蒸汽压缩汽提系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种蒸汽压缩汽提系统，其包含：(a)汽提柱；(b)蒸发器；(c)冷凝器；(d)压缩器；(e)第一热交换器；(f)第二热交换器；(g)第一泵；(h)第一加热器；(i)第二泵；(j)第二加热器；(k)所述汽提柱、蒸发器、冷凝器、压缩器、第一热交换器、第二热交换器、第一泵、第一加热器、第二泵和第二加热器的入口和出口之间的流体连接；和(l)无膜。
【专利说明】
蒸汽压缩汽提系统
技术领域
[0001]本发明创造涉及一种用于增加挥发性产物的浓度的系统，其中所述产物以一定浓度存在于稀溶液中，所述浓度对于常规纯化方法(如蒸馏)来说太低以致于不经济。
【背景技术】
[0002]已提出将源自活的生物体的乙醇作为用于运输的化石燃料的可再生的替代物。以此方式产生的乙醇的初始浓度通常为1%或更低，这需要纯化至燃料级别。然而，在非常低的乙醇浓度通过常规蒸馏的纯化是无法承受地耗能而且昂贵。
【实用新型内容】
[0003]本文公开的发明创造涉及从混合物分离和纯化挥发性产物如乙醇的目标。在一些实施方案中，本发明创造的系统可用于以与蒸馏同时还将水的蒸发的热进行循环相比更低的成本将乙醇浓度从约0.5%增加至约5%，如约0.5%、1%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5 %、4.0 %、4.5 %、5.0 %或更高。因此，可能的是将乙醇从非常稀的物料纯化至高于使用标准蒸馏在经济上可行的浓度，同时使用比在较低的浓度进行蒸馏更少的能量。
[0004]在一些实施方案中，本发明创造的系统将汽提与蒸汽压缩组合以提供连续的乙醇纯化，由此从接近于与蒸汽相平衡的输入液体物流中移出乙醇，使得能量要求接近理论最小值而且不需要使用膜。在一些实施方案中，用于汽提塔的蒸气几乎全部通过从冷凝产物回收热量而生成。
【附图说明】
[0005]图1，用于蒸汽压缩汽提的系统。
[0006]I为稀乙醇物料；2为第一栗；3为第一热交换器;4为第二热交换器；5为第一加热器;6为汽提柱;7为压缩器;8为冷凝器;9为蒸发器;10为第二加热器;11为第二栗。
【具体实施方式】
[0007]参考I，一种稀的挥发性产物物料I(如乙醇)由第一栗2运送，并在第一热交换器3和第二热交换器4之间分流。稀物料I的分流然后合并、由第一加热器5加热至恰低于沸点，并被运送至汽提柱6的顶部，所述汽提柱6可包含填料。
[0008]在汽提柱6中，稀物料I接触向上流动的蒸汽相。挥发性产物蒸发并从稀物料I消耗，而且被相应地吸收入蒸汽相，使得所述蒸汽相中的挥发性产物浓度接近于平衡浓度。
[0009]将浓缩的蒸汽相运送至压缩器7，然后在冷凝器8中冷凝。冷凝的液体产物从冷凝器8流出至第二热交换器4，在这里其加热稀物料I。然后可将冷凝的液体产物储存或进一步加工。一部分冷凝的液体产物可返回至离开汽提柱6的蒸汽相。
[0010]消耗了挥发性产物的稀物料I离开汽提柱6的底部并进入蒸发器9。将消耗了挥发性产物的稀物料I的一部分在蒸发器9中蒸发并作为蒸汽相引至汽提柱6。将消耗了挥发性产物的稀物料I的残余液体部分通过第二栗11从蒸发器9运送至第一热交换器3，在此其加热稀物料I。
[0011]可替换地，压缩器7压缩来自蒸发器9到达汽提柱6的蒸汽相的部分，而不压缩来自汽提柱6到达冷凝器8的浓缩的蒸汽相;或者除压缩来自汽提柱6到达冷凝器8的浓缩的蒸汽相外，还压缩来自蒸发器9到达汽提柱6的蒸汽相的部分。
[0012]所述冷凝器8和蒸发器9是热连接的，并可在热交换器(如再沸器)中组合，使得来自冷凝器8的冷凝的热提供用于在蒸发器9中蒸发消耗了挥发性产物的稀物料I的热，额外的热根据要求由第二加热器10提供。压缩器7增加了来自汽提柱6的蒸汽相的压力，使得冷凝器8中的冷凝发生在比蒸发器9中的蒸发(其在较低的压力发生)更高的温度。这促进潜热从冷凝器8传递至蒸发器9。
[0013]此外，本发明创造的系统通过使用来自汽提柱6的底部的消耗了挥发性产物的稀物料I加热到达汽提柱6的稀物料I从而改进了热回收效率。本发明创造的系统还通过使用来自汽提柱6的底部的消耗了挥发性产物的稀物料I供给到达汽提柱6的蒸汽相而不是使用外部液体进料供给到达汽提柱6的蒸汽相从而降低了对于将水添加至所述过程的需要。
[0014]在一个实例中，所述挥发性产物是乙醇，而且水溶液中的乙醇浓度为稀乙醇物料I中的约0.1 %至约I %，冷凝的液体产物中的约I %至约1 %，和消耗了乙醇的稀乙醇物料I中的小于约500ppm。稀乙醇物料I的流速为约5.5加仑每分钟，及约5加仑每分钟分流至第一热交换器3和约0.5加仑每分钟分流至第二热交换器4。来自汽提柱6到达冷凝器8的蒸汽相和相应地到达第二热交换器4的冷凝的液体产物的流速为约0.5加仑每分钟。来自汽提柱6到达蒸发器9的消耗了乙醇的稀乙醇物料I的流速为约5.5加仑每分钟。来自蒸发器9到达汽提柱6的蒸汽相的流速为约0.5加仑每分钟，和来自蒸发器9到达第一热交换器3的消耗了乙醇的稀乙醇物料I的流速为约5加仑每分钟。汽提柱6中的表压为约I镑每平方英寸，和压缩器7的操作压力为约3至约10镑每平方英寸。液相的温度范围为约25°C (对于稀乙醇物料I和冷凝的液体产物)至约100°C (对于进入汽提柱6的液体)。蒸汽相的温度范围为约100°C (对于进入汽提柱6的蒸汽)至约115 °C (对于通过压缩器7压缩的蒸汽)。
【主权项】
1.一种蒸汽压缩汽提系统，其包含: (a)汽提柱，其具有处于汽提柱顶部供用于稀物料的入口、处于汽提柱底部供用于消耗的物料溶液的出口、处于汽提柱底部供用于蒸汽相输入的入口和处于汽提柱顶部供用于蒸汽相输出的出口； (b)蒸发器，其使消耗的物料溶液蒸发以产生对于所述汽提柱的蒸汽相输入，该蒸发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输入的出口； (c)冷凝器，其使所述汽提柱的蒸汽相输出冷凝以产生冷凝的液体产物并将由冷凝释放的潜热传递至所述蒸发器，该冷凝器具有供用于所述汽提柱的蒸汽相输出的入口和供用于冷凝的液体产物的出口 ； (d)压缩器，其使所述汽提柱的蒸汽相输出或对于所述汽提柱的蒸汽相输入压缩，该压缩器具有供用于所述汽提柱的蒸汽相输出或对于所述汽提柱的蒸汽相输入的入口和出口 ； (e)第一热交换器，其具有供用于进入所述汽提柱的稀物料和离开所述蒸发器的消耗的物料溶液的入口和出口； (f)第二热交换器，其具有供用于进入所述汽提柱的稀物料和离开所述冷凝器的冷凝的液体产物的入口和出口； (g)第一栗，其将稀物料栗送至所述第一热交换器和所述第二热交换器； (h)第一加热器，其将到达汽提柱的稀物料加热； (i)第二栗，其将消耗的物料溶液从所述蒸发器栗送至所述第一热交换器； (j)第二加热器，其将到达蒸发器的消耗的物料溶液加热； (k)所述汽提柱、蒸发器、冷凝器、压缩器、第一热交换器、第二热交换器、第一栗、第一加热器、第二栗和第二加热器的入口和出口之间的流体连接;和(I)无膜。2.根据权利要求1所述的蒸汽压缩汽提系统，其特征是所述汽提柱包含填料。3.根据权利要求1所述的蒸汽压缩汽提系统，其特征是所述蒸发器和冷凝器是热连接的。4.根据权利要求3所述的蒸汽压缩汽提系统，其特征是所述蒸汽压缩汽提系统进一步包含热交换器，该热交换器包含蒸发器和冷凝器。5.根据权利要求1所述的蒸汽压缩汽提系统，其特征是所述稀物料是稀的乙醇物料。6.用于组装蒸汽压缩汽提系统的套组，其包含: (a)汽提柱； (b)蒸发器； (C)冷凝器； (d)压缩器； (e)第一热交换器； (f)第二热交换器； (g)第一栗； (h)第一加热器； (i)第二栗； (j)第二加热器;和 (k)无膜，其中所述汽提柱适应于与所述蒸发器、冷凝器、压缩器和第一加热器流体连通，另外其中所述蒸发器适应于与所述汽提柱、压缩器和第二栗流体连通;另外其中所述冷凝器适应于与所述汽提柱、压缩器和第二热交换器流体连通；另外其中所述压缩器适应于与所述汽提柱、蒸发器和冷凝器流体连通；另外其中所述第一热交换器适应于与所述第一栗、第一加热器和蒸发器流体连通;另外其中所述第二热交换器适应于与所述第一栗、第一加热器和冷凝器流体连通;另外其中所述第一栗适应于与所述第一热交换器和第二热交换器流体连通;另外其中所述第一加热器适应于与所述第一热交换器、第二热交换器和汽提柱流体连通;另外其中所述第二栗适应于与所述蒸发器和第一热交换器流体连通;另外其中所述第二加热器适应于与所述蒸发器流体连通；另外其中所述汽提柱适应于浓缩稀物料。7.根据权利要求6所述的套组，其特征是所述汽提柱包含填料。8.根据权利要求6所述的套组，其特征是所述蒸发器和冷凝器是热连接的。9.根据权利要求8所述的套组，其特征是所述套组进一步包含热交换器，该热交换器包含蒸发器和冷凝器。10.根据权利要求6所述的套组，其特征是所述稀物料是稀的乙醇物料。
【文档编号】C07C29/80GK205412288SQ201520826652
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2015年10月22日
【发明人】J·沃德, C·拉希迪
【申请人】阿尔吉诺生物技术有限责任公司