專(zhuān)利名稱(chēng)：從發(fā)酵醪液中氣相吸附生產(chǎn)無(wú)水乙醇的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是涉及無(wú)水乙醇的生產(chǎn)方法，尤其是涉及一種從發(fā)酵醪液中氣相吸附生產(chǎn) 無(wú)水乙醇的方法。
背景技術(shù)：
發(fā)酵醪液中乙醇含量一般為8%_12%，其余大部分是水，如何將乙醇從發(fā)酵醪液中 分離出來(lái)是無(wú)水乙醇生產(chǎn)的關(guān)鍵。目前傳統(tǒng)的方法是采用蒸餾法得到95%左右的乙醇， 再采用共沸精餾、加鹽萃取精餾、分子篩吸附等方法進(jìn)行脫水，得到無(wú)水乙醇。中國(guó)專(zhuān)利 200810033031. 1公開(kāi)了一種發(fā)酵液免蒸餾全分子篩吸附分離制備燃料酒精的方法與裝置。 其方法是首先將乙醇含量為-15%的原料發(fā)酵液，經(jīng)過(guò)氣提或減壓抽取的方式，得到 20 40 °C的酒精蒸汽；再將乙醇蒸汽經(jīng)加熱至100-120°C后通入疏水硅沸石吸附劑床層， 乙醇被疏水吸附劑吸附，水被排出；再在100-140°C采用減壓脫附或載氣脫附的方式將疏 水硅沸石吸附劑吸附的乙醇含量大于95%的高濃度酒精脫附，再將獲得的高濃度酒精蒸汽 通過(guò)3A吸附床，以脫除酒精中微量的水分，最后得到乙醇含量為99. 2% -99. 9%的燃料酒 Is °

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種直接從發(fā)酵醪液中氣相分離乙醇和水的工藝，以實(shí)現(xiàn) 精簡(jiǎn)精餾環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)工藝過(guò)程的簡(jiǎn)化，降低能耗。其基本原理是采用兩級(jí)吸附裝置進(jìn)行吸附分離，第一級(jí)吸附裝置采用疏水型分子 篩吸附，疏水型分子篩對(duì)乙醇具有較強(qiáng)的吸附能力，而對(duì)水的吸附能力較差，對(duì)吸附在疏水 型分子篩上的乙醇進(jìn)行解吸后可以得到含水乙醇(90%-95%)；第二級(jí)吸附裝置采用淀粉基 生物質(zhì)為吸附劑，淀粉基生物質(zhì)吸附劑對(duì)水具有較強(qiáng)的吸附選擇性，通過(guò)生物質(zhì)吸附可以 得到無(wú)水乙醇。本發(fā)明包括以下步驟
(1)將發(fā)酵醪液通過(guò)無(wú)菌循環(huán)泵送入分離罐中，將乙醇、co2、空氣和部分水蒸氣分離出 發(fā)酵醪液，醪液返回到發(fā)酵罐中繼續(xù)發(fā)酵，控制發(fā)酵時(shí)醪液中的乙醇濃度低于2% ；
(2)將步驟(1)中分離出的乙醇混合氣通過(guò)換熱器加熱至80°C-100°C，依次送入2-6 個(gè)疏水型分子篩吸附柱中交替進(jìn)行吸附和解吸，其吸附溫度為80°C -100°C ；吸附時(shí)間為 5min-10min ；吸附時(shí)乙醇被疏水型分子篩吸附，解吸是在吸附柱中通入干燥空氣或N2將吸 附在吸附劑中的乙醇進(jìn)行解吸，解吸后得到濃度90%-95%的含水乙醇；
(3)解吸得到的含水乙醇送入2-6個(gè)裝有生物質(zhì)吸附劑的吸附床交替進(jìn)行吸附和解吸 其吸附溫度為80°C -95°C，吸附時(shí)間5min-15min ；吸附時(shí)水被生物質(zhì)吸附劑吸附，塔頂?shù)囊?醇?xì)怏w送入冷凝器經(jīng)冷凝得到99. 2%以上濃度無(wú)水乙醇；
(4)空氣或N2經(jīng)加壓泵加壓后循環(huán)利用，從而降低生產(chǎn)成本。所述生物質(zhì)吸附劑是由馬鈴薯粉、玉米粉、紅薯粉或木薯粉中的一種或幾種的混合物用α-淀粉酶、糖化酶或α-淀粉酶和糖化酶的復(fù)合酶制劑，經(jīng)酶解、干燥、粉碎而成產(chǎn)品。所述生物質(zhì)吸附劑是由甘薯粉、黃原膠、β “環(huán)狀糊精按質(zhì)量比為甘薯粉100、黃 原膠5-10，β -環(huán)狀糊精8-12混合后制成的顆粒狀吸附劑。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)(1)簡(jiǎn)化了乙醇脫水工藝，節(jié)省了乙醇脫水設(shè)備和基建投資；(2) 降低了乙醇脫水的能耗，降低了乙醇脫水環(huán)節(jié)的水耗。


附圖為本發(fā)明實(shí)施例1的流程圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例1:參照附圖
(1)將發(fā)酵醪液通過(guò)無(wú)菌循環(huán)泵1-1送入分離罐2中，通過(guò)真空泵3抽吸將乙醇、CO2, 空氣和部分水蒸氣與發(fā)酵醪液分離，醪液由無(wú)菌泵1-2送回到發(fā)酵罐4中繼續(xù)發(fā)酵，控制發(fā) 酵時(shí)醪液中的乙醇濃度為低于2% ；
(2)將步驟(1)分離出的乙醇混合氣經(jīng)換熱器5加熱至80°C，依次送入疏水型分子篩吸 附柱6-1和6-2中交替進(jìn)行吸附和解吸，當(dāng)吸附柱6-1進(jìn)行吸附時(shí)，吸附柱6-2進(jìn)行解吸； 當(dāng)吸附柱6-1吸附完成后，進(jìn)入解吸階段，而吸附柱6-2則由解吸進(jìn)入吸附階段。其吸附溫 度為80°C ；吸附時(shí)間為5min ；吸附時(shí)乙醇被疏水性分子篩吸附劑吸附，塔頂蒸汽經(jīng)冷凝器 7-1冷凝后可用于拌料或直接排放，其解吸是在吸附柱中通入干燥空氣或N2將吸附在疏水 性分子篩吸附劑中的乙醇進(jìn)行解吸，解吸后的乙醇?xì)怏w送入裝有生物質(zhì)吸附劑的第二級(jí)吸 附柱進(jìn)行吸附；
(3)步驟(2)中解吸后的空氣-乙醇-水混合氣體進(jìn)入裝有生物質(zhì)吸附劑的吸附柱6-3 和6-4中交替進(jìn)行吸附和解吸；本實(shí)施例的生物質(zhì)吸附劑是由馬鈴薯粉、玉米粉、紅薯粉或 木薯粉中的一種或幾種的混合物用α-淀粉酶、糖化酶或α-淀粉酶和糖化酶的復(fù)合酶制 劑，經(jīng)酶解、干燥、粉碎而成產(chǎn)品；吸附溫度為80°C，吸附時(shí)間為15min，吸附時(shí)水被生物質(zhì) 吸附劑吸附，塔頂氣體送入冷凝器7-2經(jīng)冷凝得到濃度大于99. 2%的無(wú)水乙醇；
(4)空氣經(jīng)加壓泵加壓后可以循環(huán)利用，從而降低生產(chǎn)成本。實(shí)施例2:
(1)將發(fā)酵醪液通過(guò)無(wú)菌循環(huán)泵送入分離器中，通過(guò)真空泵抽吸將乙醇、CO2、空氣和部 分水蒸氣與發(fā)酵醪液分離，醪液回到發(fā)酵罐中繼續(xù)發(fā)酵，控制發(fā)酵時(shí)醪液中的乙醇濃度為 低于2% ；
(2)將步驟(1)分離出的乙醇混合氣經(jīng)換熱器加熱至100°C，依次送六個(gè)疏水型分子篩 吸附柱中交替進(jìn)行吸附和解吸，當(dāng)其中三個(gè)吸附柱進(jìn)行吸附時(shí)，另外三個(gè)吸附柱進(jìn)行解吸； 當(dāng)三個(gè)吸附柱吸附完成后，轉(zhuǎn)入解吸階段，而三個(gè)解吸柱則由解吸進(jìn)入吸附階段。其吸附溫 度為100°C ；吸附時(shí)間為IOmin ；吸附時(shí)乙醇被疏水型分子篩吸附劑吸附，其解吸是在吸附 柱中通入干燥空氣或N2將吸附在吸附劑中的乙醇進(jìn)行解吸，解吸后的乙醇?xì)怏w送入裝有生 物質(zhì)吸附劑的第二級(jí)吸附柱進(jìn)行吸附；(3)步驟(2)中解吸后的空氣-乙醇-水混合氣體進(jìn)入裝有生物質(zhì)吸附劑的吸附床中 交替進(jìn)行吸附和解吸；本實(shí)施例的生物質(zhì)吸附劑是由甘薯粉、黃原膠、環(huán)狀糊精按質(zhì)量 比為甘薯粉100、黃原膠5-10，環(huán)狀糊精8-12混合后制成的顆粒狀吸附劑。吸附溫度為 95°C，吸附時(shí)間為5min，吸附時(shí)水被生物質(zhì)吸附劑吸附，塔頂氣體送入冷凝器經(jīng)冷凝得到濃 度大于99. 2%的無(wú)水乙醇；
(4)空氣經(jīng)加壓泵加壓后可以循環(huán)利用，從而降低生產(chǎn)成本。
權(quán)利要求
一種從發(fā)酵醪液中氣相吸附生產(chǎn)無(wú)水乙醇的方法，其特征在于，包括以下步驟(1)將發(fā)酵醪液通過(guò)無(wú)菌循環(huán)泵送入分離罐中，將乙醇、CO2、空氣和部分水蒸氣分離出發(fā)酵醪液，醪液返回到發(fā)酵罐中繼續(xù)發(fā)酵，控制發(fā)酵時(shí)醪液中的乙醇濃度低于2%；(2)將步驟(1)中分離出的乙醇混合氣通過(guò)換熱器加熱至80℃ 100℃，依次送入2 6個(gè)疏水型分子篩吸附柱中交替進(jìn)行吸附和解吸，其吸附溫度為80℃ 100℃；吸附時(shí)間為5 10min；乙醇被疏水型分子篩吸附，解吸是在吸附柱中通入干燥空氣或N2將乙醇進(jìn)行解吸，解吸后得到濃度為90% 95%的含水乙醇；(3)解吸得到的含水乙醇送入2 6個(gè)裝有生物質(zhì)吸附劑的吸附床交替進(jìn)行吸附和解吸其吸附溫度為80℃ 95℃，吸附時(shí)間5 15min；吸附時(shí)水被生物質(zhì)吸附劑吸附，塔頂?shù)囊掖細(xì)怏w送入冷凝器經(jīng)冷凝得到99.2%以上濃度無(wú)水乙醇；(4)空氣或N2經(jīng)加壓泵加壓后循環(huán)利用，從而降低生產(chǎn)成本。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從發(fā)酵醪液中氣相吸附生產(chǎn)無(wú)水乙醇的方法，其特征在于， 所述生物質(zhì)吸附劑是由馬鈴薯粉、玉米粉、紅薯粉或木薯粉中的一種或幾種的混合物用 a -淀粉酶、糖化酶或a -淀粉酶和糖化酶的復(fù)合酶制劑，經(jīng)酶解、干燥、粉碎而成產(chǎn)品。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從發(fā)酵醪液中氣相吸附生產(chǎn)無(wú)水乙醇的方法，其特征在于， 所述生物質(zhì)吸附劑是由甘薯粉、黃原膠、0 -環(huán)狀糊精按質(zhì)量比為甘薯粉100、黃原膠5-10， 3 -環(huán)狀糊精8-12混合后制成的顆粒狀吸附劑。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種從發(fā)酵醪液中氣相吸附生產(chǎn)無(wú)水乙醇的方法。將發(fā)酵醪液送入分離罐中，通過(guò)真空泵將乙醇、CO2、空氣和部分水蒸氣分離出發(fā)酵醪液，醪液回到發(fā)酵罐中繼續(xù)發(fā)酵。將分離出的乙醇混合氣通過(guò)換熱器加熱至80℃-100℃，依次送入2-6個(gè)疏水型分子篩吸附柱中交替進(jìn)行吸附和解吸，解吸得到的含水乙醇再送入2-6個(gè)裝有生物質(zhì)吸附劑的吸附床交替進(jìn)行吸附和解吸；塔頂?shù)囊掖細(xì)怏w送入冷凝器經(jīng)冷凝得到99.2%以上濃度無(wú)水乙醇。本發(fā)明簡(jiǎn)化了乙醇脫水工藝，降低了乙醇脫水的能耗和水耗。
文檔編號(hào)C07C29/76GK101891590SQ20101024502
公開(kāi)日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月5日
發(fā)明者周紅麗, 張喻, 李清明, 熊興耀, 蘇小軍, 譚興和 申請(qǐng)人:湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)