一种酒精蒸馏塔及酒精蒸馏系统

摘要

本发明涉及化工设备技术领域，公开一种酒精蒸馏塔及酒精蒸馏系统。该酒精蒸馏塔包括蒸馏塔本体、进液管和第一填料层，进液管用于将外部原料导入蒸馏塔本体，第一填料层设置于蒸馏塔本体内部并位于进液管的出液口下方，第一填料层由多个布液器形成，多个布液器自上而下呈金字塔结构分布，每个布液器上设置有多个下液孔，底边设置有滴液锯齿，其中，金字塔结构是指在相邻两层布液器中，位于下一层的布液器比位于上一层的布液器多一个布液器，且位于下一层的布液器与位于上一层的布液器交错设置。该酒精蒸馏塔不易造成填料层堵塞，提高酒的质量和产量。酒精蒸馏系统包括所述的酒精蒸馏塔，该酒精蒸馏系统生产效率较高，生产成本较低。

说明书

技术领域

本发明涉及化工设备技术领域，尤其涉及一种酒精蒸馏塔及酒精蒸馏系统。

背景技术

目前市场上的白酒生产方式是将发酵好的酒糟导入蒸馏塔内，由塔底部产生水蒸汽，进行蒸馏提取酒糟中的酒精组分及香味组分。在蒸馏的过程中，由于底部水蒸汽的换热作用和推动作用，酒糟中的酒精组分和香味成分逐渐富集，形成酒蒸汽，并由塔底部向塔顶部逐层上升，其间酒精组分得到不断浓缩，与此同时，在酒糟中存在的大量醇溶性香味成分随着酒精组分的不断浓缩，而不断被提取出来。然而，由于现有的蒸馏塔内部填料段结构限制，固态酒糟疏松结构不一，局部密度不统一，水蒸汽或酒蒸汽由下而上的穿行方向和动力也不稳定，同时，由于人为操作因素容易导致酒糟压汽过深，即水蒸汽或酒蒸汽处于酒糟表面下方较深，以至于影响水蒸汽或酒蒸汽的均匀扩散和上升效果，所述各种情况都容易导致蒸馏塔内穿汽不均匀，以及穿汽的动力不稳定和局部穿汽过快或过慢的现象，以致达不到理想的酒精组分逐层均匀富集和提香的状态，导致酒精度数低、提香效率低，以及酒中香味成分杂味大等问题，严重地影响了酒的产量和质量。

发明内容

基于以上所述，本发明的目的在于提供一种酒精蒸馏塔及酒精蒸馏系统，不易造成填料层堵塞，且使得酒糟分布，酒蒸汽扩散均匀稳定，提高酒的质量和产量。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种酒精蒸馏塔，包括蒸馏塔本体，还包括：

进液管，用于将外部原料导入所述蒸馏塔本体；

第一填料层，设置于所述蒸馏塔本体内部并位于所述进液管的出液口下方，所述第一填料层由多个布液器形成，多个所述布液器自上而下呈金字塔结构分布，每个所述布液器上设置有多个下液孔，且底边设置有滴液锯齿；

其中，所述金字塔结构是指在相邻两层所述布液器中，位于下一层的所述布液器比位于上一层的所述布液器多一个所述布液器，且位于下一层的所述布液器与位于上一层的所述布液器交错设置。

作为一种酒精蒸馏塔的优选方案，所述金字塔结构的下方还设置有与所述金字塔结构底层相同数量的所述布液器。

作为一种酒精蒸馏塔的优选方案，位于下层的所述布液器的顶端与位于上层的所述布液器的底边连接。

作为一种酒精蒸馏塔的优选方案，所述布液器包括：

导流面，所述导流面上设置有多个所述下液孔；和

顺流裙边，连接于所述导流面的底边，所述顺流裙边和所述导流面之间形成空腔，所述滴液锯齿沿所述顺流裙边的底边均匀分布；

其中，所述导流面自上而下横截面积逐渐增大。

作为一种酒精蒸馏塔的优选方案，所述导流面设置为锥面或棱锥面。

作为一种酒精蒸馏塔的优选方案，位于同一层的相邻两个之间的所述布液器的所述顺流裙边无缝连接。

作为一种酒精蒸馏塔的优选方案，所述滴液锯齿的齿高取值范围为1.9cm-2.1cm，齿距取值范围为1.9cm-2.1cm，所述下液孔为圆孔，所述圆孔的直径取值范围为0.9cm-1.1cm，相邻两个所述圆孔的间距取值范围为1.9cm-2.1cm。

作为一种酒精蒸馏塔的优选方案，所述蒸馏塔本体内还设置有第二填料层，所述第二填料层设置于所述第一填料层的上方。

作为一种酒精蒸馏塔的优选方案，所述第二填料层包括填料架和填料块，所述填料块固定设置于所述填料架中。

一种酒精蒸馏系统，包括上述任一技术方案所述的酒精蒸馏塔。

本发明的有益效果为：

本发明提供一种酒精蒸馏塔，该酒精蒸馏塔包括蒸馏塔本体、进液管和第一填料层，第一填料层由多个自上而下呈金字塔结构分布的布液器形成，每个布液器上设置有多个均匀分布的下液孔，且底边设置有滴液锯齿。原料经由进液管进入蒸馏塔本体内部，原料从进液口的出液口向下流动过程中经过第一填料层均布落入塔底，由于第一填料层呈金字塔结构，原料经过层层布液器均布散开并与酒蒸汽进行气液热质交换，使得酒精组分和香味成分逐渐富集。在此过程中，由于布液器上设置有下液孔，原料中浓度较小的部分从下液孔向下均匀分布，浓度较大的部分顺着布液器表面流下，原料不易堵塞在第一填料层，无需经常更换或维修，且经过清洗后可以反复利用，从而能够提高生产效率和降低生产成本；原料顺着布液器表面流下后顺着滴液锯齿均匀向下分布，使得经过每层布液器的原料分布均匀，经过多层的布液器，原料在蒸馏塔内的分布面积达到最大，同时分布均匀，使得气液热质交换最大化，从而提高酒精组分的富集和提香效果，提高酒的质量和产量；同时还能够避免原料分布不均造成蒸馏塔塔底糊底，从而影响成产效率、破坏产品甚至损坏蒸馏塔等。

本发明还提供一种酒精蒸馏系统，该酒精蒸馏系统包括上述的酒精蒸馏塔。该酒精蒸馏系统生产效率较高，生产成本较低；且该酒精蒸馏系统产出的酒的质量和产量较高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的布液器的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的酒精蒸馏塔的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的酒精蒸馏系统的原理图。

图中：

1、蒸馏塔本体；2、进液管；20、喷淋头；

3、第一填料层；30、布液器；31、导流面；32、顺流裙边；301、下液孔；302、滴液锯齿；

4、第二填料层；5、原酒槽；6、进料泵；7、换热器；8、加热器；9、塔顶冷凝器；10、回流控制阀；11、成品酒槽；12、输料泵；13、进料调节阀；14、流量计；15、液位计、16、排脚调节阀；17、酒脚槽；18、输送泵。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

如图1和图2所示，本实施例提供一种酒精蒸馏塔，该酒精蒸馏塔包括进液管2和第一填料层3，进液管2用于将外部原料导入蒸馏塔本体1，第一填料层3设置于蒸馏塔本体1内部并位于进液管2的出液口下方，第一填料层3由多个布液器30形成，多个布液器30自上而下呈金字塔结构分布，每个布液器30上设置有多个下液孔301，且底边设置有滴液锯齿302。具体地，原料从进液管2进入蒸馏塔本体1后向塔底落下，并在塔底生成酒蒸汽和水蒸气，酒蒸汽和水蒸汽向上运动，并与向下掉落的原料进行热质交换，即酒精组分和香气组分逐渐富集浓缩。原料经由进液管2进入蒸馏塔本体1内部，原料从进液管2的出液口向下流动过程中经过第一填料层3均布落入塔底，由于第一填料层3呈金字塔结构，原料经过层层布液器30均布散开并与酒蒸汽进行气液热质交换，使得酒精组分和香味成分逐渐富集。在此过程中，由于布液器30上设置有下液孔301，原料中浓度较小的部分从下液孔301向下均匀分布，浓度较大的部分顺着布液器30表面流下，原料不易堵塞在第一填料层3，无需经常更换或维修，且经过清洗后可以反复利用，从而能够提高生产效率和降低生产成本；原料顺着布液器30表面流下后顺着滴液锯齿302均匀向下分布，使得经过每层布液器30的原料分布均匀，经过多层的布液器30，原料在蒸馏塔内的分布面积达到最大，同时分布均匀，使得气液热质交换最大化，从而提高酒精组分的富集和提香效果，提高酒的质量和产量；同时还能够避免原料分布不均造成蒸馏塔塔底糊底，从而影响成产效率、破坏产品甚至损坏蒸馏塔等。需要说明的是，多个布液器30自上而下呈金字塔结构分布是指，在相邻两层布液器30中，位于下一层的布液器30比位于上一层的布液器30多一个布液器30，且位于下一层的布液器30与位于上一层的布液器30交错设置。例如：顶层的布液器30设置为一个，第二层的布液器30设置有两个，且顶层的布液器30位于第二层的两个布液气30的中间，第三层的布液气30设置有三个，第二层的两个布液器30分别位于第三层的每相邻两个布液器30之间。依次类推，布液器30的层数和各层的个数可以根据需要选择。

优选地，进液管2的出液口朝下，且出液口处设置有喷淋头20，喷淋头20的喷淋方向朝向蒸馏塔的塔底设置。喷淋头20向下喷洒原料，使得原料能够均匀撒向布液器30。

优选地，下液孔301为圆孔，且下液孔301均匀分布，便于原料均匀向下滴落且不会造成堵塞。更为优选地，圆孔的直径取值范围为0.9cm-1.1cm，且相邻两个圆孔的间距取值范围为1.9cm-2.1cm；滴液锯齿302的齿高取值范围为1.9cm-2.1cm，齿距取值范围为1.9cm-2.1cm。圆孔的直径、分布间距以及滴液锯齿302的齿高和齿距的取值相互关联，上述数据经过多次试验，取值为上述值时能够使得原料分布效果最好，气液热质交换效率最高，产出的酒产量和质量最高。当然，在其它实施例中，圆孔的直径、分布间距以及滴液锯齿302的齿高和齿距的取值可以根据原料的浓稠度和蒸馏塔的大小进行设计，以达到最大的生产效率。

优选地，金字塔结构的下方还设置有与金字塔结构底层相同数量的布液器30。可选地，金字塔结构下方的一层或多层布液器30与金子塔结构轴向对峙或错位分布。本实施例中优选为轴向对峙，当原料较为浓稠或较多时，由于蒸馏塔的宽度有限，原料经过金字塔结构的布液器30均布后可能未完全均布散开，此时在金字塔结构下方设置一层或多层与金字塔底层相同数量的布液器30，能够保证原料在落入塔底前全部均布散开，提高生产效率，避免蒸馏塔糊底。

进一步优选地，位于下层的布液器30的顶端与位于下层的布液器30的底边连接。即相邻两层的布液器30之间没有间隔，使得原料能够更加充分分布于布液器30上，避免中间区域的原料快速通过布液器30，达不到预期气液交换的目的。

参照图1，布液器30包括导流面31和顺流裙边32，导流面31上设置有多个上述的下液孔301，顺流裙边32连接于导流面31的底边，顺流裙边32和导流面31之间形成空腔，滴液锯齿302沿顺流裙边32均匀分布，其中，导流面31自上而下横截面积逐渐增大。原料顺着导流面31顶部向下流动，浓度较小的原料从下液孔301落下，浓度较大的原料沿着导流面31自然下滑，并顺着顺流裙边32的滴液锯齿302均匀地向下滴落。

具体地，位于同一层的相邻两个之间的布液器30的导流裙边无缝连接。能够避免原料从相邻两个之间的布液器30的缝隙下落，而无法散开和均布。可选地，导流面31设置为锥面或棱锥面，本实施例中导流面31优选设置为锥面，使得原料分布均匀，且与蒸馏塔的圆形壁面相适配，提高气液热质交换面积，从而提高酒的质量和产量。

优选地，导流面31和顺流裙边32均由金属材料制成，使得布液器30具有高导热性，利于热量均匀分布，以及能够防止原料中的半流体物质凝固而造成下液孔301堵塞。本实施例中，导流面31和顺流裙边32均采用铜制成，铜材能够在高温条件下起到一定的催化作用，产生一些有益的风味成分；同时，铜材可以与发酵液中的硫元素结合，将硫化物固定下来，减少酒中异臭；当然，在其它实施例中，导流面31和顺流裙边32也可以采用其它金属材质制成。

优选地，导流面31和顺流裙边32为一体成型结构，使得导流面31和顺流裙边32之间无焊接点，便于原料能够顺利地从导流面31的边缘沿顺流裙边32落下，避免原料飞溅，造成分布不均或飞溅至蒸馏塔壁面上糊住壁面，影响生产效率。

参照图2，该酒精蒸馏塔还包括第二填料层4，第二填料层4设置于蒸馏塔本体1内，第二填料层4位于进液管2的出液口的上方。第二填料层4的气液热质交换面积更大，酒蒸汽经过第一填料层3的热质交换后继续在第二填料层4中进行酒精组分和香气组分富集浓缩，以达到目标浓度。具体地，第二填料层4包括填料架和填料块，填料块固定设置于填料架中。该酒精蒸馏塔采用不同结构的第一填料层3和第二填料层4，使得原料在第一填料层3中均匀分布散开，避免了糊底，并经过初步的提馏；然后在第二填料层4中进行精馏，得到目标产品。

如图3所示，本实施例还提供一种酒精蒸馏系统，该酒精蒸馏系统包括上述的酒精蒸馏塔。具体地，酒精蒸馏系统还包括通过管道依次连通的原酒槽5、进料泵6、换热器7，换热器7通过进液管2与蒸馏塔侧壁连通，且换热器7还通过另一管道与蒸馏塔塔底连通；更具体地，酒精蒸馏系统还包括加热器8、塔顶冷凝器9、回流控制阀10和成品酒槽11，加热器8的两端分别连通于蒸馏塔的塔底和侧壁，且加热器8的出口位于第一填料层3的下方，塔顶冷凝器9的进口与蒸馏塔塔顶连通，出口通过管道分别与蒸馏塔塔顶侧壁和成品酒槽11连通，并在出口管道中设置有回流控制阀10。原料酒自原酒槽5由进料泵6经过换热器7预热后进入蒸馏塔，并经过第一填料层3均匀分布到蒸馏塔的底部，原料由蒸馏塔的塔底进入加热器8中加热，加热后的原料在此进入蒸馏塔，原料经过加热器8的加热使得低沸点组分蒸发变为气态，低沸点组分气体向上并在蒸馏塔中与在第一填料层3的原料进行换热换质，组分气体中的高沸点组分被原料吸收，原料中的低沸点组分被低沸点组分气体吸收；低沸点组分气体经过第一填料层3继续向上到达蒸馏塔塔顶，当蒸馏塔塔底温度达到95℃-97℃，蒸馏塔塔顶温度达到79℃-81℃时打开塔顶冷凝器9阀门，同时打开回流控制阀10设置为每隔9秒回流3秒回蒸馏塔，其余成品进入成品酒槽11中；回流至蒸馏塔内的液体向下落下并在第二填料层4中与上升的低沸点组分进行热质交换，实现精馏。更具体地，酒精蒸馏系统还包括成品酒贮槽和出料泵，成品酒贮槽通过管道与成品酒槽11连通，出料泵设置于该管道中，成品酒槽11中产品经过出料泵输送至成品酒贮槽中储存。

优选地，换热器7和蒸馏塔的连通管道中设置有流量计14和进料调节阀13，用于检测原料流量以及控制原料进入蒸馏塔的流量。

进一步地，该酒精蒸馏系统还包括液位计15、酒脚槽17和排脚调节阀16，液位计15设置于蒸馏塔的塔底部用于检测蒸馏塔中液位高度，酒脚槽17通过管道连通于换热器7，排脚调节阀16设置于换热器7和蒸馏塔塔底连通的管道中，用于控制该管道的通断。当液位计15检测到蒸馏塔内的原料液位高于设定值时，打开排脚调节阀16，剩余酒脚经由换热器7进入酒脚槽17，并可以经过输送泵18输送至后续的工段。酒脚经过换热器7时与原料进行换热，起到了为原料预热，同时酒脚冷却的作用，实现热量回收利用，能够有效降低能耗；当液位计15检测到蒸馏塔内的原料液位低于设定值时，关闭排脚调节阀16，补充原料。

本实施例中，该酒精蒸馏系统由分散控制系统(DCS)自动控制，无需人工干预。DCS系统以微处理器为基础，采用控制功能分散、显示操作集中、兼顾分而自治和综合协调的设计原则的新一代仪表控制系统。需要说明的是，DCS系统是较为成熟的现有技术，因此，在此不再一一赘述。

本实施例提供的酒精蒸馏系统通过自动控制，原料经由第一填料层3提馏和第二填料层4精馏达到目标成品酒，生产效率较高，生产成本较低；且该酒精蒸馏系统产出的成品酒的质量和产量较高。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。