[發(fā)明專利]一種利用太陽(yáng)能加熱的乙醇發(fā)酵分離系統(tǒng)

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410286585.8
• 申請(qǐng)日: 2014-06-17
• 公開（公告）號(hào): CN104130931A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張大雷;曹焱鑫;寇巍;閆昌國(guó);王曉明;邵麗杰;任永志
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 遼寧省能源研究所
• 主分類號(hào): C12M1/00
• 分類號(hào): C12M1/00;C12M1/02;C07C29/76;C07C31/08
• 代理公司: 沈陽(yáng)科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 張宇晨

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是乙醇發(fā)酵分離裝置，具體是指一種利用太陽(yáng)能作為乙醇發(fā)酵的熱源，配以循環(huán)氣泵和冷凝器，在發(fā)酵的同時(shí)將乙醇初步分離提純的系統(tǒng)。

背景技術(shù)

纖維素乙醇是一種清潔、高效、環(huán)保的替代燃料，逐步為人們所認(rèn)識(shí)，也成為今后低碳燃料發(fā)展的一個(gè)重要方向。生產(chǎn)纖維素乙醇的主要原料是秸稈、稻草、甘蔗渣等農(nóng)林廢棄物，原料來源十分廣泛。生產(chǎn)出的產(chǎn)品不僅可改善我國(guó)能源結(jié)果，且低碳環(huán)保，有利于我國(guó)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。但就目前看，生產(chǎn)纖維素乙醇的設(shè)備還處在初始研制階段，工藝還比較原始。先將稻草秸稈等原料進(jìn)行先期處理，制成低濃度糖液，再將低濃度糖液打入一個(gè)發(fā)酵反應(yīng)槽內(nèi)，在常溫下加入酵母，自行發(fā)酵產(chǎn)出低濃度乙醇，再將這些低濃度乙醇打入到蒸餾塔蒸餾提純，制得乙醇。因?yàn)樽魑锢w維原料先期處理難度大，導(dǎo)致發(fā)酵后的乙醇濃度低，極大地增加了后續(xù)的蒸餾難度和能耗。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)上述情況，本發(fā)明的目的是提供一種利用太陽(yáng)能的乙醇發(fā)酵分離系統(tǒng)，提高發(fā)酵速度和產(chǎn)品產(chǎn)出濃度，減低后續(xù)的蒸餾難度和成本。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下；

本發(fā)明系統(tǒng)包括太陽(yáng)能集熱板、乙醇發(fā)酵反應(yīng)槽、蓄熱水箱、冷凝器、乙醇儲(chǔ)罐、離心機(jī)、循環(huán)氣泵。乙醇發(fā)酵反應(yīng)槽的上面帶有太陽(yáng)能集熱板，其周圍立面上帶有保溫層。乙醇發(fā)酵反應(yīng)槽通過盤管和蓄熱水箱相連。在乙醇發(fā)酵反應(yīng)槽的上部?jī)蓚?cè)分別帶有進(jìn)氣孔和出氣孔。在乙醇發(fā)酵反應(yīng)槽的下部分別帶有進(jìn)料口和出料口。乙醇發(fā)酵反應(yīng)槽采用管線，通過出氣孔依次與冷凝器、乙醇儲(chǔ)罐、循環(huán)氣泵相連，最終連接到進(jìn)氣孔形成閉合回路。乙醇發(fā)酵反應(yīng)槽的出料口與離心機(jī)的入口相連。離心機(jī)的出口分別連接乙醇儲(chǔ)罐和乙醇發(fā)酵反應(yīng)槽的進(jìn)料口。乙醇發(fā)酵反應(yīng)槽為底面積大，高度低的圓形或矩形體。底面直徑或?qū)挾扰c高度的比例大于3∶1小于10∶1。太陽(yáng)能集熱板配有蓄熱水箱，可保持乙醇發(fā)酵反應(yīng)槽反應(yīng)溫度在30℃至40℃之間。系統(tǒng)所采用的原料液中糖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于5％。本發(fā)明的工作原理是：將纖維素原料先期處理后制成的糖液打入乙醇發(fā)酵反應(yīng)槽內(nèi)，保證進(jìn)氣孔和出氣孔均位于糖液液面上方，加入適量的酵母進(jìn)行發(fā)酵反應(yīng)。太陽(yáng)能集熱板收集太陽(yáng)能熱量，并通過蓄熱水箱利用盤管間接加熱將反應(yīng)溫度保持在30℃至40℃之間。發(fā)酵反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w通過循環(huán)氣泵在閉合回路中循環(huán)，將發(fā)酵液中揮發(fā)出來的乙醇?xì)怏w迅速帶離乙醇發(fā)酵反應(yīng)槽，降低反應(yīng)槽內(nèi)的乙醇濃度，這樣可以促進(jìn)酵母發(fā)酵并提高乙醇產(chǎn)率。被帶離的乙醇?xì)怏w通過冷凝器被冷凝成液體進(jìn)入乙醇儲(chǔ)罐。當(dāng)發(fā)酵反應(yīng)結(jié)束時(shí)，關(guān)閉循環(huán)氣泵，乙醇發(fā)酵反應(yīng)槽中剩余的料液通過出口進(jìn)入離心機(jī)，離心后的上清液部分進(jìn)入乙醇儲(chǔ)罐，剩余上清液通過進(jìn)料口與新原料液流到乙醇發(fā)酵反應(yīng)槽中進(jìn)行新一輪反應(yīng)。本發(fā)明由于在乙醇發(fā)酵反應(yīng)槽上面帶有太陽(yáng)能集熱板，并配有循環(huán)氣泵和冷凝器，使乙醇發(fā)酵和分離同時(shí)進(jìn)行，提高了發(fā)酵反應(yīng)速度，使得料液發(fā)酵反應(yīng)徹底，提高得率，大大提高了乙醇的產(chǎn)出濃度。同時(shí)也極大地降低了后續(xù)蒸餾的難度和能耗。解決了目前生產(chǎn)設(shè)備和工藝存在的問題。

附圖說明

附圖為本發(fā)明結(jié)構(gòu)框圖

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明；

本發(fā)明系統(tǒng)包括乙醇發(fā)酵反應(yīng)槽、蓄熱水箱、冷凝器、乙醇儲(chǔ)罐、離心機(jī)、循環(huán)氣泵。乙醇發(fā)酵反應(yīng)槽為矩形，底面積為30平方米，高度為1米。將體積15立方米質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的糖液打入乙醇發(fā)酵反應(yīng)槽內(nèi)，保證進(jìn)氣孔和出氣孔均位于糖液液面上方，加入體積0.5立方米的液體酵母進(jìn)行發(fā)酵反應(yīng)。太陽(yáng)能集熱板收集太陽(yáng)能并將熱量?jī)?chǔ)存至體積為5立方米的蓄熱水箱。蓄熱水箱通過盤管間接加熱將乙醇發(fā)酵反應(yīng)槽溫度保持在35℃。循環(huán)氣泵的流量為每分鐘5立方米，將發(fā)酵液中揮發(fā)出來的乙醇?xì)怏w迅速帶離乙醇發(fā)酵反應(yīng)槽，被帶離的乙醇?xì)怏w通過冷凝器被冷凝成液體進(jìn)入乙醇儲(chǔ)罐。當(dāng)乙醇儲(chǔ)罐的液體體積達(dá)到3立方米時(shí)關(guān)閉氣泵，乙醇發(fā)酵反應(yīng)槽中剩余的料液通過出口進(jìn)入離心機(jī)除去固態(tài)殘余物，離心后的上清液體積約為11立方米，其中2立方米進(jìn)入乙醇儲(chǔ)罐，剩余上清液通過進(jìn)料口與新原料液流到乙醇發(fā)酵反應(yīng)槽中進(jìn)行新一輪反應(yīng)。此時(shí)乙醇儲(chǔ)罐中的乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12％。

實(shí)施例2

乙醇發(fā)酵反應(yīng)槽為圓柱形，底面積為20平方米，高度為2米。將體積20立方米質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20％的糖液打入乙醇發(fā)酵反應(yīng)槽內(nèi)，保證進(jìn)氣孔和出氣孔均位于糖液液面上方，加入體積1立方米的液體酵母進(jìn)行發(fā)酵反應(yīng)。太陽(yáng)能集熱板收集太陽(yáng)能并將熱量?jī)?chǔ)存至體積為5立方米的蓄熱水箱。蓄熱水箱通過盤管間接加熱將乙醇發(fā)酵反應(yīng)槽溫度保持在35℃。循環(huán)氣泵的流量為每分鐘6立方米，將發(fā)酵液中揮發(fā)出來的乙醇?xì)怏w迅速帶離乙醇發(fā)酵反應(yīng)槽，被帶離的乙醇?xì)怏w通過冷凝器被冷凝成液體進(jìn)入乙醇儲(chǔ)罐。當(dāng)乙醇儲(chǔ)罐的液體體積達(dá)到5立方米時(shí)關(guān)閉氣泵，乙醇發(fā)酵反應(yīng)槽中剩余的料液通過出口進(jìn)入離心機(jī)除去固態(tài)殘余物，離心機(jī)功率3kW，離心后的上清液體積約為14立方米，其中2立方米進(jìn)入乙醇儲(chǔ)罐，剩余上清液通過進(jìn)料口與新原料液流到乙醇發(fā)酵反應(yīng)槽中進(jìn)行新一輪反應(yīng)。此時(shí)乙醇儲(chǔ)罐中的乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25％。