蒸汽壓縮汽提系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種蒸汽壓縮汽提系統，其包含：(a)汽提柱；(b)蒸發器；(c)冷凝器；(d)壓縮器；(e)第一熱交換器；(f)第二熱交換器；(g)第一泵；(h)第一加熱器；(i)第二泵；(j)第二加熱器；(k)所述汽提柱、蒸發器、冷凝器、壓縮器、第一熱交換器、第二熱交換器、第一泵、第一加熱器、第二泵和第二加熱器的入口和出口之間的流體連接；和(l)無膜。
【專利說明】
蒸汽壓縮汽提系統
技術領域
[0001]本發明創造涉及一種用于增加揮發性產物的濃度的系統，其中所述產物以一定濃度存在于稀溶液中，所述濃度對于常規純化方法(如蒸餾)來說太低以致于不經濟。
【背景技術】
[0002]已提出將源自活的生物體的乙醇作為用于運輸的化石燃料的可再生的替代物。以此方式產生的乙醇的初始濃度通常為1%或更低，這需要純化至燃料級別。然而，在非常低的乙醇濃度通過常規蒸餾的純化是無法承受地耗能而且昂貴。
【實用新型內容】
[0003]本文公開的發明創造涉及從混合物分離和純化揮發性產物如乙醇的目標。在一些實施方案中，本發明創造的系統可用于以與蒸餾同時還將水的蒸發的熱進行循環相比更低的成本將乙醇濃度從約0.5%增加至約5%，如約0.5%、1%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5 %、4.0 %、4.5 %、5.0 %或更高。因此，可能的是將乙醇從非常稀的物料純化至高于使用標準蒸餾在經濟上可行的濃度，同時使用比在較低的濃度進行蒸餾更少的能量。
[0004]在一些實施方案中，本發明創造的系統將汽提與蒸汽壓縮組合以提供連續的乙醇純化，由此從接近于與蒸汽相平衡的輸入液體物流中移出乙醇，使得能量要求接近理論最小值而且不需要使用膜。在一些實施方案中，用于汽提塔的蒸氣幾乎全部通過從冷凝產物回收熱量而生成。
【附圖說明】
[0005]圖1，用于蒸汽壓縮汽提的系統。
[0006]I為稀乙醇物料；2為第一栗；3為第一熱交換器;4為第二熱交換器；5為第一加熱器;6為汽提柱;7為壓縮器;8為冷凝器;9為蒸發器;10為第二加熱器;11為第二栗。
【具體實施方式】
[0007]參考I，一種稀的揮發性產物物料I(如乙醇)由第一栗2運送，并在第一熱交換器3和第二熱交換器4之間分流。稀物料I的分流然后合并、由第一加熱器5加熱至恰低于沸點，并被運送至汽提柱6的頂部，所述汽提柱6可包含填料。
[0008]在汽提柱6中，稀物料I接觸向上流動的蒸汽相。揮發性產物蒸發并從稀物料I消耗，而且被相應地吸收入蒸汽相，使得所述蒸汽相中的揮發性產物濃度接近于平衡濃度。
[0009]將濃縮的蒸汽相運送至壓縮器7，然后在冷凝器8中冷凝。冷凝的液體產物從冷凝器8流出至第二熱交換器4，在這里其加熱稀物料I。然后可將冷凝的液體產物儲存或進一步加工。一部分冷凝的液體產物可返回至離開汽提柱6的蒸汽相。
[0010]消耗了揮發性產物的稀物料I離開汽提柱6的底部并進入蒸發器9。將消耗了揮發性產物的稀物料I的一部分在蒸發器9中蒸發并作為蒸汽相引至汽提柱6。將消耗了揮發性產物的稀物料I的殘余液體部分通過第二栗11從蒸發器9運送至第一熱交換器3，在此其加熱稀物料I。
[0011]可替換地，壓縮器7壓縮來自蒸發器9到達汽提柱6的蒸汽相的部分，而不壓縮來自汽提柱6到達冷凝器8的濃縮的蒸汽相;或者除壓縮來自汽提柱6到達冷凝器8的濃縮的蒸汽相外，還壓縮來自蒸發器9到達汽提柱6的蒸汽相的部分。
[0012]所述冷凝器8和蒸發器9是熱連接的，并可在熱交換器(如再沸器)中組合，使得來自冷凝器8的冷凝的熱提供用于在蒸發器9中蒸發消耗了揮發性產物的稀物料I的熱，額外的熱根據要求由第二加熱器10提供。壓縮器7增加了來自汽提柱6的蒸汽相的壓力，使得冷凝器8中的冷凝發生在比蒸發器9中的蒸發(其在較低的壓力發生)更高的溫度。這促進潛熱從冷凝器8傳遞至蒸發器9。
[0013]此外，本發明創造的系統通過使用來自汽提柱6的底部的消耗了揮發性產物的稀物料I加熱到達汽提柱6的稀物料I從而改進了熱回收效率。本發明創造的系統還通過使用來自汽提柱6的底部的消耗了揮發性產物的稀物料I供給到達汽提柱6的蒸汽相而不是使用外部液體進料供給到達汽提柱6的蒸汽相從而降低了對于將水添加至所述過程的需要。
[0014]在一個實例中，所述揮發性產物是乙醇，而且水溶液中的乙醇濃度為稀乙醇物料I中的約0.1 %至約I %，冷凝的液體產物中的約I %至約1 %，和消耗了乙醇的稀乙醇物料I中的小于約500ppm。稀乙醇物料I的流速為約5.5加侖每分鐘，及約5加侖每分鐘分流至第一熱交換器3和約0.5加侖每分鐘分流至第二熱交換器4。來自汽提柱6到達冷凝器8的蒸汽相和相應地到達第二熱交換器4的冷凝的液體產物的流速為約0.5加侖每分鐘。來自汽提柱6到達蒸發器9的消耗了乙醇的稀乙醇物料I的流速為約5.5加侖每分鐘。來自蒸發器9到達汽提柱6的蒸汽相的流速為約0.5加侖每分鐘，和來自蒸發器9到達第一熱交換器3的消耗了乙醇的稀乙醇物料I的流速為約5加侖每分鐘。汽提柱6中的表壓為約I鎊每平方英寸，和壓縮器7的操作壓力為約3至約10鎊每平方英寸。液相的溫度范圍為約25°C (對于稀乙醇物料I和冷凝的液體產物)至約100°C (對于進入汽提柱6的液體)。蒸汽相的溫度范圍為約100°C (對于進入汽提柱6的蒸汽)至約115 °C (對于通過壓縮器7壓縮的蒸汽)。
【主權項】
1.一種蒸汽壓縮汽提系統，其包含: (a)汽提柱，其具有處于汽提柱頂部供用于稀物料的入口、處于汽提柱底部供用于消耗的物料溶液的出口、處于汽提柱底部供用于蒸汽相輸入的入口和處于汽提柱頂部供用于蒸汽相輸出的出口； (b)蒸發器，其使消耗的物料溶液蒸發以產生對于所述汽提柱的蒸汽相輸入，該蒸發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輸入的出口； (c)冷凝器，其使所述汽提柱的蒸汽相輸出冷凝以產生冷凝的液體產物并將由冷凝釋放的潛熱傳遞至所述蒸發器，該冷凝器具有供用于所述汽提柱的蒸汽相輸出的入口和供用于冷凝的液體產物的出口 ； (d)壓縮器，其使所述汽提柱的蒸汽相輸出或對于所述汽提柱的蒸汽相輸入壓縮，該壓縮器具有供用于所述汽提柱的蒸汽相輸出或對于所述汽提柱的蒸汽相輸入的入口和出口 ； (e)第一熱交換器，其具有供用于進入所述汽提柱的稀物料和離開所述蒸發器的消耗的物料溶液的入口和出口； (f)第二熱交換器，其具有供用于進入所述汽提柱的稀物料和離開所述冷凝器的冷凝的液體產物的入口和出口； (g)第一栗，其將稀物料栗送至所述第一熱交換器和所述第二熱交換器； (h)第一加熱器，其將到達汽提柱的稀物料加熱； (i)第二栗，其將消耗的物料溶液從所述蒸發器栗送至所述第一熱交換器； (j)第二加熱器，其將到達蒸發器的消耗的物料溶液加熱； (k)所述汽提柱、蒸發器、冷凝器、壓縮器、第一熱交換器、第二熱交換器、第一栗、第一加熱器、第二栗和第二加熱器的入口和出口之間的流體連接;和(I)無膜。2.根據權利要求1所述的蒸汽壓縮汽提系統，其特征是所述汽提柱包含填料。3.根據權利要求1所述的蒸汽壓縮汽提系統，其特征是所述蒸發器和冷凝器是熱連接的。4.根據權利要求3所述的蒸汽壓縮汽提系統，其特征是所述蒸汽壓縮汽提系統進一步包含熱交換器，該熱交換器包含蒸發器和冷凝器。5.根據權利要求1所述的蒸汽壓縮汽提系統，其特征是所述稀物料是稀的乙醇物料。6.用于組裝蒸汽壓縮汽提系統的套組，其包含: (a)汽提柱； (b)蒸發器； (C)冷凝器； (d)壓縮器； (e)第一熱交換器； (f)第二熱交換器； (g)第一栗； (h)第一加熱器； (i)第二栗； (j)第二加熱器;和 (k)無膜，其中所述汽提柱適應于與所述蒸發器、冷凝器、壓縮器和第一加熱器流體連通，另外其中所述蒸發器適應于與所述汽提柱、壓縮器和第二栗流體連通;另外其中所述冷凝器適應于與所述汽提柱、壓縮器和第二熱交換器流體連通；另外其中所述壓縮器適應于與所述汽提柱、蒸發器和冷凝器流體連通；另外其中所述第一熱交換器適應于與所述第一栗、第一加熱器和蒸發器流體連通;另外其中所述第二熱交換器適應于與所述第一栗、第一加熱器和冷凝器流體連通;另外其中所述第一栗適應于與所述第一熱交換器和第二熱交換器流體連通;另外其中所述第一加熱器適應于與所述第一熱交換器、第二熱交換器和汽提柱流體連通;另外其中所述第二栗適應于與所述蒸發器和第一熱交換器流體連通;另外其中所述第二加熱器適應于與所述蒸發器流體連通；另外其中所述汽提柱適應于濃縮稀物料。7.根據權利要求6所述的套組，其特征是所述汽提柱包含填料。8.根據權利要求6所述的套組，其特征是所述蒸發器和冷凝器是熱連接的。9.根據權利要求8所述的套組，其特征是所述套組進一步包含熱交換器，該熱交換器包含蒸發器和冷凝器。10.根據權利要求6所述的套組，其特征是所述稀物料是稀的乙醇物料。
【文檔編號】C07C29/80GK205412288SQ201520826652
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2015年10月22日
【發明人】J·沃德, C·拉希迪
【申請人】阿爾吉諾生物技術有限責任公司