[实用新型]燃料乙醇的生产装置

说明书

技术领域

本实用新型属于燃料乙醇加工设备技术领域，具体涉及一种利用超重力和超声波技术生产燃料乙醇的装置。

背景技术

为了维持经济可持续发展对能源的需求，利用生物能源替代石化燃料油，促进能源消费结构从单一化向多元化转变，成为目前国际上开发新能源的大趋势。生物能源主要有燃料乙醇、生物柴油、沼气和氢气等，其中以燃料乙醇的研究与生产最为引人注目。木质纤维素转化为燃料乙醇分两步进行：木质纤维素水解和水解后糖化发酵，且水解过程是关键。木质纤维素的水解方法主要有浓酸水解、稀酸水解和生物酶水解。浓酸水解反应条件温和、能耗低、速度快、糖化率高，但浓酸腐蚀性强，回收处理工艺复杂，成本高。稀酸水解不需要回收酸，直接中和就可以满足需求，但其反应温度和压强比较高，对设备要求高，水解物易发生二次分解。生物酶水解包括木质纤维素预处理和酶水解两部分，且木质纤维素预处理是生物酶水解的关键。现有生物酶水解技术其木质纤维素预处理复杂、能耗高，且水解酶价格高，不易回收，耐受性差，水解周期长。针对现有技术的不足，中国专利CN 200910094892.5和CN 200910094892.4提供一种快速、低成本水解木质纤维素的新方法。以超声波或微波辐射协同固体酸碱催化剂水解木质纤维素，可大大缩短反应时间，降低能耗。固体催化剂可重复使用，易从水溶液分离，机械强度高，耐受性强，且有一定的选择性，催化水解产物相对单一，水解效率高，具有良好的市场应用前景。但目前还没有与之配套的规模化生产设备。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种结构简单，利用超重力和超声波技术进行木质纤维素水解和糖化发酵的燃料乙醇生产装置。

本实用新型的目的通过以下技术方案予以实现。

一种燃料乙醇的生产装置，包括木质纤维素匀浆液存贮罐、无机盐溶液存贮罐、超声波反应器、超声波微生物反应器和燃料乙醇精馏塔；木质纤维素匀浆液存贮罐和无机盐溶液存贮罐分别通过管道与超声波反应器顶部的的旋转式均分器相连通，超声波反应器内同轴设置旋转床转子，超声波反应器的出料端通过管道与超声波微生物反应器、燃料乙醇精馏塔顺序相连。

所述的管道上设置有污泥泵和流量计。

本实用新型采用超声波辐射技术，可显著提高反应速率，缩短反应时间，降低能耗；超重力作用强化物料之间的相对速度和相互接触，从而实现高效的传质传热过程和化学反应过程，降低生产成本；所用固体催化剂可重复使用，选择性高，水解产物和糖化产物相对单一，有很好的市场应用前景。

附图说明

图1为本实用新型整体结构示意图。

图2为旋转床转子的整体结构示意图。

图3为旋转床转子中螺旋挡板的结构示意图。

图中：1、木质纤维素匀浆液存贮罐，2、无机盐溶液存贮罐，3、桨式搅拌器，4、污泥泵，5、流量计，6、木质纤维素匀浆液出料管，7、无机盐溶液出料管，8、旋转式均分器，9、超声波反应器，10、旋转床转子，11、列管式通道反应器，12、加热器，13、螺旋式挡板，14、冷却装置，15、减压阀，16、超声波微生物反应器和17、燃料乙醇精馏塔。

具体实施方式

如图1所示，燃料乙醇的生产装置包括：木质纤维素匀浆液存贮罐(1)、无机盐溶液存贮罐(2)、超声波反应器(9)、超声波微生物反应器(16)和燃料乙醇精馏塔(17)。超声波反应器(9)内同轴设置旋转床转子(10)，超声波反应器(9)顶部设置有旋转式均分器(8)。木质纤维素匀浆液存贮罐(1)中设有桨式搅拌器(3)，木质纤维素匀浆液存贮罐(1)底部出料口通过出料管(6)和旋转式均分器(8)连通。无机盐溶液存贮罐(2)底部出料口通过出料管(7)和旋转式均分器(8)连通。木质纤维素匀浆液出料管(6)和无机盐溶液出料管(7)上分别设置有污泥泵(4)和流量计(5)。超声波反应器(9)通过管道与超声波微生物反应器(16)相通，在管道上靠近超声波反应器(9)的一端设有冷却装置(14)和减压阀(15)，管道上还设置有污泥泵和流量计。超声波微生物反应器(16)通过管道与燃料乙醇精馏塔(17)相连接。

如图2，图3，图4所示，旋转床转子(10)内置于超声波反应器(9)中，旋转床转子(10)由20～200个列管式通道反应器(11)和位于转子轴心处的加热器(12)组成，列管式通道反应器(11)由螺母固定在旋转床转子(10)内，可根据需要拆卸更换。列管式通道反应器(11)内置螺旋式挡板(13)，螺旋式挡板(13)一端固定在列管式通道反应器(11)内壁，螺旋式挡板(13)表面粘附固体酸碱催化剂。