[发明专利]一种制取燃料乙醇的连续固态分离装置及工艺

说明书

技术领域

本发明属于微生物发酵生产燃料乙醇的技术领域。具体涉及一种生产燃料乙 醇的连续分离装置及工艺，特别是一种基于糖质原料制取燃料乙醇的连续分离装 置及工艺。

背景技术

随着社会的发展，化石资源已渐趋枯竭，世界各国开始致力于研究可再生能 源物质，而可替代石油燃料的绿色新能源——燃料乙醇受到了国内外的广泛关 注。因其燃烧特性与汽油非常接近，可以按一定比例与汽油混合使用，也可以直 接作为燃料使用，极大减少了有害气体的排放，具有广阔的发展空间。

由于世界人口急剧增多，为保证粮食供应，逐渐有国家出台限制粮食作物制 乙醇的政策，因此非粮作物生产乙醇将成为发展趋势。甜高粱以其抗旱、耐盐碱、 适应力强、茎秆含糖量高等特性，成为此类非粮作物的优选对象。

甜高粱秸秆生产乙醇主要有液态和固态发酵两种方式。液态发酵是将新鲜甜 高粱秸秆压榨取汁，对汁液进行发酵，但贮存汁液时需要加入防腐剂，对发酵酵 母菌不利，而压榨后的固体物料中还残留一定量的糖分，这些都将造成乙醇产率 降低；固态发酵是将甜高粱秸秆粉碎后直接进行发酵，降低了原料预处理的强度， 避免了防腐剂的使用，减少了糖损失，能从根本上克服液态发酵的不足。

但目前的固态发酵技术大多数还沿用传统制酒工艺，在固定的发酵池或发酵 罐内进行，属于间歇操作，酒气易挥发，生产效率低。而粉碎秸秆类物料具有相 互缠绕的特点，很难实现连续流动，其运动的不确定性也给监测带来困难。因此， 开发新型设备，降低成本和能耗，提高乙醇产率，并实现固态发酵连续化是发展 生物质发酵制取燃料乙醇工业的当务之急。

在连续固态发酵过程中同时实现连续的乙醇分离也是一直存在于本领域中 的技术难题。由于甜高粱、甘蔗、等粉碎秸秆发酵料的相互摩擦力较大，运动起 来容易撕拉结团而很难实现连续流动，再加上其运动的多变性和运动参数的不易 检测等特点，致使固态发酵料实现连续蒸醇的工艺成为世界级难题。因此，实现 固态发酵料蒸醇工艺的连续化，提高气相中乙醇的浓度和稳定性，提高生产效率， 降低生产成本和能耗已经成为实现秸秆固态发酵连续蒸醇操作的当务之急。

在中国专利申请公布CN102094045A中，本发明的发明人公开了一种从固 态发酵料中连续分离乙醇的装置及工艺，所述工艺包括以下步骤：

（a）将固态发酵料经螺旋送料器送入连续蒸醇装置入口，物料经布料器后 均匀分布在最上层加热盘表面上的转动栅格内，加热盘内通入0.1-1MPa的饱和 水蒸汽，发酵料经加热盘间接加热后从其下料口落入下一层加热盘上对应的转动 栅格内，依此连续流向装置出口，最后从出料口排出；

（b）发酵料中的乙醇和水经加热后部分汽化形成蒸馏气，蒸馏气经上方的 排气口排出，直接通入精馏塔进行精馏。

或者，所述步骤（a）中的饱和水蒸汽用高温导热油蒸汽或其他热气体替代。

或者，所述连续蒸醇装置内部的温度保持在100℃及以上。

在中国专利申请公布CN102094045A中公开的固态发酵料中连续分离燃料 乙醇的装置，包括外壳、与外壳入口连接的螺旋物料输入机、与外壳出口连接的 下料仓以及螺旋物料输出机、位于外壳中心轴上的转轴以及与转轴连接的驱动电 机。所述螺旋物料输入机的下方、外壳内壁上设置布料栅板在所述转轴上串接多 个加热盘，该加热盘是由两个圆盘和侧壁组成的中空体，腔体内设置蒸汽折挡板， 并腔体内通入水蒸汽；在加热盘的侧壁对称开设蒸汽的进出口，并在加热盘上设 置若干个供发酵料流动的扇形通孔；在每个加热盘上分别设置转动栅格；加热盘 的蒸汽出口分别通过方形管道与流出蒸汽总管相连，并在流出蒸汽总管的末端设 置气液分离器，将蒸汽和冷凝液分离；外壳的顶部设置蒸汽出口，并设置冷凝器， 以及连接冷凝器与螺旋物料输入机的回流液管道。

所述加热盘内保持密封，蒸汽仅能从加热盘的进、出口流入或流出；所述外 壳的进料口和出料口均设有密封装置，进料口的密封采用发酵料堆积密封，出料 口采用闸板阀或翻板阀或多层翻板阀进行密封，整个设备保持密封。

所述加热盘上的扇形通孔在垂直方向上依次向转动栅格转动反方向上错动 一个扇形通孔大小的位置。

所述外壳的外壁上使用保温材料、采用夹套内通入蒸汽或电加热带进行保 温，使温度保持在100℃及以上。