设置，能够起到对酒精进行精馏并得到的效果；

3.通过回流管道和保温层的设置，能够起到减少酒精回流过程中热量损失的效果。

附图说明

图1是本实施例中精馏塔的整体结构示意图，用于体现塔身、粗馏设备、冷凝设备和原料供应设备之间的连接关系。

图2是本实施例中精馏塔的剖面示意图，用于体现精馏塔塔身内部的具体结构。

图3是图2中A部的放大示意图，用于体现安装柱、隔板和端盖之间的连接关系。

图4是图2中B部的放大示意图，用于体现回流管道和保温层之间的连接关系。

图中，1、塔身；11、酒汽进口；12、酒汽出口；13、回流口；131、一级电磁阀；132、一级流量计；14、进料口；141、二级电磁阀；142、二级流量计；15、隔板；151、流通孔；152、降液管；16、蒸馏层；17、安装孔；18、安装柱；181、测温仪；182、端盖；2、PLC控制器；3、粗馏设备；4、冷凝设备；41、回流管道；42、出料管道；411、保温层；5、原料供应设备；51、进料管道。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

参照图1，为本实用新型公开的一种新型酒精精馏塔，包括一体成型的塔身1，塔身1侧壁底端开设有酒汽进口11，酒汽进口11连通有粗馏设备3，塔身1顶端开设有酒汽出口12，酒汽出口12连通有冷凝设备4。冷凝设备4的出料端连通有出料管道42，出料管道42上开设有回流管道41，塔身1侧壁顶部开设有与回流管道41连通的回流口13，回流管道41外包裹有一层保温层411（参照图4），本实施例中，保温层411为泡沫隔热材料制成。塔身1侧壁中部开设有进料口14，进料口14连通有进料管道51，进料管道51远离进料口14的一端连通有原料供应设备5。回流口13处设有一级电磁阀131和一级流量计132，进料口14处设有二级电磁阀141和二级流量计142，一级电磁阀131、一级流量计132、二级电磁阀141和二级流量计142均电连接有同一个PLC控制器2，本实施例中，PLC控制器2选用S7-200系列PLC控制器。

参照图3，所述塔身1内部沿其长度方向设有若干隔板15，隔板15周沿与塔身1内壁固定连接，若干隔板15将塔身1内部分隔成若干蒸馏层16（参照图2）。隔板15上开设有若干流通孔151，流通孔151为上窄下宽的锥形孔，流通孔151上端口径为其下端口径的2/3至1/3，所述流通孔151下端口径为3至6毫米。本实施例中，流通孔151上端口径为其下端口径的2/3，流通孔151下端口径为6毫米。流通孔151锥形的设置可以使得流通孔151上方的酒精获得受到来自流通孔151下端的更大的气体托力，使得液体酒精不易从流通孔151中滴落到下层蒸馏层16中。各隔板15上穿设有降液管152，各隔板15上的降液管152相错设置。

参照图3，塔身1外壁各蒸馏层16（参照图2）的对应处安装有用于测量塔身1内部温度的测温仪181，各蒸馏层16的测温仪181在水平面上沿塔身1外壁圆周阵列有若干个，各蒸馏层16安装的测温仪181数量为2至5个，测温仪181均与PLC控制器2电连接。本实施例中，各蒸馏层16安装的测温仪181数量为3个。单一测温仪181对蒸馏层16的温度测量会存在不准确的情况，多个测温仪181可以对蒸馏层16内的整体温度进行测量，PLC控制器2可以对同一蒸馏层16的各测温仪181反馈的温度信号进行整合，计算出更加精确的平均温度，从而使得对酒精浓度的控制过程更加精确可靠。

参照图3，塔身1外壁上开设有若干用于安装测温仪181的安装孔17，安装孔17内螺纹连接有安装柱18，测温仪181与安装柱18位于塔身1内的一端固定连接，安装柱18远离测温仪181的一端形成有与塔身1外壁贴合的端盖182，安装柱18和安装孔17的设计可以实现测温仪181在塔身1外壁上的快速安装，端盖182的设计可以提高安装孔17与安装柱18连接处的气密性，减少酒精蒸汽泄露。

本实施例的实施原理为：生产原料在粗馏设备3中经过提纯净化，后形成纯度为80度的酒精蒸汽并从酒汽进口11中进入到精馏设备中。酒精蒸汽通过隔板15上的流通孔151从下层蒸馏层16进入到上层蒸馏层16，酒精蒸汽进入到上层蒸馏层16后在冷凝作用下液化，80度的酒精蒸汽液化成纯度为80度的酒精溶液，由于隔板15上的流通孔151孔径设置的较小，同时又受到隔板15下层的气压作用，隔板15上层的酒精溶液得以在隔板15上聚集。聚集的酒精溶液受到下层蒸馏层16的酒精蒸汽加热作用发生汽化再次形成浓度更高的酒精蒸汽，并重复上述过程在上层隔板15上聚集形成浓度更高的酒精溶液。最上层的蒸馏层16中酒精蒸汽的纯度为95度，95度的酒精蒸汽从酒汽出口12中流出并进入到冷凝设备4中，随后形成95度的成品酒精。成品酒精一部分作为产品直接收集储存，另一部分经回流口13进入到最上层的蒸馏层16中。回流的酒精在最上层隔板15上不断聚集，酒精液面不断上升并最后从回流管道41中渗入到下层隔板15中，回流的酒精可以用来维持精馏塔内酒精总量的平衡，使得各蒸馏层16内的液体酒精达到浓度上的平衡状态，从而使得精馏塔内的酒精蒸馏过程得以不断进行。

酒精蒸汽的浓度和其温度呈一一对应关系，故可以通过测量各蒸馏层16内的酒精蒸汽温度来获得该蒸馏层16内的酒精浓度。而各层的温度变化对成品酒精浓度的影响是滞后的，例如，最上层蒸馏层16中的温度变化最能反映成品酒精的浓度变化，而中层的蒸馏层16的温度变化在经过多次蒸馏过程后，反映到成品酒精的浓度变化较小。因此，工作人员需要根据酒精成品发生单位浓度变化时，各蒸馏层16的温度变化范围大小，来确定最佳观测点。一般来说，当成品酒精产生1%的浓度变化时，最上层蒸馏层16的温度变化范围为1℃，而最佳观测点处的温度变化范围可达到10℃。

测温仪181的设置可以方便工作人员在精馏塔投入使用前对最佳观测点进行测定，之后将进料口14开设在最佳观测点处，通过在进料口14处添加稀酒精溶液来维持最佳观测点处的蒸馏层16的总量平衡，以实现该蒸馏层16温度的动态平衡，从而达到控制该蒸馏层16的酒精蒸汽浓度处于稳定状态，以保证酒汽出口12处酒精蒸汽的浓度稳定，获得纯度更统一的成品酒精。进料口14的位置设置在隔板15与该层隔板15的降液管152上端面之间，进料口14位置的设置可以有效减少稀酒精进入到蒸馏层16中时产生的溅射，同时也可以减少稀酒精掉落时对隔板15产生的冲击。

一级流量计132和二级流量计142的设置能够方便工作人员对回流口13处的回流量和进料口14处的进料量进行监控，并通过PLC控制器2及时向一级电磁阀131和二级电磁阀141发送控制信号，控制回流口13处的酒精回流量和进料口14处的进料量大小，由此实现蒸馏塔内酒精总量平衡的控制，有效改善产出的酒精质量。

本具体实施方式的实施例均为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。