專利名稱：無水乙醇生產(chǎn)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種無水乙醇的生產(chǎn)系統(tǒng)，尤其涉及利用膜分離技術(shù)生產(chǎn)無水乙醇的生產(chǎn)系統(tǒng)，屬于生物分離工程技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
無水乙醇是指乙醇濃度大于99. 5 wt%的酒精溶液，無水乙醇是一種重要的化工原料和化學(xué)試劑，也是汽油醇的基本原料。微生物發(fā)酵法產(chǎn)生的乙醇通過一般的蒸餾法不能得到無水乙醇，只能生產(chǎn)出乙醇濃度為95. 0wt%的酒精，因?yàn)橐掖紳舛葹?5. 57wt%時(shí)，乙醇和水組成一個(gè)乙醇-水恒沸混合溶液體系，其沸點(diǎn)為78. 50C，在蒸餾時(shí)恒沸混合物中的乙醇和水按比例蒸餾出來。目前，制備無水乙醇的方法主要有恒沸精餾法、萃取精餾法、吸附法和膜分離法。恒沸精餾法和萃取精餾法能耗較高、設(shè)備投資大，吸附法的廢液會(huì)對環(huán)境造成污染。膜分離技術(shù)具有高效、節(jié)能、無污染的特點(diǎn)，是一種很有前景的新技術(shù)。中國專利文件CN201744279(申請?zhí)?01020286456. 6)公開了一種用于生產(chǎn)無水乙醇的乙醇脫水系統(tǒng)，包括粗餾塔，該粗餾塔對發(fā)酵液進(jìn)行蒸餾脫水；蒸汽滲透膜裝置，該蒸汽滲透膜裝置接收乙醇和水的混合物料流，并進(jìn)行進(jìn)一步的脫水處理，生成無水乙醇以及乙醇和水的混合氣體。中國專利文件CN202400989 (申請?zhí)?01129470128. 6)公開了一種生產(chǎn)無水乙醇的裝置，包括精餾塔和滲透汽化膜組件，將含水乙醇通過精餾和滲透汽化膜分離，得到無水乙醇。以上生產(chǎn)無水乙醇的系統(tǒng)是采用酒精蒸餾與蒸汽滲透膜或滲透汽化膜相結(jié)合，依靠各組分在膜中的溶解與擴(kuò)散速率的不同來實(shí)現(xiàn)乙醇和水的分離。在上述生產(chǎn)過程中，由于原料是蒸汽或高溫液體(88°C 91°C )，系統(tǒng)操作溫度高，只能使用能耐高溫的膜材料，影響了制作膜的材料選擇范圍，提高了膜組件的成本；在較高的操作溫度下，膜易發(fā)生嚴(yán)重的溶脹現(xiàn)象，膜的使用壽命相對縮短。因此，在采用膜技術(shù)生產(chǎn)無水乙醇時(shí)，延長膜的使用壽命、降低膜組件的成本是無水乙醇生產(chǎn)中一個(gè)需要解決的問題，本實(shí)用新型就是在這一背景下提出的。
發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供一種操作溫度低且脫水效率高的無水乙醇生產(chǎn)系統(tǒng)。為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種無水乙醇生產(chǎn)系統(tǒng)，包括原料罐、第一級膜組件、第二級膜組件、濃縮液儲(chǔ)罐、產(chǎn)品罐、定量泵、流量閥，原料罐的底部通過定量泵與第一級膜組件連接，第一級膜組件與濃縮液儲(chǔ)罐和產(chǎn)品罐由流量閥連接，濃縮液儲(chǔ)罐與第二級膜組件由定量泵連接，第二級膜組件與產(chǎn)品罐由流量閥連接。
所述的第一級膜組件和第二級膜組件的結(jié)構(gòu)相同，膜組件包括筒體、中空纖維膜，筒體內(nèi)部裝有中空纖維膜，筒體一端裝有料液進(jìn)口、另一端裝有濃縮液出口、一側(cè)裝有透過液出口。[0007]所述的第一級膜組件是由疏水性材料制作的中空纖維膜組成，膜的制造材料是硅橡膠。所述的第二級膜組件是由親水性材料制作的中空纖維膜組成，膜的制造材料是聚酰胺。所述的中空纖維膜是反滲透復(fù)合膜，其外徑為8(Tl60Mffl，內(nèi)徑為4(T80Mffl。本實(shí)用新型的無水乙醇生產(chǎn)系統(tǒng)是用于脫去酒精中水分的裝置將從酒精生產(chǎn)中蒸餾得到的酒精液(酒精含量在95. 0wt%)在泵作用下流過膜組件，水分子和乙醇在不同性質(zhì)的膜中透過膜集于膜外，從膜組件中流出，從而實(shí)現(xiàn)乙醇與水分子的分離。本實(shí)用新型是采用膜分離技術(shù)脫去酒精液中的水分，在本實(shí)用新型中采用的膜是反滲透中空纖維復(fù)合膜，中空纖維膜具有水滲透通量大、分離因子高、脫水效率高等優(yōu)點(diǎn)。膜的選擇透過性能是由致密的超薄功能層決定的，酒精液中乙醇和水的分離是依靠各組分在膜中的溶解與擴(kuò)散速率的不同來實(shí)現(xiàn)的。在第一級膜組件中，因?yàn)橹锌绽w維膜是疏水性材料制作的膜，當(dāng)酒精液通過時(shí)，乙醇分子溶于膜內(nèi)，再透過膜集于膜外，從第一級膜組件中流出，得到無水乙醇；在第二級膜組件中，因?yàn)橹锌绽w維膜是親水性材料制作的膜，當(dāng)酒精液通過時(shí)，水分子溶于膜內(nèi)，再透過膜集于膜外，從第二級膜組件中流出，而脫出水分的乙醇液從膜中流出得到無水乙醇。本實(shí)用新型是針對蒸汽滲透法和滲透汽化法生產(chǎn)無水乙醇的不足，利用反滲透復(fù)合膜的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了用于脫去乙醇中水分子的生產(chǎn)系統(tǒng)，使用本實(shí)用新型的無水乙醇生產(chǎn)系統(tǒng)與現(xiàn)有技術(shù)相比其有益效果如下在常溫下可進(jìn)行無水乙醇的生產(chǎn)，延長了膜的使用壽命、降低了膜組件的成本，擴(kuò)大了膜材料的選擇范圍；乙醇脫水過程中各成分相態(tài)不變、不用加熱、能耗低，對環(huán)境沒有污染；生產(chǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、操作方便。

圖I為本實(shí)用新型的無水乙醇生產(chǎn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為第一級膜組件2或第二級膜組件3的結(jié)構(gòu)示意圖。其中I、原料罐，2、第一級膜組件，3、第二級膜組件，4、濃縮液儲(chǔ)罐，5、產(chǎn)品罐，6、定量泵，7、流量閥，8、筒體，9、中空纖維膜，10、料液進(jìn)口，11、透過液出口，12、濃縮液出口。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但不限于此。一種利用膜分離技術(shù)生產(chǎn)無水乙醇的生產(chǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖I所示，包括原料罐I、第一級膜組件2、第二級膜組件3、濃縮液儲(chǔ)罐4、產(chǎn)品罐5、定量泵6、流量閥7，原料罐I的底部通過定量泵6與第一級膜組件2連接，第一級膜組件2與濃縮液儲(chǔ)罐4和產(chǎn)品罐5由流量閥7連接，濃縮液儲(chǔ)罐4與第二級膜組件3由定量泵6連接，第二級膜組件3與產(chǎn)品罐5由流量閥連接。第一級膜組件2和第二級膜組件3的結(jié)構(gòu)相同，只有制作膜的材料不同，第一級膜組件2是疏水性膜組件，膜的制造材料是硅橡膠，第二級膜組件3是親水性膜組件，膜的制造材料是聚酰胺。膜組件包括筒體8、中空纖維膜9，筒體8內(nèi)部裝有中空纖維膜9，膜的上、下兩端分別用環(huán)氧樹脂膠合在一起，再用O環(huán)密封圈和端板固定于筒體8內(nèi)。中空纖維膜9是反滲透復(fù)合膜，其外徑為lOOMm、內(nèi)徑為50Mm。筒體8—端裝有料液進(jìn)口 10、另一端裝有濃縮液出口 12、筒體8—側(cè)裝有透過液出口 11。微生物發(fā)酵產(chǎn)生的酒精通過蒸餾得到乙醇濃度為95. 0wt%的酒精溶液，該酒精液貯存在原料罐I中，在泵的作用下酒精液首先通過第一個(gè)膜組件2，該組件是由硅橡膠材料制作的疏水性反滲透中空纖維復(fù)合膜。含水的95. 0wt%的酒精溶液從筒體8 一端的料液進(jìn)口 10進(jìn)入，膜分離采用內(nèi)壓式操作，液體的流動(dòng)采用軸流式即是料液的流動(dòng)方向與裝在筒內(nèi)的中空纖維方向平行。酒精液體由中空纖維膜9內(nèi)流過時(shí)，因?yàn)橹锌绽w維膜是疏水性材料制作的膜，乙醇分子溶于膜，從膜內(nèi)側(cè)穿過膜到達(dá)膜外側(cè)，并集于筒體8內(nèi)，從筒體8—側(cè)的透過液出口 11排出進(jìn)入到產(chǎn)品罐5中。脫去部分乙醇的酒精液由中空纖維膜9內(nèi)流出，從筒體8另一端的濃縮液出口 12排出進(jìn)入到濃縮液儲(chǔ)罐4，此時(shí)脫出部分乙醇分子的酒精液中乙醇的濃度低于90. 0wt%。將濃縮液儲(chǔ)罐4的酒精溶液在泵的作用下通過第二個(gè)膜組件3，該組件是由聚酰胺材料制作的親水性反滲透中空纖維復(fù)合膜。當(dāng)酒精液由中空纖維膜9內(nèi)流過時(shí)，水分子溶于膜內(nèi)從膜內(nèi)側(cè)穿過膜到達(dá)膜外側(cè)，并集于筒體8內(nèi)，從筒體8—側(cè)的透過液出口 11排出。脫去水分子的無水乙醇液由中空纖維膜9內(nèi)流出，從筒體8另一端的濃縮液出口 12排出進(jìn)入到產(chǎn)品罐5中，通過兩次膜分離可達(dá)到生產(chǎn)無水乙醇的目的。本實(shí)用新型利用反滲透膜的透過性質(zhì)將酒精液中的水分子去除，與其它膜脫水方法相比具有不用加熱、能耗低、膜使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。在本實(shí)用新型的實(shí)施例中膜組件采用了二級二段式組合，在 使用本實(shí)用新型生產(chǎn)無水乙醇時(shí)，也可以根據(jù)生產(chǎn)的需要進(jìn)行膜組件的其它組合。
權(quán)利要求1.一種無水乙醇生產(chǎn)系統(tǒng)，包括原料罐、第一級膜組件、第二級膜組件、濃縮液儲(chǔ)罐、產(chǎn)品罐、定量泵、流量閥，原料罐的底部通過定量泵與第一級膜組件連接，第一級膜組件與濃縮液儲(chǔ)罐和產(chǎn)品罐由流量閥連接，濃縮液儲(chǔ)罐與第二級膜組件由定量泵連接，第二級膜組件與產(chǎn)品罐由流量閥連接。
2.如權(quán)利要求I所述的無水乙醇生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于所述的第一級膜組件和第二級膜組件的結(jié)構(gòu)相同，膜組件包括筒體、中空纖維膜，筒體內(nèi)部裝有中空纖維膜，筒體一端裝有料液進(jìn)口、另一端裝有濃縮液出口、一側(cè)裝有透過液出口。
3.如權(quán)利要求I所述的無水乙醇生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于所述的第一級膜組件是由疏水性材料制作的中空纖維膜組成，膜的制造材料是硅橡膠。
4.如權(quán)利要求I所述的無水乙醇生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于所述的第二級膜組件是由親水性材料制作的中空纖維膜組成，膜的制造材料是聚酰胺。
5.如權(quán)利要求2所述的無水乙醇生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于所述的中空纖維膜是反滲透復(fù)合膜，其外徑為8(Tl60Mm，內(nèi)徑為4(T80Mm。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種無水乙醇生產(chǎn)系統(tǒng)，屬于生物分離工程技術(shù)領(lǐng)域，其用于解決微生物酒精生產(chǎn)中乙醇脫去水分的生產(chǎn)問題。無水乙醇生產(chǎn)系統(tǒng)包括原料罐、膜組件、濃縮液儲(chǔ)罐、產(chǎn)品罐、定量泵、流量閥。該生產(chǎn)系統(tǒng)的膜分別是由疏水性材料和親水性材料制作的反滲透中空纖維復(fù)合膜，膜組件采用二級二段組合方式。含水的乙醇溶液流過中空纖維膜內(nèi)時(shí)，水分子和乙醇分子在不同性質(zhì)的膜中透過膜集于膜外，從而實(shí)現(xiàn)乙醇與水分子的分離。這種無水乙醇生產(chǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，用于乙醇脫水時(shí)不用加熱、能耗低，膜的使用壽命較長。
文檔編號C07C31/08GK203123831SQ20132010383
公開日2013年8月14日 申請日期2013年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月7日
發(fā)明者董永勝 申請人:山東輕工業(yè)學(xué)院