专利名称：多层流态化固态连续蒸馏塔的制作方法
技术领域：
本发明属于固态蒸馏设备，特别是一种多层流态化固态连续蒸馏塔。
背景技术：
固态蒸馏多见于从发酵后的固体物料中提取酒精，固态蒸馏所采用的装置均为典型的、传统型蒸馏甑桶，甑桶底部通入高压蒸汽，甑桶顶部收集含有酒精的蒸汽，并经过冷凝装置进行冷凝，成为初级酒精产品。目前，使用甑桶进行蒸馏的蒸馏工艺均为间歇式操作，一次仅能定量处理一批物料，待物料完成本次蒸馏后需要从甑桶内取出，然后才可进行下一批物料的蒸馏处理，因此，甑桶蒸馏方式存在以下缺陷1、由于无法实现连续蒸馏，因此现有的蒸馏工艺存在处理量小、自动化程度低、加工效率低、劳动强度大、产率低等缺点； 2、由于甑桶蒸馏属于间歇式蒸馏工艺，因此蒸馏所得产物浓度不稳定，无法满足工业化大批量生产的连续式蒸馏工艺需求；3、物料在甑桶内蒸馏时基本处于静止状态，不具有流动性，因此同样会对传热传质及蒸馏效果产生一定不良影响。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理，使用方便，自动化程度高，能够实现连续蒸馏，蒸馏处理量大、效率高，蒸馏后产物稳定且产率高的多层流态化固态连续蒸馏塔。本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的一种多层流态化固态连续蒸馏塔，包括塔体及该塔体顶部的混合蒸气出口、塔体上部侧壁的进料口、塔体下部侧壁的过热蒸汽进口、塔体底部的料渣出口和清洗液出口，其特征在于在进料口和料渣出口之间的塔体内壁上间隔交错安装一组与水平面夹角可调的气体分布板，在每一气体分布板上有多个蒸汽气孔，在对应每个气体分布板底端侧边的塔体上均安装一个物料下料控制装置。而且，所述的每个气体分布板与水平面的倾斜夹角均可调，该夹角为0 60度。而且，所述的物料下料控制装置为下料器或下料流量调节器。而且，所述的下料器为旋转卸料阀，该旋转卸料阀安装在固定轴上，固定轴安装在塔体上，其高度与蒸汽分布板底部相平。而且，所述的下料流量调节器包括转轴和一个流量调节板，流量调节板安装在转轴上，转轴安装在塔体上，其高度与蒸汽分布板底部相平。而且，所述的塔体外部安装一夹套，该夹套上有夹套过热蒸汽进口和夹套过热蒸汽出口。而且，所述在蒸馏塔夹套外部包裹有固体保温层。而且，所述的塔体的进料口处安装一螺旋加料器，该螺旋加料器的螺杆为空心螺杆，空心螺杆内部设置电加热装置或通入过热蒸汽。本发明的优点和有益效果为
1、本蒸馏塔的塔体内壁交错安装多层与水平面夹角可调的气体分布板，该气体分布板将蒸馏塔内部自上至下分隔开来，固体发酵物经过螺旋加料器进入蒸馏塔的顶层分布板上，在具有一定倾斜角度的气体分布板上与上行蒸汽进行传质传热，同时发酵料处于流态化或间歇流态化状态，传热传质强度大大增加，挥发性物质如乙醇等蒸气从发酵物中被蒸出，且被上行蒸汽夹带，使蒸汽中乙醇的浓度增加，并在每层分布板上方的流化床顶部基本达到相平衡。接着，发酵料移动至下面的倾斜分布板，进一步进行热质传递，乙醇从固形物中被蒸馏出来。通过过热蒸汽与物料的逆流热质传递过程，不断的提高水蒸汽中乙醇浓度，发酵物中的乙醇含量逐步下降，因此使用本蒸馏塔可以实现连续蒸馏，从而增大了处理量，提高了自动化程度，减轻了劳动强度，提高了加工效率以及产品的产量。2、由于本蒸馏塔能够实现连续生产，因此蒸馏所得产物浓度稳定，能够满足工业化大批量生产的连续式蒸馏工艺需求。3、采用本发明装置进行蒸馏时，发酵物料在蒸馏过程中始终处于流态化或间歇流态化状态，因此热、质交换强度极大增加，保证了蒸馏效果，并提高了蒸馏效率。4、本蒸馏塔针对不同物料采用不同角度的气体分布板设计，有效的提高物料的流化性；并根据操作的要求实时控制旋转阀的转速或流量调节板的角度，能有效的控制物料在蒸馏塔内的停留时间，具有操作灵活性。5、本发明结构简单，操作方便，处理量大，自动化程度高，其内置的多层气体分布板使得蒸馏过程中发酵料处于流态化或间歇流态化状态，实现了快速、高效的连续蒸馏工艺，是现有固态蒸馏塔的更新换代设备。
图1是本发明的主视图(剖视)；图2是图1的A部放大图；图3是图1的B部放大图。蒸馏塔组成部分混合蒸气出口 1、夹套2、夹套过热蒸汽出口 3、物料流化段4、下料器5、气体分布板6、相平衡区7、分布板蒸汽气孔8、下料流量调节器9、过热蒸汽进口 10、 料渣出口 11、清洗液出口 12、夹套过热蒸汽进口 13、螺旋加料器14、进料口 15、塔体16、固定轴17、旋转卸料阀18、转轴19、流量调节板20，固体保温层21。
具体实施例方式下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。一种多层流态化固态连续蒸馏塔，包括一矩形的塔体16，塔体的内部为蒸馏腔室， 在塔体的顶部有废蒸汽和乙醇蒸气的混合蒸气出口 1，塔体的上部侧壁制有进料口 15，在塔体下部的侧壁制有过热蒸汽进口 10，塔体的底部制有料渣出口 11和清洗液出口 12，这些混合蒸气出口、进料口、过热蒸汽进口、料渣出口及废液出口均与蒸馏腔室相连通。本发明的创新点在于在进料口和料渣出口之间的塔体内壁上间隔交错安装一组与水平面夹角可调的气体分布板6，每个气体分布板与水平面之间的夹角均可调，其范围通常是0 60度，具体设计角度根据蒸馏物料的安息角来确定。气体分布板的数量不限，可根据塔体的高度以及物料的特性进行调节。气体分布板为多孔板或风帽式分布板等结构形式，在每个气体分布板上均制有一组蒸汽气孔8，该蒸汽气孔的开孔方向为垂直或呈一定的角度。气体分布板下层的过热蒸汽可以通过蒸汽气孔进入气体分布板上方的物料流化段4，而气体分布板上的物料则不能通过气体分布板的蒸汽气孔进入下一床层。在对应每个气体分布板底端侧边的塔体上均安装一物料下料控制装置，该物料下料控制装置是下料器5或者下料流量调节器9，如图2所示，下料器包括固定轴17和旋转卸料阀18，该旋转卸料阀安装在固定轴上，固定轴安装在塔体上，其高度与蒸汽分布板底部相平，其转速可以调节；如图3所示，下料流量调节器包括转轴19和流量调节板20，流量调节板安装在转轴上，转轴安装在位于气体分布板底端侧边的塔体上，其高度与蒸汽分布板底部相平，流量调节板与塔体内壁之间的角度可以调节。通过调节下料器转速或者下料流量调节器的角度可以控制物料的流量，从而控制气体分布板上的料层厚度。在气体分布板上方为物料流化段，发酵物在过热蒸汽曳力的作用下处于流化状态，发酵物与蒸汽的接触表面在热、质传递过程中不断更新，使颗粒与蒸汽接触均勻，更好地实现二者间热质交换，基本可以达到同一气体分布板上的物料相内的乙醇含量均一的蒸馏效果；在气体分布板下方和下一层的物料流化段的上方空间为相平衡区(平衡室)7，在平衡室中蒸汽相有一定时间的滞留，在滞留过程中可以达到一个相对稳定的状态。在每个气体分布板上端处设置一个蒸汽脉冲清扫口(图中未示出)，对于在卸料过程中难以流化的物料进行定期吹扫，吹扫产生的侧向作用力可以促进物料顺利进入下一操作室。塔体外部安装一夹套2，该夹套上有夹套过热蒸汽进口 13和夹套过热蒸汽出口 3， 夹套内部通入过热蒸汽可防止壁面处蒸汽冷凝，操作过程中产生的少量冷凝液可以经塔底的清洗液出口 12排出。夹套外部包裹一层固体保温层21，以减少塔体的热损失。塔体的进料口处安装一螺旋加料器14，该螺旋加料器的螺杆为空心螺杆，空心螺杆内部可以设置电加热装置或通入过热蒸汽，以使在推进物料的同时对其进行预热，提高了蒸馏效率。本多层流态化固态连续蒸馏塔的工作原理为过热蒸汽由过热蒸汽进口 10进入，进气管均与外部蒸汽发生装置(图中未示出) 连通，过热蒸汽可通过底层气体分布板6均勻地与发酵物料颗粒接触。固体发酵物经过螺旋加料器进入顶层以一定角度倾斜的多孔板上，与上行蒸汽进行传质传热，发酵物中的乙醇等蒸汽被上行蒸汽夹带，使蒸汽中乙醇的浓度增加。接着，发酵料移动至下面的倾斜多孔板，进一步进行热质传递，其中的乙醇等挥发物从固形物中被蒸馏出来。通过在多层孔板上逆流式的热质传递，最终使料糟中的乙醇含量降至最低水平。具有较高乙醇浓度的废蒸气从装置顶部混合蒸气出口 1排出，经冷凝器冷却为乙醇溶液，或者将废蒸汽和乙醇蒸气直接进行下一步的精馏操作，又或者将部分混和气可回流，以提高产品的乙醇浓度；蒸汽排出时采用真空泵或引风机(图中未示出)提供动力，以保证蒸馏过程的连续性。蒸馏后的料糟由料渣出口 11排出，排出装置为螺旋或星型卸料器(图中未示出)， 该排出装置具有气密性；本装置的日常维护清洗的废液可由料渣出口 11及清洗液出口 12 排出。为了生产需要，达到最优的生产效果，实验装置中的几个结构参数可以调节，比如层数可以任意叠加、气体分布板6的角度、下料器5的转速或下料流量调节器9的角度。本装置为密闭装置，可在负压、常压或正压下操作，也适用于其他挥发性物质从固态物料中的蒸溜。
权利要求
1.一种多层流态化固态连续蒸馏塔，包括塔体及该塔体顶部的混合蒸气出口、塔体上部侧壁的进料口、塔体下部侧壁的过热蒸汽进口、塔体底部的料渣出口和清洗液出口，其特征在于在进料口和料渣出口之间的塔体内壁上间隔交错安装一组与水平面夹角可调的气体分布板，在每一气体分布板上有多个蒸汽气孔，在对应每个气体分布板底端侧边的塔体上均安装一个物料下料控制装置。
2.根据权利要求1所述的多层流态化固态连续蒸馏塔，其特征在于所述的每个气体分布板与水平面的倾斜夹角均可调，该夹角为0 60度。
3.根据权利要求1所述的多层流态化固态连续蒸馏塔，其特征在于所述的物料下料控制装置为下料器或下料流量调节器。
4.根据权利要求3所述的多层流态化固态连续蒸馏塔，其特征在于所述的下料器为旋转卸料阀，该旋转卸料阀安装在固定轴上，固定轴安装在塔体上，其高度与蒸汽分布板底部相平。
5.根据权利要求3所述的多层流态化固态连续蒸馏塔，其特征在于所述的下料流量调节器包括转轴和一个流量调节板，流量调节板安装在转轴上，转轴安装在塔体上，其高度与蒸汽分布板底部相平。
6.根据权利要求1所述的多层流态化固态连续蒸馏塔，其特征在于所述的塔体外部安装一夹套，该夹套上有夹套过热蒸汽进口和夹套过热蒸汽出口。
7.根据权利要求1所述的多层流态化固态连续蒸馏塔，其特征在于所述在蒸馏塔夹套外部包裹有固体保温层。
8.根据权利要求1所述的多层流态化固态连续蒸馏塔，其特征在于所述的塔体的进料口处安装一螺旋加料器，该螺旋加料器的螺杆为空心螺杆，空心螺杆内部设置电加热装置或通入过热蒸汽。
全文摘要
本发明涉及一种多层流态化固态连续蒸馏塔，包括塔体及该塔体顶部的混合蒸气出口、塔体上部侧壁的进料口、塔体下部侧壁的过热蒸汽进口、塔体底部的料渣出口和清洗液出口，在进料口和料渣出口之间的塔体内壁上间隔交错安装一组与水平面夹角可调的气体分布板，在每一气体分布板上均有蒸汽气孔，在对应每个气体分布板底端侧边的塔体上均安装一个物料下料控制装置。本发明结构简单，操作方便，处理量大，自动化程度高；其内置的多层气体分布板使得蒸馏过程中发酵料处于流态化或间歇流态化状态，实现了快速、高效的连续蒸馏工艺，是现有固态蒸馏塔的更新换代设备。
文档编号B01D3/38GK102335520SQ20101023549
公开日2012年2月1日 申请日期2010年7月22日 优先权日2010年7月22日
发明者叶京生, 吴中华, 李占勇, 王祥河, 苏伟光, 许勤虎 申请人:天津科技大学