CN101891590A - 从发酵醪液中气相吸附生产无水乙醇的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种从发酵醪液中气相吸附生产无水乙醇的方法。将发酵醪液送入分离罐中，通过真空泵将乙醇、CO2、空气和部分水蒸气分离出发酵醪液，醪液回到发酵罐中继续发酵。将分离出的乙醇混合气通过换热器加热至80℃-100℃，依次送入2-6个疏水型分子筛吸附柱中交替进行吸附和解吸，解吸得到的含水乙醇再送入2-6个装有生物质吸附剂的吸附床交替进行吸附和解吸；塔顶的乙醇气体送入冷凝器经冷凝得到99.2%以上浓度无水乙醇。本发明简化了乙醇脱水工艺，降低了乙醇脱水的能耗和水耗。

Description

从发酵醪液中气相吸附生产无水乙醇的方法
技术领域
本发明是涉及无水乙醇的生产方法，尤其是涉及一种从发酵醪液中气相吸附生产无水乙醇的方法。
背景技术
发酵醪液中乙醇含量一般为8%-12%，其余大部分是水，如何将乙醇从发酵醪液中分离出来是无水乙醇生产的关键。目前传统的方法是采用蒸馏法得到95%左右的乙醇，再采用共沸精馏、加盐萃取精馏、分子筛吸附等方法进行脱水，得到无水乙醇。中国专利200810033031.1公开了一种发酵液免蒸馏全分子筛吸附分离制备燃料酒精的方法与装置。其方法是： 首先将乙醇含量为1％-15％的原料发酵液，经过气提或减压抽取的方式，得到20～40 ℃的酒精蒸汽；再将乙醇蒸汽经加热至100-120℃后通入疏水硅沸石吸附剂床层，乙醇被疏水吸附剂吸附，水被排出；再在100-140℃采用减压脱附或载气脱附的方式将疏水硅沸石吸附剂吸附的乙醇含量大于95％的高浓度酒精脱附，再将获得的高浓度酒精蒸汽通过3A吸附床，以脱除酒精中微量的水分，最后得到乙醇含量为99.2％-99.9％的燃料酒精。
发明内容
本发明的目的在于提供一种直接从发酵醪液中气相分离乙醇和水的工艺，以实现精简精馏环节，实现工艺过程的简化，降低能耗。
其基本原理是采用两级吸附装置进行吸附分离，第一级吸附装置采用疏水型分子筛吸附，疏水型分子筛对乙醇具有较强的吸附能力，而对水的吸附能力较差，对吸附在疏水型分子筛上的乙醇进行解吸后可以得到含水乙醇（90%-95%）；第二级吸附装置采用淀粉基生物质为吸附剂，淀粉基生物质吸附剂对水具有较强的吸附选择性，通过生物质吸附可以得到无水乙醇。
本发明包括以下步骤：
（1）将发酵醪液通过无菌循环泵送入分离罐中，将乙醇、CO2、空气和部分水蒸气分离出发酵醪液，醪液返回到发酵罐中继续发酵，控制发酵时醪液中的乙醇浓度低于2%；
（2）将步骤（1）中分离出的乙醇混合气通过换热器加热至80℃-100℃，依次送入2-6个疏水型分子筛吸附柱中交替进行吸附和解吸，其吸附温度为80℃-100℃；吸附时间为5min-10min；吸附时乙醇被疏水型分子筛吸附，解吸是在吸附柱中通入干燥空气或N2将吸附在吸附剂中的乙醇进行解吸，解吸后得到浓度90%-95%的含水乙醇；
（3）解吸得到的含水乙醇送入2-6个装有生物质吸附剂的吸附床交替进行吸附和解吸其吸附温度为80℃-95℃，吸附时间5min-15min；吸附时水被生物质吸附剂吸附，塔顶的乙醇气体送入冷凝器经冷凝得到99.2%以上浓度无水乙醇；
（4）空气或N2经加压泵加压后循环利用，从而降低生产成本。
所述生物质吸附剂是由马铃薯粉、玉米粉、红薯粉或木薯粉中的一种或几种的混合物用α-淀粉酶、糖化酶或α-淀粉酶和糖化酶的复合酶制剂，经酶解、干燥、粉碎而成产品。
所述生物质吸附剂是由甘薯粉、黄原胶、β-环状糊精按质量比为甘薯粉100、黄原胶5-10，β-环状糊精8-12混合后制成的颗粒状吸附剂。
本发明的优点：（1）简化了乙醇脱水工艺，节省了乙醇脱水设备和基建投资；（2）降低了乙醇脱水的能耗，降低了乙醇脱水环节的水耗。
附图说明
附图为本发明实施例1的流程图。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
实施例1：参照附图： 
（1）将发酵醪液通过无菌循环泵1-1送入分离罐2中，通过真空泵3抽吸将乙醇、CO2、空气和部分水蒸气与发酵醪液分离，醪液由无菌泵1-2送回到发酵罐4中继续发酵，控制发酵时醪液中的乙醇浓度为低于2%；
（2）将步骤（1）分离出的乙醇混合气经换热器5加热至80℃，依次送入疏水型分子筛吸附柱6-1和6-2中交替进行吸附和解吸，当吸附柱6-1进行吸附时，吸附柱6-2进行解吸；当吸附柱6-1吸附完成后，进入解吸阶段，而吸附柱6-2则由解吸进入吸附阶段。其吸附温度为80℃；吸附时间为5min；吸附时乙醇被疏水性分子筛吸附剂吸附，塔顶蒸汽经冷凝器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气或N2将吸附在疏水性分子筛吸附剂中的乙醇进行解吸，解吸后的乙醇气体送入装有生物质吸附剂的第二级吸附柱进行吸附；
（3）步骤（2）中解吸后的空气-乙醇-水混合气体进入装有生物质吸附剂的吸附柱6-3和6-4中交替进行吸附和解吸；本实施例的生物质吸附剂是由马铃薯粉、玉米粉、红薯粉或木薯粉中的一种或几种的混合物用α-淀粉酶、糖化酶或α-淀粉酶和糖化酶的复合酶制剂，经酶解、干燥、粉碎而成产品；吸附温度为80℃，吸附时间为15min，吸附时水被生物质吸附剂吸附，塔顶气体送入冷凝器7-2经冷凝得到浓度大于99.2%的无水乙醇；
（4）空气经加压泵加压后可以循环利用，从而降低生产成本。
实施例2：
（1）将发酵醪液通过无菌循环泵送入分离器中，通过真空泵抽吸将乙醇、CO2、空气和部分水蒸气与发酵醪液分离，醪液回到发酵罐中继续发酵，控制发酵时醪液中的乙醇浓度为低于2%；
（2）将步骤（1）分离出的乙醇混合气经换热器加热至100℃，依次送六个疏水型分子筛吸附柱中交替进行吸附和解吸，当其中三个吸附柱进行吸附时，另外三个吸附柱进行解吸；当三个吸附柱吸附完成后，转入解吸阶段，而三个解吸柱则由解吸进入吸附阶段。其吸附温度为100℃；吸附时间为10min；吸附时乙醇被疏水型分子筛吸附剂吸附，其解吸是在吸附柱中通入干燥空气或N2将吸附在吸附剂中的乙醇进行解吸，解吸后的乙醇气体送入装有生物质吸附剂的第二级吸附柱进行吸附；
（3）步骤（2）中解吸后的空气-乙醇-水混合气体进入装有生物质吸附剂的吸附床中交替进行吸附和解吸；本实施例的生物质吸附剂是由甘薯粉、黄原胶、β-环状糊精按质量比为甘薯粉100、黄原胶5-10，β-环状糊精8-12混合后制成的颗粒状吸附剂。吸附温度为95℃，吸附时间为5min，吸附时水被生物质吸附剂吸附，塔顶气体送入冷凝器经冷凝得到浓度大于99.2%的无水乙醇；
（4）空气经加压泵加压后可以循环利用，从而降低生产成本。

Claims (3)

1. 一种从发酵醪液中气相吸附生产无水乙醇的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将发酵醪液通过无菌循环泵送入分离罐中，将乙醇、CO2、空气和部分水蒸气分离出发酵醪液，醪液返回到发酵罐中继续发酵，控制发酵时醪液中的乙醇浓度低于2%；
（2）将步骤（1）中分离出的乙醇混合气通过换热器加热至80℃-100℃，依次送入2-6个疏水型分子筛吸附柱中交替进行吸附和解吸，其吸附温度为80℃-100℃；吸附时间为5-10min；乙醇被疏水型分子筛吸附，解吸是在吸附柱中通入干燥空气或N2将乙醇进行解吸，解吸后得到浓度为90%-95%的含水乙醇；
（3）解吸得到的含水乙醇送入2-6个装有生物质吸附剂的吸附床交替进行吸附和解吸其吸附温度为80℃-95℃，吸附时间5-15min；吸附时水被生物质吸附剂吸附，塔顶的乙醇气体送入冷凝器经冷凝得到99.2%以上浓度无水乙醇；
（4）空气或N2经加压泵加压后循环利用，从而降低生产成本。
2.根据权利要求1所述的从发酵醪液中气相吸附生产无水乙醇的方法，其特征在于，所述生物质吸附剂是由马铃薯粉、玉米粉、红薯粉或木薯粉中的一种或几种的混合物用α-淀粉酶、糖化酶或α-淀粉酶和糖化酶的复合酶制剂，经酶解、干燥、粉碎而成产品。
3.根据权利要求1所述的从发酵醪液中气相吸附生产无水乙醇的方法，其特征在于，所述生物质吸附剂是由甘薯粉、黄原胶、β-环状糊精按质量比为甘薯粉100、黄原胶5-10，β-环状糊精8-12混合后制成的颗粒状吸附剂。
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