[发明专利]在醇生产过程中蒸馏醇的方法和系统

说明书

本发明公开了一种在醇生产过程中蒸馏醇的方法和系统。该方法包括将水和碾磨后谷物的混合物进行发酵以产生含醇发酵醪，可在保持在负压下的发酵醪塔中对含醇发酵醪进行蒸馏产生主要包括醇的蒸汽和全酒糟。将酒糟水从全酒糟中分离出来。蒸发出所分离出的酒糟水中的水产生第一浓缩酒糟水和第一效蒸汽的至少一部分。利用第一效蒸汽的热量蒸发出第一浓缩酒糟水中的水产生第二浓缩酒糟水和第二效蒸汽。利用第二效蒸汽的热量蒸发出第二浓缩酒糟水中的水产生浆液和第三效蒸汽。第三效蒸汽的至少一部分用于向发酵醪塔供应充足热量用于蒸馏含醇发酵醪。

技术领域

总体来说，本发明涉及生产醇(例如，乙醇)和/或其它生物燃料/生物化学品，更具体而言，涉及在醇生产过程中蒸馏醇的方法和系统。

背景技术

作为汽油的替代品，从谷物蒸馏出的燃料级醇(例如，乙醇)变得越来越流行。此外，作为汽油添加剂，用于调制机动车的清洁燃烧级汽油，乙醇也风行起来。

一种生产乙醇的方法包括使用玉米干磨工艺。典型的玉米干磨工艺由四个主要步骤组成：谷物处理和碾磨、液化和糖化、发酵和蒸馏、以及联产品回收。在谷物处理和碾磨步骤中，将玉米送入设备中磨碎，以促进淀粉更好地转化为葡萄糖。液化步骤是将淀粉等固形物转化为可流动液体，产生寡糖；糖化是将寡糖转化为单个葡糖糖分子。发酵和蒸馏是酵母、细菌或梭菌等将葡萄糖转化为生物燃料或生物化学品(如，乙醇)的过程。在联产品回收步骤中，对玉米副产品进行脱水，为使用做好准备。本技术领域中有许多已知的利用酵母、细菌等将葡萄糖转化为如乙醇等其它生物燃料和生物化学组合物的化学和生物转化工艺。

对丁醇、乙醇等醇和天然联产品的回收通常是从发酵醪(beer)(废发酵液)被送入蒸馏系统开始的。借由蒸馏，通过一系列逐步的蒸发和冷凝，乙醇通常会与发酵醪剩余部分分离开。为了生产燃料级乙醇，通常要使用一个以上彼此相连的蒸馏塔来逐步纯化乙醇产品。在典型的乙醇蒸馏过程中，发酵醪塔(beer column)接收发酵醪，并产生中间乙醇蒸汽。精馏塔接收来自发酵醪塔的中间乙醇蒸汽，并产生190proof或95％纯度的乙醇蒸汽。第三、侧线汽提塔(side stripper column)接收来自精馏塔的塔底产品，并产生中间乙醇过热蒸汽，其再由所述精馏塔作进一步纯化。来自所述侧线汽提塔的无乙醇塔底产品可用于配制烹煮水，用于生产过程的发酵部分。由于乙醇水溶液的物理性质，蒸馏过程实际上只能产生含约95％乙醇和5％水的乙醇水溶液。使用脱水器来去除大部分的残留水，以产生高纯度产品。所述脱水器接收95％乙醇蒸汽，并去除几乎全部的残留水，从而产生含水量通常小于约1.0％的乙醇。脱水器可含有较乙醇分子可更大程度地吸收或保持水分子的材料微球(beads of material)。

诸如如上所述的燃料级乙醇蒸馏过程还生产联产品。为此，将有较少量的醇通过蒸馏提取出的发酵醪称为全酒糟，其含有谷物渣浆，包括玉米蛋白、纤维、油、矿物质、糖类以及废发酵剂。此时这些副产品太稀了，没有太高的价值，要作进一步处理以提供干酒糟及其可溶物(DDGS)。

在典型的处理工艺中，当全酒糟离开蒸馏塔后，通常会经沉降式离心机将不溶性固形物或“湿饼”与液体或“酒糟水”分离开，所述不溶性固形物或“湿饼”包括大部分的纤维，所述液体或“酒糟水”包括例如蛋白质、细纤维、油和氨基酸。分离开之后，将酒糟水移至酒糟蒸发器以蒸发掉水分，留下含有可溶(溶解的)固形物的浓浆。浓缩浆液可与湿饼混合，可将所得混合物作为湿酒糟及其可溶物(DWGS)出售给肉牛及奶牛养殖场。或者，将湿饼与浓缩浆液混合物在干燥过程中进行干燥，并作为干酒糟及其可溶物(DDGS)出售。所产生的DDGS通常含有约32％粗蛋白，因其蛋白和纤维含量，可作为一种可供牛、其它反刍动物、及单胃动物食用的有用饲料。所得产品为天然产品。

通常的乙醇生产过程需要大量能量输入和大量工艺用水。提供一种利用酒糟蒸发器的废热来加热生产工艺的其它部分、节省能量和水的生产乙醇的方法和系统将会是有益的。

发明内容