回收利用糖醇氢化液间歇低温热的系统及方法与流程

2021-02-26 12:02:48|

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本发明涉及糖醇生产领域，尤其涉及一种回收利用糖醇氢化液间歇低温热的系统及方法。

背景技术：

糖醇主要是指含有两个以上羟基的多元醇，虽然不是糖但具有某些糖的属性。用糖醇制取的甜味食品称无糖食品，作为具有保健功能的配料，糖醇越来越为人们所熟知。糖醇的主要生产流程为：采用玉米等原料经调浆、酶化等过程制得麦芽糖、木糖、山梨糖等糖浆，糖浆再经加氢、沉降、脱色、离子交换、浓缩结晶等过程制得糖醇。

加氢工段是原料糖浆在催化剂的作用下经过加氢反应将糖浆转化为糖醇的过程，原料糖浆加氢后的反应产物为糖醇氢化液。原料糖浆可以通过高压泵加压后进入反应釜，在一定的压力、温度及催化剂下和氢气发生加氢反应，反应结束后，反应产物糖醇氢化液先至热水储罐经盘管冷却后，再至沉降罐进行气固液沉降分离，分离出糖醇产品、催化剂和乏汽。

在上述加氢工段，热水储罐内设有浸没式盘管，储罐内的水与流经盘管的氢化液换热而回收部分热量。由于氢化液需要在短时间完成出料，而盘管传热系数较低，氢化液的温度较高无法通过储罐的水迅速冷却，只能通过沉降罐闪蒸冷却，从而容易造成大量乏汽在沉降罐顶部放空，导致能量浪费，也容易对生产环境造成不良影响。

综上所述，传统糖醇生产的加氢工段采用浸没式盘管换热方式，换热效率较低，对反应产物糖醇氢化液的热量回收有限，导致氢化液在沉降罐内闪蒸，产生大量乏汽，能量浪费严重。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对上述现有技术中的不足，提供一种回收利用糖醇氢化液间歇低温热的系统及方法，以充分回收糖醇氢化液的热量，节省生产成本。

为解决上述技术问题，根据本发明的一方面，提供一种回收利用糖醇氢化液间歇低温热的系统，该系统包括依次通过管路连接的第一换热器、第二换热器、第三换热器、第四换热器、热媒水罐和热媒水泵；所述第一换热器的热侧入口与第一糖醇氢化液连接，所述第一换热器的冷侧出口与第二换热器的冷侧入口连接；所述第二换热器的热侧入口与第二糖醇氢化液连接，所述第二换热器的冷侧出口与第三换热器的热侧入口连接；所述第三换热器的冷侧入口与第一冷却介质连接，所述第三换热器的热侧出口与第四换热器的热侧入口连接；所述第四换热器的冷侧入口与第二冷却介质连接，所述第四换热器的热侧出口与热媒水罐的入口连接；所述热媒水罐的出口与热媒水泵的入口连接；所述热媒水泵的出口与第一换热器的冷侧入口连接。

在本发明的一实施方式中，所述第一糖醇氢化液和所述第二糖醇氢化液选自木糖醇氢化液、山梨糖醇氢化液、甘露糖醇氢化液和麦芽糖醇氢化液。

在本发明的一实施方式中，所述第一冷却介质和所述第二冷却介质选自生产用水,所述生产用水包括新鲜水、除盐水、调浆水和除氧水。

在本发明的一实施方式中，所述第一换热器和所述第二换热器选自螺旋板式换热器或宽通道全焊接板式换热器。

在本发明的一实施方式中，所述第三换热器和所述第四换热器选自管壳式或板式换热器。

在本发明的一实施方式中，所述热媒水罐为卧式罐或立式罐。

在本发明的一实施方式中，所述热媒水泵为离心泵，扬程为30-100m。

根据本发明的另一方面，提供一种回收利用糖醇氢化液间歇低温热的方法，该方法包括：

将热媒水罐中的热媒水通过热媒水泵引出至第一换热器，以使该热媒水与连接至该第一换热器的第一糖醇氢化液换热；

热媒水与所述第一糖醇氢化液换热后，从所述第一换热器的冷侧出口流出并通过第二换热器的冷侧入口进入该第二换热器，以使该热媒水与连接至该第二换热器的第二糖醇氢化液换热；

热媒水与所述第二糖醇氢化液换热后，从所述第二换热器的冷侧出口流出并通过第三换热器的热侧入口进入该第三换热器，以使该热媒水与连接至该第三换热器的第一冷却介质换热；

热媒水与所述第一冷却介质换热后，从所述第三换热器的热侧出口流出并通过第四换热器的热侧入口进入该第四换热器，以使该热媒水与连接至该第四换热器的第二冷却介质换热；

热媒水与所述第二冷却介质换热后，从所述第四换热器的热侧出口流出并通过所述热媒水罐的入口流回至该热媒水罐。

在本发明的一实施方式中，所述第一糖醇氢化液与所述第二糖醇氢化液的温度为100-150℃，压力为3.0-6.5mpa，比重为1-1.3，粘度为5-20cp,糖醇质量浓度为40-60％，催化剂质量浓度为1-2.5％。

在本发明的一实施方式中，所述第一冷却介质与第二冷却介质温度为10-50℃，压力为0.1-1.5mpa。

在本发明的一实施方式中，自所述热媒水罐中引出的热媒水的温度为40-100℃，压力为0.1-1.0mpa。

在本发明的一实施方式中，所述第一糖醇氢化液连接至所述第一换热器的时段与所述第二糖醇氢化液连接至所述第二换热器的时段重合或不重合。

本发明可以充分回收糖醇氢化液的热量，并将所回收的糖醇氢化液的热量用于生产用水预热，从而可以降低生产用水的加热蒸汽消耗，取得显著节能效益，节省生产成本。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图1是本发明一实施例中回收利用糖醇氢化液间歇低温热的系统的结构示意图。以及

图2是本发明一实施例中回收利用糖醇氢化液间歇低温热的方法的应用示意图。

附图标记

1第一糖醇氢化液

2第二糖醇氢化液

3第一冷却介质

4第二冷却介质

5第一换热器

6第二换热器

7第三换热器

8第四换热器

9热媒水罐

10热媒水泵

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式。相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略对它们的重复描述。

根据本发明的一方面，本实施例提供一种回收利用糖醇氢化液间歇低温热的系统，图1是本发明一实施例中回收利用糖醇氢化液间歇低温热的系统的结构示意图。如图1所示，根据本发明的一方面，提供一种回收利用糖醇氢化液间歇低温热的系统，该系统包括依次通过管路连接的第一换热器5、第二换热器6、第三换热器7、第四换热器8、热媒水罐9和热媒水泵10；所述第一换热器5的热侧入口与第一糖醇氢化液1连接，所述第一换热器5的冷侧出口与第二换热器6的冷侧入口连接；所述第二换热器6的热侧入口与第二糖醇氢化液2连接，所述第二换热器6的冷侧出口与第三换热器7的热侧入口连接；所述第三换热器7的冷侧入口与第一冷却介质3连接，所述第三换热器7的热侧出口与第四换热器8的热侧入口连接；所述第四换热器8的冷侧入口与第二冷却介质4连接，所述第四换热器8的热侧出口与热媒水罐9的入口连接；所述热媒水罐9的出口与热媒水泵10的入口连接；所述热媒水泵10的出口与第一换热器5的冷侧入口连接。

在本实施例中，所述第一糖醇氢化液1和所述第二糖醇氢化液2可以选自木糖醇氢化液、山梨糖醇氢化液、甘露糖醇氢化液和麦芽糖醇氢化液等。所述第一冷却介质3和所述第二冷却介质4可以选自新鲜水、除盐水、调浆水、除氧水等生产用水。与所述糖醇氢化液换热后，可以降低生产用水的加热蒸汽消耗，取得显著节能效益，节省生产成本。

进一步地，所述第一换热器5和所述第二换热器6可以选自螺旋板式换热器或宽通道全焊接板式换热器。所述第三换热器7和所述第四换热器8选自管壳式或板式换热器等。所述热媒水罐9可以为卧式罐或立式罐。所述热媒水泵10为离心泵，扬程为30-100m。本实施例仅给出相关设备或组件的可选形式，并非用以限定本发明的保护范围。

根据本发明的另一方面，提供一种回收利用糖醇氢化液间歇低温热的方法。图2是本发明一实施例中回收利用糖醇氢化液间歇低温热的方法的应用示意图。图中的箭头表示热媒水的流向。该方法包括：

第一，将热媒水罐9中的热媒水通过热媒水泵10引出至一第一换热器5，以使该热媒水与连接至该第一换热器5的第一糖醇氢化液1换热；

第二，热媒水与所述第一糖醇氢化液1换热后，从所述第一换热器5的冷侧出口流出并通过第二换热器6的冷侧入口进入该第二换热器6，以使该热媒水与连接至该第二换热器6的第二糖醇氢化液2换热；

第三，热媒水与所述第二糖醇氢化液2换热后，从所述第二换热器6的冷侧出口流出并通过第三换热器7的热侧入口进入该第三换热器7，以使该热媒水与连接至该第三换热器7的第一冷却介质3换热；

第四，热媒水与所述第一冷却介质3换热后，从所述第三换热器7的热侧出口流出并通过第四换热器8的热侧入口进入该第四换热器8，以使该热媒水与连接至该第四换热器8的第二冷却介质4换热；

第五，热媒水与所述第二冷却介质4换热后，从所述第四换热器8的热侧出口流出并通过所述热媒水罐9的入口流回至该热媒水罐9。

其中，所述第一糖醇氢化液1与所述第二糖醇氢化液2的温度为100-150℃，压力为3.0-6.5mpa，比重为1-1.3，粘度为5-20cp,糖醇质量浓度为40-60％，催化剂质量浓度为1-2.5％。所述第一冷却介质3与第二冷却介质4温度为10-50℃，压力为0.1-1.5mpa。自所述热媒水罐9中引出的热媒水的温度为40-100℃，压力为0.1-1.0mpa。

可选地，所述第一糖醇氢化液1与所述第二糖醇氢化液2为间歇物料。也即，所述第一糖醇氢化液1连接至所述第一换热器5的时间与所述第二糖醇氢化液2连接至所述第二换热器6的时段不连续，且两者可以重合也可以不重合。由此可以进一步回收糖醇氢化液的热量。

以某制药厂糖醇的生产工艺为例：

根据现有技术，原料木糖浆在反应釜中在催化剂的作用下与氢气发生氢化反应生成木糖醇氢化液，该木糖醇氢化液经过盘管热水罐初步回收热量后，到达沉降罐后分离出木糖醇、乏汽及催化剂。原料山梨糖浆在反应釜中在催化剂的作用下与氢气发生氢化反应生成山梨糖醇氢化液，该山梨糖醇氢化液经过盘管热水罐初步回收热量后，到达沉降罐后分离出山梨糖醇、乏汽及催化剂。在反应过程中，糖醇氢化液的温度在130℃至140℃之间。其中，木糖醇反应釜有2个，反应周期2h，出料时间为10min；山梨糖醇反应釜也有2个，反应周期为5h，出料时间为25min。需要说明的是，由于现有技术中难以对木糖醇和山梨糖醇的反应产物糖醇氢化液的热量进行充分回收，待糖醇氢化液到达沉降罐后，在沉降罐闪蒸大量蒸汽乏汽。

本发明采用比所述盘管热水罐的换热效率更高的第一换热器5和第二换热器6，该第一换热器5和第二换热器6可以使糖醇氢化液的温度从130-140℃降至70-110℃。因此，通过该第一换热器5和第二换热器6可以对糖醇氢化液进行高效和充分的热量回收。热媒水的温度为40-80℃，经与第一换热器5中的糖醇氢化液换热后，温度升至60-100℃。所述热媒水罐9、热媒水泵10、第一换热器5、第二换热器6、第三换热器7及第四换热器8依次通过管路连接以形成可供热媒水循环的回路，所述第三换热器7及第四换热器8可以分别为由淀粉调浆水和除盐水形成的热阱，由此可以同时回收木糖醇和山梨糖醇的反应产物糖醇氢化液的热量，并用于淀粉调浆水和除盐水预热，从而节省淀粉调浆水和除盐水的加热蒸汽量。对上述4台反应釜在24h内不同出料工况进行热量平衡分析，得到反应产物出料期间热量回收情况，如下表1所示：

表1回收利用糖醇氢化液间歇低温热的系统热量平衡表(24h内)

其中，kcal表示热量单位千卡。由上表1可知，在24h内，通过本发明回收利用糖醇氢化液间歇低温热的系统及方法至少可回收热量1956万kcal，有效利用1882万kcal，折算为蒸汽，可节省全厂蒸汽8667吨/年，节能效益约143万元/年。总而言之，本发明可以充分回收糖醇氢化液的热量，并将所回收的糖醇氢化液的热量用于生产用水预热，从而可以降低生产用水的加热蒸汽消耗，取得显著节能效益，节省生产成本。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

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