使醇和水的混合物脱水的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种使乙醇和水的混合物脱水的方法和装置。所述方法包括以下步骤：将乙醇和水的混合物（１）送入蒸发器（２）中，使所述乙醇和水的混合物（１）蒸发并将乙醇和水的汽化混合物物流（３）送入蒸汽再压缩单元（４）中，对蒸汽再压缩单元（４）中的乙醇和水的汽化混合物物流（３）加压，并将乙醇和水的加压的汽化混合物物流（５）送入膜单元（６）中，将所述乙醇和水的加压混合物物流（５）分成乙醇和水的混合物物流（８）和乙醇和水的脱水混合物物流（７）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种使乙醇和水的混合物脱水的方法，如独立权利要求1的前序部分 中所定义。本专利技术还涉及一种使乙醇和水的混合物脱水的装置，如独立权利要求10的前序 部分中所定义。本专利技术还涉及所述方法和装置用于浓缩乙醇和水的混合物的用途。本专利技术涉及将乙醇和水的混合物优选地——但不是必须地——从约80体积％至 约96体积％的乙醇含量蒸馏至或脱水或失水至约99. 7体积％至约99. 8体积％的乙醇含 量，使其适宜用作含有例如85%乙醇和15%汽油(e85)的燃料的组分或用作燃料级乙醇。
技术介绍
公开文本US 4，911，845公开了一种使含有至少两种挥发性组分的混合物中的各 挥发性组分相互分离的方法。该方法包括步骤(1)加热含有至少两种挥发性组分的初始 液体，从而使该初始液体汽化并形成一种含有所述挥发性组分的蒸汽混合物，(2)压缩该 蒸汽混合物从而使其温度和压力升高，(3)将该经压缩的蒸汽混合物施于具有选择渗透性 的膜上，从而使该蒸汽混合物分离成膜透过部分和膜不透过部分，(4)使至少一个所述部 分与步骤(1)中的初始液体通过传热壁间接接触，从而利用所接触部分的热量使初始液 体汽化，和(5)对所述膜透过部分和膜不透过部分之一或这两者进行回收。该公开文本 US 4，911，845还公开了一种使含有至少两种挥发性组分的混合物中的各挥发性组分相互 分离的装置，该装置包括(1) 一个用以产生蒸汽混合物的蒸发器，其具有至少一个热交换 器——其中引入了至少一个通过(3)的膜分离器分离的部分；一个初始液体进料端；一个 蒸发残余物排放端；和一个任选的辅助加热器；(2) —个用以压缩所述蒸汽混合物的压缩 机，和(3) —个包含具有选择渗透性的膜的膜分离器，用以将经压缩的蒸汽混合物分离成 膜透过部分和膜不透过部分。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于使乙醇和水的混合物脱水的高能效的创新方法和直ο本专利技术方法的特征如独立权利要求1所定义。所述方法的优选实施方案在从属权利要求2-9中进行定义。相应地，本专利技术装置的特征如独立权利要求10所定义。所述装置的优选实施方案在从属权利要求11-18中进行定义。在本专利技术方法中，将乙醇和水的混合物送入蒸发器中。在蒸发器中使所述乙醇和 水的混合物汽化。将乙醇和水的汽化混合物物流从蒸发器送入一个蒸汽再压缩单元中。在 该蒸汽再压缩单元中，对乙醇和水的汽化混合物加压从而使乙醇和水的汽化混合物的压力 和温度升高。将乙醇和水的加压的汽化混合物物流从蒸汽再压缩单元送入一个膜单元中。5在该膜单元中，所述的乙醇和水的加压的汽化混合物物流被分成乙醇和水的混合物物流和 乙醇和水的脱水混合物物流。将乙醇和水的汽化混合物物流从膜单元进行送料。将乙醇和 水的脱水混合物物流从膜单元进行送料。在膜单元中将所述乙醇和水的加压的汽化混合物物流有效分离成乙醇和水的汽 化混合物物流和乙醇和水的脱水混合物物流需要较高的进料温度和压力。如果进料压力和 /或温度太低，则存在蒸汽进料在膜单元中的膜上冷凝的风险并妨碍其渗透过该膜。通过将 蒸汽再压缩单元与蒸发器结合使用(该蒸汽再压缩单元位于在蒸发器的下游，用于对在蒸 发单元中乙醇和水的汽化混合物进行再压缩)，与将蒸发的乙醇和水的混合物在蒸发器中 一步蒸发并加热至所需温度这样一种方法/布置相比，可以使给料的温度和压力以一种能 量有效的方式升高。将蒸发的乙醇和水的混合物在蒸发器中一步蒸发并加热至所需温度这 样一种方法/布置，与将再压缩单元和蒸发器相结合的装置相比，需要高约2. 5倍的能量来 使乙醇和水的混合物的温度从20°C升至(汽化至)135°C以上，优选升至150°C以上，更优选 升至170°C以上。在本专利技术的一个优选实施方案中，所述乙醇和水的加压混合物物流在膜单元中在 蒸汽渗透步骤中被分成乙醇和水的汽化混合物的汽化渗透物物流和乙醇和水的脱水混合 物的渗余物物流。在本专利技术的该优选实施方案中，将乙醇和水的汽化混合物的汽化渗透物 物流从膜单元进行送料。在本专利技术的该优选实施方案中，将乙醇和水的脱水混合物的渗余 物物流从膜单元进行送料。在本专利技术的一个优选实施方案中，所述乙醇和水的加压混合物物流在膜单元中在 蒸汽渗透步骤中被分成乙醇和水的汽化混合物的汽化渗透物物流和乙醇和水的脱水混合 物的渗余物物流。在本专利技术的该优选实施方案中，将乙醇和水的脱水混合物的渗余物物流 从膜单元进行送料，即从膜单元排出。在本专利技术的该优选实施方案中，乙醇和水的汽化混 合物的汽化渗透物物流从膜单元送入脱水装置中，用以将乙醇和水的汽化混合物的汽化渗 透物物流分成乙醇和水的脱水混合物物流和水物流。在本专利技术的该优选实施方案中，将水 物流从脱水装置中排出，并将乙醇和水的脱水混合物物流送回蒸发器中。该优选实施方 案——其中将乙醇和水的汽化混合物的汽化渗透物物流从膜单元进行送料以在脱水单元 中进一步处理——的一个优点在于，其使得水与乙醇和水的汽化混合物的汽化渗透物物流 相分离。从乙醇和水的汽化混合物的汽化渗透物物流中分离出的水可从该过程中除去，由 于该水基本不含乙醇(含有例如小于0.2%的乙醇)，因此，该水的处理通常并不困难。由 于较低的乙醇含量，因此可将该水例如送入污水排放系统(sewer system)中以在污水处理 设备中进行可能的进一步处理。该优选实施方案——其中将乙醇和水的汽化混合物的汽化 渗透物物流从膜单元进行送料以在脱水单元中进一步处理——的另一个优点在于，其使得 可将乙醇和水的汽化混合物的汽化渗透物物流进行脱水即浓缩，并且，可将在蒸发器中乙 醇和水的脱水(即浓缩)混合物通过将该乙醇和水的浓缩混合物从蒸馏单元中送入蒸发器 中而进行重复利用。在本专利技术的另一个优选实施方案中，所述乙醇和水的加压混合物物流在膜单元中 在蒸汽渗透步骤中被分成乙醇和水的汽化混合物的汽化渗透物物流和乙醇和水的脱水混 合物的渗余物物流。在本专利技术的该优选实施方案中，将乙醇和水的脱水混合物的渗余物物 流从膜单元进行送料。在本专利技术的该优选实施方案中，乙醇和水的汽化混合物的汽化渗透6物物流从膜单元送入脱水装置中，用以将乙醇和水的汽化混合物的汽化渗透物物流分成乙 醇和水的脱水混合物物流和水物流。在该优选实施方案中，所述脱水装置包含一个冷却单 元和一个蒸馏单元。在本专利技术的该优选实施方案中，乙醇和水的汽化混合物的汽化渗透物 物流从膜单元送入所述冷却单元中，并且该乙醇和水的汽化混合物的汽化渗透物物流在该 冷却单元中冷凝成乙醇和水的汽化混合物的液体渗透物物流。在本专利技术的该优选实施方 案中，将该乙醇和水的汽化混合物的液体渗透物物流从冷却单元送入所述蒸馏单元中。在 本专利技术的该优选实施方案中，该乙醇和水的汽化混合物的液体渗透物物流在蒸馏单元中在 一个蒸馏步骤中被分成乙醇和水的汽化混合物物流和水物流。在本专利技术的该优选实施方案 中，将乙醇和水的汽化混合物物流从蒸馏单元返回蒸发器中。该优选实施方案——其中将 乙醇和水的汽化混合物的汽化渗透物物流从膜单元进行送料以进行进一步处理——的一 个优点在于，其使得水从乙醇和水的汽化混合物的汽化渗透物物流中进一步分离或再次分 离。从乙醇和水的汽化混合物的汽化渗透物物流中分离出的水可从该过程中除去，并且由 于该水基本不含乙醇(含有例如小于0.2%的乙本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使乙醇和水的混合物脱水的方法，该方法的特征在于包含以下步骤：将乙醇和水的混合物（１）送入蒸发器（２）中，将蒸发器（２）中的所述乙醇和水的混合物（１）进行蒸发并将乙醇和水的汽化混合物物流（３）从蒸发器（２）送入蒸汽再压缩单元（４）中，对蒸汽再压缩单元（４）中的乙醇和水的汽化混合物（３）加压并将乙醇和水的加压的汽化混合物物流（５）从蒸汽再压缩单元（４）送入膜单元（６）中，和将膜单元（６）中的所述乙醇和水的加压混合物物流（５）分成乙醇和水的混合物物流（８）和乙醇和水的脱水混合物物流（７），并将该乙醇和水的汽化混合物物流（８）从膜单元（６）进行送料，将该乙醇和水的脱水混合物物流（７）从膜单元（６）进行送料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：A帕萨恩，M阿霍卡斯，
申请(专利权)人：ST一生物燃料公司，
类型：发明
国别省市：FI[芬兰]