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一種秸稈制取燃料乙醇液態(tài)發(fā)酵與蒸餾混合裝置的制造方法

文檔序號:8820485閱讀:620來源:國知局
一種秸稈制取燃料乙醇液態(tài)發(fā)酵與蒸餾混合裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)酵設(shè)備與蒸餾設(shè)備,特別是一種秸桿制取燃料乙醇過程中液態(tài)發(fā)酵設(shè)備和乙醇蒸餾設(shè)備合二為一的新型混合裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]農(nóng)作物秸桿資源豐富、價格低廉,是非常理想的纖維素原料。若能用其生產(chǎn)燃料乙醇,不僅可以解決秸桿焚燒造成的環(huán)境污染問題,增加當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的收入,還可以緩解能源危機(jī)對我國經(jīng)濟(jì)和社會的影響。盡管利用秸桿纖維素進(jìn)行燃料乙醇生產(chǎn)具有很好的開發(fā)前景,但要達(dá)到工業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模仍有很長的路要走,主要存在下列諸多挑戰(zhàn):(I)到目前為止,仍沒有一種經(jīng)濟(jì)、節(jié)能、環(huán)保的工業(yè)化設(shè)備可以應(yīng)用;(2)預(yù)處理設(shè)備、液態(tài)發(fā)酵設(shè)備、蒸餾設(shè)備等形成的生產(chǎn)線投資成本高;(3)秸桿制取燃料乙醇過程中生產(chǎn)環(huán)節(jié)多,阻礙了生產(chǎn)效率的進(jìn)一步提高;(4)無論液態(tài)發(fā)酵工藝還是固態(tài)發(fā)酵工藝等許多問題有待于進(jìn)一步研宄,這些均直接影響乙醇生產(chǎn)的收得率。
[0003]隨著液體燃料酒精世界范圍性的廣泛應(yīng)用,利用非糧生物質(zhì)發(fā)酵生產(chǎn)酒精不但可以生產(chǎn)出對大氣無污染的液體燃料,緩解能源危機(jī),還可以推動我國甚至世界范圍內(nèi)以各類秸桿等農(nóng)作廢棄物為代表的生物質(zhì)生產(chǎn)液體燃料的發(fā)展,具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為應(yīng)對上文提到的在利用秸桿纖維素進(jìn)行燃料乙醇生產(chǎn)的工業(yè)化所面臨的挑戰(zhàn),本實用新型可以解決在秸桿制取燃料乙醇過程中,在不增加供氣量的前提下,解決液態(tài)發(fā)酵時溶解氧的提高與降低能耗的問題。并且將液態(tài)發(fā)酵設(shè)備與蒸餾設(shè)備合二為一組成新型混合裝置,以解決秸桿制取燃料乙醇過程中提高其生產(chǎn)效率、降低設(shè)備成本的問題。
[0005]本實用新型的技術(shù)方案為:一種秸桿制取燃料乙醇液態(tài)發(fā)酵與蒸餾混合裝置,包括罐體、冷卻裝置和儲罐;所述罐體與冷卻裝置相連通,冷卻裝置安裝在儲罐頂部;所述罐體包括夾套、出料口、恒溫水進(jìn)口、恒溫水出口、電加熱管、空氣分布裝置、補料口和排氣口 ;夾套緊緊套在罐體外部,出料口位于罐體底部,恒溫水進(jìn)口、恒溫水出口分別通過夾套連接到罐體上,電加熱管通過夾套插入罐體;所述空氣分布裝置包括進(jìn)氣口、單向閥、上圓環(huán)管和下圓環(huán)管,所述進(jìn)氣口位于罐體上部,進(jìn)氣口處設(shè)置單向閥,所述上圓環(huán)管位于罐體內(nèi)的中部,所述下圓環(huán)管位于罐體內(nèi)的下部,上圓環(huán)管和下圓環(huán)管的外側(cè)均帶小孔;所述進(jìn)氣口連通到上圓環(huán)管和下圓環(huán)管;所述補料口和排氣口設(shè)置在罐體頂部;所述冷卻裝置包括盤管入口、冷卻水入口、冷卻水出口 ;所述盤管入口連接所述罐體的排氣口,盤管入口下方連一盤管,所述盤管的一部分伸入儲罐。
[0006]進(jìn)一步的,所述罐體上還設(shè)置有pH接口、測溫口、壓力表口。
[0007]進(jìn)一步的,所述罐體的出料口上還設(shè)置了隔膜閥作為總閥,排出的固體物通過球閥控制排出,排出的蒸汽通過針閥控制排出;所述排氣口上還設(shè)置了氣動閥門。
[0008]進(jìn)一步的,連通所述罐體的排氣口和所述冷卻裝置的盤管入口的管道上設(shè)置一截止閥A。
[0009]進(jìn)一步的,所述冷卻水入口處設(shè)置截止閥B,所述冷卻水出口處設(shè)置截止閥C。
[0010]進(jìn)一步的,所述儲罐底部設(shè)置一截止閥D。
[0011 ] 進(jìn)一步的,在pH接口、測溫口的位置還可以安裝側(cè)視鏡、DO傳感器等其他輔助設(shè)備儀器。
[0012]本實用新型的有益效果:①發(fā)酵罐與蒸餾罐合二為一組成新型混合裝置,降低了設(shè)備投資,操作簡單可靠;②空氣分布裝置出來的氣泡更小了,溶解氧也提高了,攪拌較充分,使得發(fā)酵周期大大縮短,提高生產(chǎn)效率;③控制供氣時間和停止供氣時間比(間隙式供氣)在1:1?10:1區(qū)間內(nèi)連續(xù)可調(diào),使得菌體有一個“休生養(yǎng)息”的機(jī)會,菌種生長更快、更好。
[0013]本混合裝置不同于傳統(tǒng)的內(nèi)循環(huán)、外循環(huán)氣升式發(fā)酵罐,罐體的徑高比與機(jī)械攪拌罐類同。利用空氣動力學(xué)、自動控制技術(shù)、流體力學(xué)原理,本混合裝置在發(fā)酵時通過對罐內(nèi)氣體流向的控制達(dá)到向發(fā)酵液高供氧和均勻攪拌的目的,取代了機(jī)械攪拌系統(tǒng),結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、不傷菌絲、避免雜菌污染。
[0014]經(jīng)測試,本實用新型:①溶氧提高30%左右;②能耗降低30%左右;③發(fā)酵液混合均勻減少了雜菌污染因素發(fā)酵時間縮短30%左右。
【附圖說明】
[0015]圖1:混合裝置的原理圖
[0016]圖2:上圓環(huán)管和下圓環(huán)管的外側(cè)小孔分布圖
[0017]圖中,1-出料口 ;2_pH接口 ;3_測溫口 ;4_恒溫水出口 ;5_補料口 ;6_排氣口 ;7-壓力表口 ;8_進(jìn)氣口 ;9_上圓環(huán)管;10_電加熱管下圓環(huán)管;12_恒溫水進(jìn)口 ;13_罐體;20-冷卻裝置;21-盤管入口 ;22_儲罐;23-冷卻水入口 ;24_冷卻水出口 ;F1_球閥;F2-針閥;F3-隔膜閥;F4-氣動閥門;F5-單向閥;F6_截止閥A ;F7_截止閥C ;F8_截止閥B ;F9-截止閥D。
【具體實施方式】
[0018]利用秸桿進(jìn)行微生物發(fā)酵生產(chǎn)乙醇,首先對農(nóng)作物秸桿進(jìn)行預(yù)處理,使纖維素、半纖維素、木質(zhì)素分離,將纖維素和半纖維素釋放,在酶制劑的作用下生成微生物可以利用的六碳糖和五碳糖。
[0019]然后在液態(tài)發(fā)酵罐罐體內(nèi)進(jìn)行微生物發(fā)酵,如圖1所示,補料口 5在罐體13頂部,從補料口 5進(jìn)行補料、補酸、補堿;恒溫水進(jìn)口 12在罐體13夾套下部,恒溫水出口 4在罐體13夾套上部,進(jìn)氣口 8位于罐體13上部,與罐內(nèi)上圓環(huán)管9、下圓環(huán)管11相連,上圓環(huán)管9在罐體13內(nèi)中部,下圓環(huán)管11在罐體13內(nèi)底部,排氣口 6在罐體13頂部,所述排氣口 6上還設(shè)置了氣動閥門F4。氣體從帶有單向閥F5的進(jìn)氣口 8進(jìn)入,通至罐體13內(nèi)中部和底部的外側(cè)帶小孔的圓環(huán)管。當(dāng)無菌空氣從圓環(huán)管(底部或中部)外側(cè)小孔流出時,在圓環(huán)管中間形成類似真空區(qū),罐體13內(nèi)液體從罐內(nèi)壁四周向上流動,罐體13中間區(qū)域液體向下流動,實現(xiàn)均勻攪拌。并且通過間隙式通氣的氣體環(huán)流達(dá)到對發(fā)酵液供氧、均勻攪拌,使發(fā)酵液充分發(fā)酵,環(huán)流如圖1中虛線所示。所述罐體13還設(shè)置有pH接口 2、測溫口 3、壓力表口 7,還可以安裝側(cè)視鏡、DO傳感器等其他輔助設(shè)備儀器。
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