[發明專利]用于從發酵生物質中分離乙醇的方法和設備

在審

• 申請號: 201880002564.5
• 申請日: 2018-02-20
• 公開（公告）號: CN109414627A
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 愛德華·布萊恩·哈姆里克
• 申請（專利權）人: 愛德華·布萊恩·哈姆里克
• 主分類號: B01D3/00
• 分類號: B01D3/00;B01D3/16;B01J19/30;B01J19/32
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 李慧慧;高瑜

提供了一種用于從發酵生物質中分離乙醇的方法。將富含乙醇的發酵生物質直接用作蒸餾塔中的填充材料，并且使用所述塔底部處的少量水來有效地將熱量傳遞至所述塔底部處的生物質。所述發酵生物質填料具有高的表面積與體積比，形成有效的填充材料。當蒸氣在所述生物質上冷凝時，乙醇/水蒸氣從所述生物質主體的擴散使乙醇濃度在所述生物質表面處富集。含有較低濃度乙醇的液滴從所述生物質向下滴落，并且含有較高濃度乙醇的蒸氣從所述生物質向上升起，導致與最初在所述生物質中的乙醇濃度相比所述塔頂部處的更高乙醇濃度。

優先權數據

本國際專利申請要求于2017年3月30日提交的美國臨時專利申請號62/478,619和2018年2月19日提交的美國專利申請號15/898,744的優先權，這些專利中的每一個特此通過引用結合在此。

技術領域

本發明涉及用于從發酵生物質中分離乙醇的方法和設備。

背景技術

存在許多用于發酵生物質以產生富含乙醇的生物質的有用技術。這通常被稱為“固態發酵”。

美國專利號4,490,469描述了用于通過發酵生產乙醇的方法。此專利傳授了將生物質壓碎或漿化至小于10mm的漿料大小，任選地用酸或酶糖化所述漿料，將酵母懸浮液與所述漿料混合，等待發酵完成，并且然后通過從所述漿料壓榨或擠壓液體以產生富含乙醇的液體來分離乙醇。

美國專利號9,428,772描述了用于從富含碳水化合物的底物生產發酵產物的方法和系統。此專利傳授了使用真空循環將水解催化劑和發酵生物體注入到木質纖維素生物質中，等待發酵完成，并且通過真空汽提分離乙醇。

美國專利號9,499,839描述了用于發酵富含碳水化合物的作物的方法。此專利傳授了將發酵生物體注入到富含糖的生物質中，從所述生物質中排放出多余液體，等待發酵完成，并且通過真空汽提或壓碎分離乙醇。

美國專利號9,631,209描述了用于發酵禾本科秸稈的方法。此專利傳授了在將秸稈浸沒在含有酵母的水中時在輥之間壓碎秸稈，從秸稈中排放出多余液體，等待發酵完成，并且通過真空汽提或壓碎分離乙醇。

用于生產乙醇的這些和許多其他固態發酵方法都具有以下缺點：壓碎、壓榨、或擠壓通常僅從生物質中回收約50％的乙醇，并且真空汽提不是非常有用，因為產生的乙醇通常僅含有約30％至40％酒精體積分數(ABV)。

雖然存在許多國家(其中存在對30％至40％ABV的飲用乙醇(例如巴西的卡莎薩印度的土產酒(country liquor)、中國的白酒、和俄羅斯的伏特加酒)的穩健市場)，但是存在將乙醇用于發電機、內燃機、和烹飪的甚至更大市場。

本領域技術人員將認識到，75％ABV的乙醇是燒鍋爐所需的最低濃度。85％ABV的乙醇通常是運行發電機或內燃機所需的最低濃度。燃料噴射系統需要至少92.5％ABV并且優選96％乙醇ABV。雖然50％ABV的乙醇將會點燃，但60％至65％ABV的乙醇是支持穩定的烹飪火焰所必需的最低濃度，并且80％ABV的乙醇是獲得穩健的烹飪火焰所必需的。

產生高于80％ABV的乙醇濃度的最廣泛使用的方法采用蒸餾塔。這通常以含有5體積％至40體積％乙醇的液體開始，在大氣壓或減壓下使其沸騰，并且使用蒸餾塔產生更高濃度的乙醇。

本領域技術人員將認識到，存在兩種類型的蒸餾塔，即使用塔板的那些蒸餾塔和使用塔填料的那些蒸餾塔，和蒸餾塔的兩種操作模式(分批和連續)。

發明內容

一些變型提供了一種用于從發酵生物質中分離乙醇的方法，該方法包括以下步驟：

(a)提供富含乙醇的發酵生物質；

(b)將該富含乙醇的發酵生物質填充到立式蒸餾塔中；

(c)向該立式蒸餾塔的底部加入水；