[發(fā)明專利]一種超聲霧化濃縮乙醇的系統(tǒng)裝置和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110352450.3
• 申請(qǐng)日: 2011-11-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103102250A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-05-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張寶國(guó);范丹丹;喬凱;陳明;翟慶銅;蘇杰;張淑梅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油化工股份有限公司;中國(guó)石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院
• 主分類號(hào): C07C31/08
• 分類號(hào): C07C31/08;C07C29/78;B05B17/06
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種利用超聲霧化濃縮乙醇的系統(tǒng)裝置和方法，特別涉及一種高效回收超聲霧化產(chǎn)生的霧狀物的方法。

背景技術(shù)

生物質(zhì)泛指所有的以植物為來(lái)源的含碳有機(jī)物質(zhì)，植物接受太陽(yáng)提供的光和熱，通過(guò)光合作用將空氣中的二氧化碳轉(zhuǎn)化為含碳有機(jī)物物質(zhì)，同時(shí)將部分能量貯存下來(lái)。生物質(zhì)以其可再生、產(chǎn)量巨大、可儲(chǔ)存、碳循環(huán)等優(yōu)點(diǎn)而引人注目，并且在多種清潔后續(xù)能源中，唯一可轉(zhuǎn)化為液體燃料，與化石燃料具有很大的兼容性。因此，以高技術(shù)開(kāi)發(fā)和利用生物質(zhì)制備液體燃料，日益引起世界各國(guó)的重視。

生物質(zhì)可大體分為糖質(zhì)原料、淀粉質(zhì)原料和纖維素原料。糖質(zhì)原料、淀粉質(zhì)原料制取燃料酒精的技術(shù)已很成熟，在巴西、美國(guó)等國(guó)家已經(jīng)大量應(yīng)用。但從總體看，依靠糖蜜、糧食淀粉原料解決用量很大的燃料問(wèn)題顯然是不現(xiàn)實(shí)的，特別是對(duì)于人口壓力較大的國(guó)家和地區(qū)更是如此。纖維素發(fā)酵制備乙醇的主要過(guò)程包括預(yù)處理、水解、發(fā)酵、提濃等步驟，具有生產(chǎn)流程長(zhǎng)、能耗高、廢水多等不足，影響工業(yè)應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)性。美國(guó)《工業(yè)酶學(xué)》認(rèn)為：“如果乙醇工業(yè)要生存，就必須利用木質(zhì)纖維素生產(chǎn)”。利用葡萄糖直接發(fā)酵制備乙醇是糧食發(fā)酵工業(yè)一個(gè)比較成熟的工藝，而在纖維素發(fā)酵制備乙醇過(guò)程中，套用該工藝使纖維素發(fā)酵乙醇至今未能走出技術(shù)經(jīng)濟(jì)關(guān)。目前纖維乙醇工藝中的乙醇提濃都是采用的傳統(tǒng)的蒸餾法，所用能耗占整個(gè)工藝的一半以上。因此，研究新的低能耗的稀乙醇提濃方法具有非常重要的意義。

超聲提濃是本領(lǐng)域出現(xiàn)的新穎的乙醇濃縮方法。乙醇具有表面濃度過(guò)高的物性，超聲濃縮正是利用了乙醇的這一性質(zhì)。超聲提濃裝置通常由超聲波振蕩器、鼓風(fēng)機(jī)、冷凝回收裝置幾部分構(gòu)成。由于輸送給振蕩器的能量比待濃縮乙醇溶液的潛熱小得多，超聲濃縮方法可比蒸餾濃縮方法節(jié)約更多的能量，且該方法特別適用于稀乙醇溶液的提濃。超聲霧化產(chǎn)生的霧滴十分微小，采用一般的冷凝方法或捕集法，很難將其凝集后收集。JP2005066554提出了幾種凝集霧狀物的方法，其中包括：加大回收單元的體積、冷卻凝集、回收單元密閉、噴淋吸收、向霧狀物強(qiáng)制吹風(fēng)攪拌、設(shè)置擋板、設(shè)置霧狀物振動(dòng)器，這些方法可以配合使用，提高對(duì)霧狀物的凝集效率。該回收系統(tǒng)設(shè)備復(fù)雜，回收效率卻并不十分理想，尤其在霧狀物處理量很大的情況下不能完全滿足需要。在乙醇超聲提濃裝置中，鼓風(fēng)設(shè)備的作用一般是提供給氣體（通常為空氣）循環(huán)動(dòng)力，尤其是使超聲產(chǎn)生的霧狀物隨氣流到達(dá)捕集器中。例如JP2005066526、JP2005066553、JP2005066554、CN200810011464.7中都有帶鼓風(fēng)設(shè)備的超聲工藝的實(shí)例。采用鼓風(fēng)設(shè)備的超聲提濃裝置中，鼓風(fēng)設(shè)備的動(dòng)力效率較低，能耗相對(duì)較高；同時(shí)需要補(bǔ)充適量氣體；對(duì)載氣壓力和速率也有潛在的要求，例如對(duì)于常見(jiàn)的盤管式冷凝捕集裝置，盤繞的冷凝管給氣體的流動(dòng)造成了相當(dāng)?shù)淖枇Γ箠A帶著霧狀物的氣體順利通過(guò)，鼓風(fēng)設(shè)備必須提供給氣體高于特定值的壓力，然而氣壓過(guò)大氣流速度過(guò)大會(huì)使霧狀物在捕集設(shè)備中的停留時(shí)間大大縮短，不利于其被順利捕集、凝聚，未被捕集的霧狀物又隨著氣流在整個(gè)環(huán)路中不斷循環(huán)直至在某次循環(huán)中被凝集，這個(gè)過(guò)程中又消耗了不少的傳送能量，因此需進(jìn)一步提高以鼓風(fēng)為動(dòng)力的超聲提濃裝置的經(jīng)濟(jì)性。采用這些方法的回收系統(tǒng)設(shè)備復(fù)雜，且大部分使用了鼓風(fēng)設(shè)備輸送動(dòng)力，有的還使用了制冷設(shè)備，經(jīng)濟(jì)性存在一些問(wèn)題。首先，封閉循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)的鼓風(fēng)設(shè)備對(duì)載氣壓力和速率要求很高，鼓風(fēng)機(jī)的實(shí)際動(dòng)力效率偏低；其次，扇葉與輸送管道的接合精密度要求較高，對(duì)載氣壓力和速率也有嚴(yán)格的要求；使用制冷設(shè)備能耗偏高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種超聲霧化濃縮乙醇的系統(tǒng)裝置及濃縮乙醇的方法，本發(fā)明具有對(duì)超聲霧化后的霧狀物回收效率高，能耗低的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明超聲霧化濃縮乙醇的系統(tǒng)裝置，包括設(shè)有超聲霧化器的超聲霧化罐、凝集器和收集器，其中凝集器由一對(duì)相對(duì)設(shè)置的兩個(gè)筒體、每個(gè)筒體內(nèi)的活塞、連接兩個(gè)活塞的連接桿和網(wǎng)狀轉(zhuǎn)子構(gòu)成，兩個(gè)活塞與兩個(gè)筒體組成左右兩個(gè)壓縮缸，每一缸內(nèi)的活塞止點(diǎn)前端設(shè)置一網(wǎng)狀轉(zhuǎn)子。兩個(gè)壓縮缸活塞止點(diǎn)前端上方設(shè)置物料入口，下方設(shè)置物料出口，物料入口設(shè)置物料流入單向閥，物料出口設(shè)置物料流出單向閥，霧狀物凝集器的兩個(gè)物料入口與超聲霧化罐的霧狀物導(dǎo)出口相通，凝集器的兩個(gè)物料出口與收集器入口相通。

本發(fā)明裝置中，其中一個(gè)壓縮缸進(jìn)氣的同時(shí)另一個(gè)壓縮缸進(jìn)行壓縮并排放至收集器，兩個(gè)壓縮缸交替進(jìn)行吸氣—壓縮—排氣工作。連接兩個(gè)活塞的連接桿與動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置連接。