CN105566065A - 一种纤维素发酵混醇的萃取装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种纤维素发酵混醇的萃取装置及方法，包括萃取液液罐装置、发酵液罐、蒸馏釜、加热置换液罐、加热液循环泵、混醇散热器和混醇液罐；本发明的纤维素发酵混醇萃取装置萃取液可以循环利用，直到杂质太大不可用为止，而且在混醇的蒸馏出的过程中，挥发出的混醇温度高，具有很大的热量，经过混醇散热器后将热量在此设备处传递给在蒸馏釜中释放热量冷却了的蒸馏加热液，提高蒸馏加热液的温度，使得能量能够充分利用，从而使得在整个萃取过程中成本大大降低。

Description

一种纤维素发酵混醇的萃取装置及方法
技术领域
本发明属于萃取装置领域，尤其涉及一种纤维素发酵混醇的萃取装置及方法。
背景技术
目前，我们知道自上个世纪以来，随着世界人口的增加及更多国家的工业化，能源消耗也日趋增加。而太阳能是人类取之不尽、用之不竭的可再生能源，植物高效利用太阳能合成的木质纤维素，是巨大的可再生资源。据估计，作为植物生物质的主要成分——木质素和纤维素每年以约1640亿吨的速度不断再生，如以能量换算，相当于目前石油年产量的15倍～20倍。如果这部分资源能得到利用，人类相当于拥有了一个取之不尽、用之不竭的资源宝库。随着石油资源的日益减少，纤维素原料用于生产燃料的意义日益突出，利用纤维素原料发酵挥发性醇类，比如乙醇、丁醇，是现在的研究热点。
现在已经有可以利用纤维素发酵技术得到混醇，而发酵出的混醇的萃取装置，萃取液难以循环利用，蒸馏混醇时热量也不能得到充分利用，一般萃取成本较高，所以急需一种低成本的萃取装置。
发明内容
本发明为解决现在萃取装置能量消耗大，萃取液用量多，造成萃取成本高的问题而提供一种纤维素发酵混醇的萃取装置及方法。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：
本发明旨在提供一种纤维素发酵混醇的萃取方法，所述纤维素发酵混醇的萃取方法包括以下步骤：
萃取液罐中的萃取液经萃取液循环泵提供动力，进入发酵液罐中，经充分萃取后液体经杂质图像检验后流入蒸馏釜内，液体在蒸馏釜内加热后混醇挥发进入混醇散热器中，剩余的萃取液会重新回到萃取液液罐中，形成了萃取液的循环通道；
蒸馏釜由加热置换液罐中的加热后的液体进行加热，加热后混醇挥发使得加热液温度降低，挥发后的混醇温度较高，进入混醇散热器中变为液体过程中又会将散发出的热量加热低温加热液；
低温加热液经加热后经加热液循环泵进入加热置换液罐中。
本发明的另一目的在于提供一种纤维素发酵混醇的萃取装置包括萃取液液罐装置、发酵液罐、蒸馏釜、加热置换液罐、加热液循环泵、混醇散热器和混醇液罐；
所述萃取液液罐装置与位于萃取液液罐装置右边的发酵液罐连接，发酵液罐与蒸馏釜连接，蒸馏釜位于发酵液罐右边；所述蒸馏釜右上端与混醇散热器顶端连接，蒸馏釜左上端与混醇散热器底端连接，蒸馏釜右下端与加热置换液罐连接，蒸馏釜底端与萃取液液罐装置连接；所述加热置换液罐与加热液循环泵连接，加热液循环泵位于加热置换液罐右边，加热液循环泵与混醇散热器左下端连接，所述混醇散热器位于蒸馏釜左边并位于萃取液液罐和发酵液罐的上边，混醇散热器右下端连接混醇液罐，混醇液罐位于混醇散热器的右边并处于混醇散热器与蒸馏釜之间。
进一步，所述萃取液液罐装置包括萃取液液罐、萃取液循环泵、萃取液放液罐和单向阀，萃取液液罐连接萃取液循环泵，萃取液循环泵一路连接单向阀，单向阀连接发酵液罐；萃取液循环泵另一路连接萃取液放液罐；
所述萃取液液罐左端设有萃取液进液口，上端设有萃取液加液口，右端设有萃取液出液口；
所述发酵液罐左端设有发酵液罐进口，右端设有发酵液罐出液口；
所述蒸馏釜左下端设有蒸馏釜进液口，底端设有蒸馏釜出液口，右下端设有蒸馏釜加热进口，右上端混醇出口，左上端设有蒸馏釜加热出口；
所述混醇散热器左下端设有混醇散热出液口，底端设有混醇散热进液口，右下端设有液体混醇出口。
进一步，所述萃取液出液口、萃取液循环泵、单向阀、发酵液罐进口、发酵液罐出液口、蒸馏釜进液口、蒸馏釜出液口、萃取液进液口、萃取液液罐依次连接构成萃取液循环管路。
进一步，所述发酵液罐出液口、蒸馏釜进液口、混醇出口、混醇散热器、液体混醇出口和混醇液罐依次连接构成混醇生成管路。
进一步，所述加热置换液罐、蒸馏釜加热进口、蒸馏釜加热出口、混醇散热进液口、混醇散热出液口和加热液循环泵依次连接构成加热液循环管路。
进一步，所述发酵液罐进口设置在发酵液罐左下端，发酵液罐出液口设置在发酵液罐右上端。
进一步，所述的纤维素发酵混醇的萃取方法，通过红外测温模块和加热液循环泵进行温度控制；
所述的红外测温模块内置冷媒不足判断部，该冷媒不足判断部对在加热液循环泵中进行循环的冷媒流量不足的冷媒不足状态进行判断并控制所述加热液循环泵的动作；
在外部气体温度Tam为预先确定的基准外部气体温度KTam以上的情况下，当从所述加热液循环泵的排出口至加热液循环泵减压部的入口的高压侧冷媒压力Pd低于预先确定的第一基准压力KPd1时，所述冷媒不足判断部判断为是所述冷媒不足状态；
在所述外部气体温度Tam低于所述基准外部气体温度KTam的情况下，当在使所述加热液循环泵进行动作的状态下高压侧冷媒压力Pd低于预先确定的第二基准压力KPd2时，所述冷媒不足判断部判断为是所述冷媒不足状态。
进一步，所述的杂质图像检验将采集到的图像建立图像的显著模型，建立图像的显著性模型包括：
利用预定过分割算法对所述图像进行过分割，得到至少一个区域，同一个所述区域中各个像素点的颜色值相同；
确定每个所述区域的颜色值和质心；
根据各个区域所对应的颜色值以及各个区域的质心，建立所述显著性模型；
所述显著性模型为： S i 1 = Σ j = 1 , j ≠ i N w ( R j ) D S ( R i , R j ) D C ( R i , R j ) ;
其中，Si1为区域Ri中任一像素点的显著性值，w(Rj)为区域Rj中的像素点的个数，DS(Ri，Rj)用于表征所述区域Ri和所述区域Rj之间空间位置差异的度量值，DC(Ri，Rj)用于表征所述区域Ri和所述区域Rj之间颜色差异的度量值，N为对所述图像进行过分割后得到的区域的总个数，DS(Ri，Rj)为： D S ( R i , R j ) = exp ( - ( C e n t e r ( R i ) - C e n t e r ( R j ) ) 2 / σ s 2 ) ; Center(Ri)为所述区域Ri的质心，Center(Rj)为所述区域Rj的质心，当所述图像中各个像素点的坐标均归一化到[0，1]时； σ s 2 = 0.4 ;
按照各个像素点的颜色值，对所述图像中各个像素点进行归类，将相同颜色值的像素点归类为同一种颜色类型；
根据每种颜色类型的颜色值，建立所述显著性模型。
本发明的纤维素发酵混醇萃取装置萃取液可以循环利用，直到杂质太大不可用为止，而且在混醇的蒸馏出的过程中，挥发出的混醇温度高，具有很大的热量，经过混醇散热器后将热量在此设备处传递给在蒸馏釜中释放热量冷却了的蒸馏加热液，提高蒸馏加热液的温度，使得能量能够充分利用，从而使得在整个萃取过程中成本大大降低。本发明利用萃取液和混醇沸点不同，在蒸馏釜中进行有效的分离，分离效果显著，实现了萃取中能量消耗小，萃取液用量少，萃取成本低。
附图说明
图1是本发明实例提供的纤维素发酵混醇的萃取装置的组成示意图；
图2是本发明实施例提供的纤维素发酵混醇的萃取装置的混醇生成管路示意图；
图3是本发明实例提供的纤维素发酵混醇的萃取装置的萃取液循环管路示意图。
图中：1、萃取液液罐装置；1-1、萃取液进液口；1-2、萃取液加液口；1-3、萃取液出液口；1-4、萃取液循环泵；1-5、萃取液放液罐；1-6、单向阀；1-7、萃取液液罐；2、发酵液罐；2-1、发酵液罐进口；2-2、发酵液罐出液口；3、蒸馏釜；3-1、蒸馏釜进液口；3-2、蒸馏釜出液口；3-3、蒸馏釜加热进口；3-4、混醇出口；3-5、蒸馏釜加热出口；4、加热置换液罐；5、加热液循环泵；6、混醇散热器；6-1、混醇散热出液口；6-2、液体混醇出口；6-3、混醇散热进液口；7、混醇液罐。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。
如图1、2和图3：一种纤维素发酵混醇的萃取装置包括萃取液液罐装置1、发酵液罐2、蒸馏釜3、加热置换液罐4、加热液循环泵5、混醇散热器6和混醇液罐7；
所述萃取液液罐装置1与位于萃取液液罐装置右边的发酵液罐2连接，发酵液罐与蒸馏釜3连接，蒸馏釜位于发酵液罐右边；所述蒸馏釜右上端与混醇散热器6顶端连接，蒸馏釜3左上端与混醇散热器6底端连接，蒸馏釜右下端与加热置换液罐4连接，蒸馏釜底端与萃取液液罐装置1连接；所述加热置换液罐与加热液循环泵5连接，加热液循环泵5位于加热置换液罐右边，加热液循环泵与混醇散热器6左下端连接，所述混醇散热器位于蒸馏釜左边并位于萃取液液罐和发酵液罐的上边，混醇散热器右下端连接混醇液罐7，混醇液罐位于混醇散热器的右边并处于混醇散热器与蒸馏釜之间。
所述萃取液液罐装置1包括萃取液液罐1-7、萃取液循环泵1-4、萃取液放液罐1-5和单向阀1-6，萃取液液罐连接萃取液循环泵，萃取液循环泵一路连接单向阀，单向阀连接发酵液罐；萃取液循环泵另一路连接萃取液放液罐；
所述萃取液液罐1-7左端设有萃取液进液口1-7，上端设有萃取液加液口1-2，右端设有萃取液出液口1-3；
所述发酵液罐2左端设有发酵液罐进口2-1，右端设有发酵液罐出液口2-2；
所述蒸馏釜3左下端设有蒸馏釜进液口3-1，底端设有蒸馏釜出液口3-2，右下端设有蒸馏釜加热进口3-3，右上端混醇出口3-4，左上端设有蒸馏釜加热出口3-5；
所述混醇散热器6左下端设有混醇散热出液口6-1，底端设有混醇散热进液口6-3，右下端设有液体混醇出口6-2。
所述萃取液出液口1-3、萃取液循环泵1-4、单向阀1-6、发酵液罐进口2-1、发酵液罐出液口2-2、蒸馏釜进液口3-1、蒸馏釜出液口3-2、萃取液进液口1-1、萃取液液罐1-7依次连接构成萃取液循环管路。
所述发酵液罐出液口2-2、蒸馏釜进液口3-1、混醇出口3-4、混醇散热器6、液体混醇出口6-2和混醇液罐7依次连接构成混醇生成管路。
所述加热置换液罐4、蒸馏釜加热进口3-3、蒸馏釜加热出口3-2、混醇散热进液口6-3、混醇散热出液口6-1和加热液循环泵5依次连接构成加热液循环管路。
所述发酵液罐进口2-1设置在发酵液罐2左下端，发酵液罐出液口2-2设置在发酵液罐右上端。
进一步，所述的纤维素发酵混醇的萃取方法，通过红外测温模块和加热液循环泵进行温度控制；
所述的红外测温模块内置冷媒不足判断部，该冷媒不足判断部对在加热液循环泵中进行循环的冷媒流量不足的冷媒不足状态进行判断并控制所述加热液循环泵的动作；
在外部气体温度Tam为预先确定的基准外部气体温度KTam以上的情况下，当从所述加热液循环泵的排出口至加热液循环泵减压部的入口的高压侧冷媒压力Pd低于预先确定的第一基准压力KPd1时，所述冷媒不足判断部判断为是所述冷媒不足状态；
在所述外部气体温度Tam低于所述基准外部气体温度KTam的情况下，当在使所述加热液循环泵进行动作的状态下高压侧冷媒压力Pd低于预先确定的第二基准压力KPd2时，所述冷媒不足判断部判断为是所述冷媒不足状态。
进一步，所述的杂质图像检验将采集到的图像建立图像的显著模型，建立图像的显著性模型包括：
利用预定过分割算法对所述图像进行过分割，得到至少一个区域，同一个所述区域中各个像素点的颜色值相同；
确定每个所述区域的颜色值和质心；
根据各个区域所对应的颜色值以及各个区域的质心，建立所述显著性模型；
所述显著性模型为： S i 1 = Σ j = 1 , j ≠ i N w ( R j ) D S ( R i , R j ) D C ( R i , R j ) ;
其中，Si1为区域Ri中任一像素点的显著性值，w(Rj)为区域Rj中的像素点的个数，DS(Ri，Rj)用于表征所述区域Ri和所述区域Rj之间空间位置差异的度量值，DC(Ri，Rj)用于表征所述区域Ri和所述区域Rj之间颜色差异的度量值，N为对所述图像进行过分割后得到的区域的总个数，DS(Ri，Rj)为： D S ( R i , R j ) = exp ( - ( C e n t e r ( R i ) - C e n t e r ( R j ) ) 2 / σ s 2 ) ; Center(Ri)为所述区域Ri的质心，Center(Rj)为所述区域Rj的质心，当所述图像中各个像素点的坐标均归一化到[0，1]时； σ s 2 = 0.4 ;
按照各个像素点的颜色值，对所述图像中各个像素点进行归类，将相同颜色值的像素点归类为同一种颜色类型；
根据每种颜色类型的颜色值，建立所述显著性模型。
工作原理：
首先萃取液罐1-7中的萃取液经萃取液循环泵1-4提供动力，进入发酵液罐2中，经充分萃取后液体流入蒸馏釜3内，液体在蒸馏釜3内加热后混醇挥发进入混醇散热器中，剩余的萃取液会重新回到萃取液液罐1-7中，形成了萃取液的循环通道。蒸馏釜3的加热是由加热置换液罐4中的加热后的液体进行加热，加热后由于混醇挥发使得加热液温度降低，而挥发后的混醇温度较高，进入混醇散热器6中变为液体过程中又会将散发出的热量加热低温加热液，低温加热液经加热后经加热液循环泵5进入加热置换液罐4中，此为加热液的循环通道。
本发明的纤维素发酵混醇萃取装置萃取液可以循环利用，直到杂质太大不可用为止，而且在混醇的蒸馏出的过程中，挥发出的混醇温度高，具有很大的热量，经过混醇散热器后将热量在此设备处传递给在蒸馏釜中释放热量冷却了的蒸馏加热液，提高蒸馏加热液的温度，使得能量能够充分利用，从而使得在整个萃取过程中成本大大降低。本发明利用萃取液和混醇沸点不同，在蒸馏釜中进行有效的分离，分离效果显著，实现了萃取中能量消耗小，萃取液用量少，萃取成本低。
以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种纤维素发酵混醇的萃取方法，其特征在于，所述纤维素发酵混醇的萃取方法包括以下步骤：
萃取液罐中的萃取液经萃取液循环泵提供动力，进入发酵液罐中，经充分萃取后液体经杂质图像检验后流入蒸馏釜内，液体在蒸馏釜内加热后混醇挥发进入混醇散热器中，剩余的萃取液会重新回到萃取液液罐中，形成了萃取液的循环通道；
蒸馏釜由加热置换液罐中的加热后的液体进行加热，加热后混醇挥发使得加热液温度降低，挥发后的混醇温度较高，进入混醇散热器中变为液体过程中又会将散发出的热量加热低温加热液；
低温加热液经加热后经加热液循环泵进入加热置换液罐中。
2.一种如权利要求1所述的纤维素发酵混醇的萃取方法的萃取装置，其特征在于，该萃取装置包括萃取液液罐装置、发酵液罐、蒸馏釜、加热置换液罐、加热液循环泵、混醇散热器和混醇液罐；
所述萃取液液罐装置与位于萃取液液罐装置右边的发酵液罐连接，发酵液罐与蒸馏釜连接，蒸馏釜位于发酵液罐右边；所述蒸馏釜右上端与混醇散热器顶端连接，蒸馏釜左上端与混醇散热器底端连接，蒸馏釜右下端与加热置换液罐连接，蒸馏釜底端与萃取液液罐装置连接；所述加热置换液罐与加热液循环泵连接，加热液循环泵位于加热置换液罐右边，加热液循环泵与混醇散热器左下端连接，所述混醇散热器位于蒸馏釜左边并位于萃取液液罐和发酵液罐的上边，混醇散热器右下端连接混醇液罐，混醇液罐位于混醇散热器的右边并处于混醇散热器与蒸馏釜之间。
3.如权利要求2所述的萃取装置，其特征在于，所述萃取液液罐装置包括萃取液液罐、萃取液循环泵、萃取液放液罐和单向阀，萃取液液罐连接萃取液循环泵，萃取液循环泵一路连接单向阀，单向阀连接发酵液罐；萃取液循环泵另一路连接萃取液放液罐；
所述萃取液液罐左端设有萃取液进液口，上端设有萃取液加液口，右端设有萃取液出液口；
所述发酵液罐左端设有发酵液罐进口，右端设有发酵液罐出液口；
所述蒸馏釜左下端设有蒸馏釜进液口，底端设有蒸馏釜出液口，右下端设有蒸馏釜加热进口，右上端混醇出口，左上端设有蒸馏釜加热出口；
所述混醇散热器左下端设有混醇散热出液口，底端设有混醇散热进液口，右下端设有液体混醇出口。
4.如权利要求2所述的萃取装置，其特征在于，所述萃取液出液口、萃取液循环泵、单向阀、发酵液罐进口、发酵液罐出液口、蒸馏釜进液口、蒸馏釜出液口、萃取液进液口、萃取液液罐依次连接构成萃取液循环管路。
5.如权利要求2所述的萃取装置，其特征在于，所述发酵液罐出液口、蒸馏釜进液口、混醇出口、混醇散热器、液体混醇出口和混醇液罐依次连接构成混醇生成管路。
6.如权利要求2所述的萃取装置，其特征在于，所述加热置换液罐、蒸馏釜加热进口、蒸馏釜加热出口、混醇散热进液口、混醇散热出液口和加热液循环泵依次连接构成加热液循环管路。
7.如权利要求2所述的萃取装置，其特征在于，所述发酵液罐进口设置在发酵液罐左下端，发酵液罐出液口设置在发酵液罐右上端。
8.如权利要求1所述的纤维素发酵混醇的萃取方法，其特征在于，通过红外测温模块和加热液循环泵进行温度控制；
所述的红外测温模块内置冷媒不足判断部，该冷媒不足判断部对在加热液循环泵中进行循环的冷媒流量不足的冷媒不足状态进行判断并控制所述加热液循环泵的动作；
在外部气体温度Tam为预先确定的基准外部气体温度KTam以上的情况下，当从所述加热液循环泵的排出口至加热液循环泵减压部的入口的高压侧冷媒压力Pd低于预先确定的第一基准压力KPd1时，所述冷媒不足判断部判断为是所述冷媒不足状态；
在所述外部气体温度Tam低于所述基准外部气体温度KTam的情况下，当在使所述加热液循环泵进行动作的状态下高压侧冷媒压力Pd低于预先确定的第二基准压力KPd2时，所述冷媒不足判断部判断为是所述冷媒不足状态。
9.如权利要求1所述的纤维素发酵混醇的萃取方法，其特征在于，所述的杂质图像检验将采集到的图像建立图像的显著模型，建立图像的显著性模型包括：
利用预定过分割算法对所述图像进行过分割，得到至少一个区域，同一个所述区域中各个像素点的颜色值相同；
确定每个所述区域的颜色值和质心；
根据各个区域所对应的颜色值以及各个区域的质心，建立所述显著性模型；
所述显著性模型为： S i 1 = Σ j = 1 , j ≠ i N w ( R j ) D S ( R i , R j ) D C ( R i , R j ) ;
其中，Si1为区域Ri中任一像素点的显著性值，w(Rj)为区域Rj中的像素点的个数，DS(Ri，Rj)用于表征所述区域Ri和所述区域Rj之间空间位置差异的度量值，DC(Ri，Rj)用于表征所述区域Ri和所述区域Rj之间颜色差异的度量值，N为对所述图像进行过分割后得到的区域的总个数，DS(Ri，Rj)为： D S ( R i , R j ) = exp ( - ( C e n t e r ( R i ) - C e n t e r ( R j ) ) 2 / σ s 2 ) ; Center(Ri)为所述区域Ri的质心，Center(Rj)为所述区域Rj的质心，当所述图像中各个像素点的坐标均归一化到[0，1]时； σ s 2 = 0.4 ;
按照各个像素点的颜色值，对所述图像中各个像素点进行归类，将相同颜色值的像素点归类为同一种颜色类型；
根据每种颜色类型的颜色值，建立所述显著性模型。
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