CN1085730C - 乙醇工业生产方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种处理废物的方法，其中对城市固体废物进行分离并回收能重复利用的橡胶、金属、塑料和玻璃，残留废物物流的有机物用于生产乙醇和其它化学品。一种方法中，采用一个用稀硫酸进行预处理的步骤，降低城市固体废物纤维素成分的重金属含量，其中这些重金属能抑制得自这些废物的糖的发酵过程。在另一种方法中，城市固体废物纤维素成分的重金属经硫酸水解后用离子交换法除去。同时公开了一种从城市固体废物经济、节能地生产乙醇的方法。

Description

乙醇工业生产方法
本发明涉及自动处理城市固体废物、废污泥和废轮胎以可提取并回收有用材料的方法和装置以及生产工业乙醇的方法和装置。本发明进一步涉及提取与城市固体废物的纤维素成分相缔合的重金属的方法。
通常，用挖坑掩埋和/或焚化的方法处理固体废物和废污泥。在环境上对挖坑掩埋和焚化的限制就要求使用替代的固体废物处理方法。公众对由焚化炉引起的污染的抗议已经停止了许多新的焚化炉建设项目。作为对与挖坑掩埋有关的问题的反应，政府已命令采用重复利用的方法来保护自然资源并且制止固体废物流入田地。
已开发了一些从固体废物回收可重复利用材料来生产燃料并生产工业用乙醇和气体的技术。例如：
U.S.5,198,074公开了一种由竹子生产乙醇的方法，该方法涉及切断、粉碎和洗涤竹子，压榨除水。然后用蒸汽预水解纤维得到溶解的糖并发酵得到乙醇。
U.S.5,184,780公开了一种具有一条或多条处理线的固体废物处理***，用来处理固体废物，以回收象波纹纸板、铁类金属、塑料产品、纸和玻璃这样的可重复利用材料。
U.S.5,135,861公开了由生物量生产乙醇，用由发酵反应产生的二氧化碳或从柑桔废渣自然产生的有机酸作为催化剂水解生物量。
U.S.5,104,419公开了一种由固体废物例如城市固体废物生产甲醇的方法，该方法是部分氧化并燃烧固体废物，将燃烧气、氧和二氧化碳通过固体废物，从气体的高挥发性成分中分离出低挥发性成分，并且使高挥发性成分与二氧化碳反应生成甲醇。
U.S.5,060,871公开了利用粒度、密度和/或电导率的差异分离金属合金颗粒的方法。
U.S.5,036,005公开了一种由糖连续发酵生产燃料级乙醇的方法，其中乙醇在溶剂萃取柱中提取，萃取柱含有对发酵微生物无毒的溶剂。
U.S.5,009,672公开了一种通过高压压缩和筛选以及磁力分离步骤重复利用并回收城市固体废物成分的方法。再对回收的易腐有机成分进行厌氧发酵过程，得到一种生物气体，该生物气体可直接用于产生电能。
U.S.4,974,781公开了一种纸张和塑料分离方法，该方法使材料暴露于潮湿环境并加热以使纸张再浆化。然后使再浆化的材料与未浆化的材料相分离，接着回收燃烧再浆化的材料或用作化工过程中的原料。
U.S.4,952,503公开了一种连续生产乙醇的方法，采用离心分离步骤除去酵母。
U.S.4,874,134公开了一种处理固体废物以回收可重复利用材料的方法，可重复利用材料的例子有波纹纸板、铁类金属、非铁金属、塑料产品、纸和玻璃容器、以及可经处理得到堆肥的可生物降解废物。首先回收大件有价值的不能加工的材料和可回收的材料，再用磁力分离第一种铁类金属部分，接着将废物粉碎，再用磁力分离第二种铁类金属部分，接着靠压缩空气分离纸张部分得到一种可生物降解部分，可再将可生物降解部分堆肥。
U.S.4,692,167公开了一种通过磨碎、磁力分离铁类金属、筛分、干燥、按重力分离、旋风分离、筛选和压粒来处理固体废物以生产颗粒状固体燃料的装置。
U.S.4,650,689公开了一种从纤维素材料制备乙醇的方法，方法是在压力下使纤维素材料经象HCl这样的高度浓缩无机酸气体的处理再用热水处理得到一种含糖的麦芽汁。优选的酸是约2～10％(体积)的硫酸。
U.S.4,553,977公开了一种用第一种转筒筛选分离固体废物成分的方法。这种转筒筛选可除去铝罐以得到一种富含有机物的部分，从该部分中可分离出可重复利用的纤维产品。用磁力分离法除去钢罐。分离出有机物作为燃料，进行或不进行回收纸浆的浆化处理。
U.S.4,541,530公开了一种将金属颗粒与经处理固体废物的非金属颗粒加以分离的方法，该方法是对废物成分进行均化处理和磁力处理得到一种金属浓缩物，例如铝浓缩物。
U.S.4,384,897公开了一种用两步水解处理来处理生物量材料的方法，其中，在第一步中，较易水解的多糖类被解聚；而在第二步中，较难解聚的多糖类被解聚。在第一和第二水解步骤之间，生物量材料通过与分子氧接触而经过敏化步骤。用象碳酸钙或氢氧化钙这样的碱中和酸，得到适于发酵得到乙醇的溶液。
U.S.4,341,353公开了一种用圆盘筛和风力分级器从垃圾中回收燃料和可重复利用物质的方法。
U.S.4,288,550公开了一种消化垃圾的方法，方法是在乙醇生产酵母存在下通过厌氧发酵不经水解预处理而把淀粉直接转化成乙醇，之后，对产品进行生产甲烷的厌氧发酵，得到甲烷。
U.S.4,069,145公开了一种在电磁涡流分离装置中把电导率较高的颗粒与电导率较低的颗粒加以分离的方法。
U.S.4,063,903公开了一种处理固体废物的装置，该装置回收无机成分并将有机成分转化为燃料或燃料补充物。经粉碎的材料用酸处理，对其加热和干燥并研磨成细碎的燃料产品。
本发明的一个目的是提供一种处理城市固体废物并回收可重复利用材料而且生产工业用乙醇的自动、有效的方法。
本发明的另一个目的是提供一种改造已有挖坑掩埋方法。消除老的挖坑掩埋方法将来环境影响的方法。
本发明更进一步的目的是提供一种在实施中不会有不利环境影响的处理装置。
连续、自动处理城市固体废物以提取和回收有用材料并生产工业乙醇的方法包括下列步骤：
(a)把城市固体废物成批送往处理装置；
(b)从所述废物中除去轮胎、大块铁类金属和非铁金属、塑料和玻璃，得到纤维素成分；
(c)粉碎步骤(b)中得到的纤维素成分；
(d)在约40～100℃的温度下用稀(约1～10％)硫酸处理经粉碎的纤维素成分约0.25～4小时以基本上溶解残余的重金属，得到一种可溶性成分和一种不溶性成分；
(e)从不溶性成分中除去步骤(d)中得到的可溶性成分；
(f)对步骤(e)中得到的不溶性成分进行干燥；
(g)用浓硫酸(约70％)处理步骤(f)中得到的经干燥的不溶性成分，得到一种部分水解的混合物，处理中浓硫酸与不溶性成分的重量比约为1∶1；
(h)在约80℃～100℃的温度下用水稀释步骤(g)中得到的部分水解的混合物，得到一种溶液，例如该溶液含有约4～6重量份水和约1重量份部分水解的材料；
(i)在约80℃～约100℃下搅拌步骤(h)中得到的经稀释的混合物约1～4小时，得到一种消化材料；
(j)从步骤(i)中得到的消化混合物中除去固体物，得到一种滤液；
(k)把滤液分解成一种含酸溶液和一种含糖溶液；
(l)把含糖溶液浓缩至糖浓度约为12-14％；
(m)把步骤(l)中得到的经浓缩的含糖溶液的pH调至约为6；
(n)在约25℃～约36℃下用酵母对步骤(m)中得到的溶液进行发酵，得到一种啤酒；以及
(o)从啤酒中回收乙醇。
本发明还涉及一种从城市固体废物纤维素成分中除去痕量重金属和氯化物的方法，该方法包括下列步骤：
(a)粉碎城市固体废物的纤维素成分；
(b)在约40～100℃的温度下用稀(约1～10％)硫酸处理经粉碎的纤维素成分约0.25～4小时以溶解痕量重金属并得到一种可溶性成分和一种不溶性成分；
(c)从不溶性成分中除去步骤(b)中得到的可溶性成分，得到一种基本上不含痕量重金属的不溶性成分。
本发明进一步涉及一种生产乙醇并从城市固体废物(MSW)的纤维素成分中除去基本上所有重金属和氯化物的方法，该方法包括：
(a)粉碎城市固体废物的纤维素成分；
(b)在约30～80℃下用浓硫酸(约70％)处理步骤(a)中得到的经粉碎的成分，得到一种部分水解的混合物，处理中浓硫酸与固体成分的重量比约为1∶1；
(c)用温度约为80～100℃的水稀释步骤(b)中得到的部分水解的混合物，得到一种液∶固比约为5∶1、硫酸浓度约为12％的悬浮液；
(d)搅拌步骤(c)中得到的经稀释的混合物，例如在约80～100℃下搅拌约1～4小时，得到一种消化材料；
(e)从步骤(d)中得到的可溶性成分中除去含有基本上所有重金属的不溶性成分；以及
(f)对可溶性成分进行加工以生产乙醇。
出乎意料的是，前述的综合方法能从城市固体废物中高效、成本低地生产乙醇。
包括本发明特征在内的废物回收方法描述于所附意示图中，该示意图构成本公开文本的一部分。其中图1是一张详细描述城市固体废物完整处理过程的流程图。
标号                      设备描述
1A/1B                     粗原料储仓
2                         计量容量
3                         预处理室
4                         稀硫酸储槽
5A                        第一螺杆压榨机
5B                        第二螺杆压榨机
6                         干燥器
7                         经处理原料的储槽
8                         稀硫酸中和槽
9                         石灰收集槽
10                        石膏压带机
11                        中和水储槽
12                     水解***
13                     蒸煮器
14                     收集槽#1
15                     压滤机
16                     酸回收储槽
17                     酸回收***
18                     蒸发器
19                     收集槽#2
20                     反渗透过滤器
21                     氨和pH平衡***
22                     酵母注射***
23                     收集槽#3
24                     发酵器
25                     酵母过滤器和蒸馏收集槽
26                     蒸馏柱
27                     冷却盘管
28                     乙醇储槽
29                     水储槽
30                     浓硫酸储槽
31                     废水储槽(可选的)
32                     水加热器
A                      木质素收集槽
B                      锅炉原料储槽
C                      锅炉
在本发明的实施过程中，固体废物可直接得自市区，也可以是先前掩埋、后来回收的城市固体废物。通过全自动的收集站使固体废物进入装置。然后把废物卸到一个大输送带上。再对可重复利用的材料进行回收。这些材料例如有有用的大件物品、铁类金属、象铝这样的非铁金属、玻璃、塑料和橡胶。这类物品的回收方法是公知的，例如公开于下列美国专利中：5,184,780，5,104,419，5,060,871，5,009,672，4,974,781，4,874,134，4,692,167，4,553,977，4,541,530，4,341,353，4,069,145和4,063,903，每件专利的内容全文引入此处作参考。
最好把废轮胎材料分到一个单独的大输送带上，输送带通到废轮胎处理和橡胶回收***，废轮胎在这里粉碎，橡胶、钢和纤维得以回收。
用遥控的磁力吊车把过大的松散铁类原料从固体废物输送带中回收。这些过大的材料再经粉碎机处理，使材料减小到可加工的尺寸。再将材料送往循环储存器以待打包。
回收了过大的材料之后所剩的废物再用转筒筛或其它筛分机理进行分级，该筛分过程可撕裂垃圾袋并且得到两股独立的工艺物流。通过适当分级，一股物流将主要含有特定尺寸的纤维素产品和金属产品，而另一股物流将含有橡胶、玻璃和大部分有机物。
废物经几个磁力分离步骤处理，除去铁类金属。再使废物经过一个涡流分离器除去非铁金属。把铁类金属和非铁金属都输送到储存器以待打包。再将废物粉碎并在乙醇生产***中加工，乙醇生产***接纳废物并对其进行加工得到要商售的乙醇。乙醇加工过程的一部分副产品可以商售和/或用于废热发电以助于装置的操作。
例如，对MSW的纤维素成分进行水解后所得的不溶性材料主要由木质素(所有维管植物中存在的天然芳香有机聚合物)组成。出乎意料地发现，用木质素作锅炉燃料可显著降低操作本文公开的加工装置的总能量费用。基于前述的节能优点，出乎意料地发现，每加仑乙醇的生产费用可以比由玉米生产乙醇的费用降低约15～20％。而且，通过干燥木质素与MSW的完全燃烧、非氯化塑料成分的结合，6,000-8,000、BTU/磅木质素能够提高。称为Vinyl CycleTM的、能把非氯化塑料与氯化塑料加以区分的技术可得自National Recovery Technologies，Nashville，Tennessee.VinylCycleTM技术公开于U.S.专利5,260,576号，其全文内容引入此处作参考。这种组分木质素/塑料材料也可作为锅炉燃料燃烧，从而进一步降低了所公开的乙醇生产工艺的能量费用。
前述筛分过程之后所剩余的非有机材料可进行造粒，在工业上用作建筑材料的添加料。
本发明是完全自动化的，只需在每次操作转换结束时进行例行维护。全自动的筛选技术不需不卫生的人工检选。
本发明能提供一种完全无排放的装置，所有的建筑物都是封闭的。可以对所有的空气和水污染物进行收集并立即进行处理。可以对进入该装置的全部材料进行处理并转变成工业上可加工的材料。
从下面的描述和设计说明书来看，这些和其它应用以及优点都是显而易见的。
表1详细描述了干燥的城市固体废物(MSW)的组成，这是由Environmental Protection Agency测定的。
          表1城市固体废物的组成
有机物            74.0％铁类金属          7.5％非铁金属          1.5％玻璃              10.0％塑料              5.0％非有机物          2.0％
设计本发明是为了收集表1中所列固体废物以及从挖坑填埋(它可能具有稍有不同的组成)处回收的城市固体废物。可通过该***处理的固体废物的处理速度主要取决于本发明要服务的社区的大小。该***每小时可处理25吨直至125吨或更多的废物。可相应地确定设备的尺寸。
不能处理的材料有有害废物、***性和传染性废物。该***可以处理电冰箱、洗衣机、干燥机、炉灶、汽车废金属、大件材料、小的工业废物以及普通的城市固体废物。设计本发明是为了从固体废物中回收塑料、非铁金属和铁类金属。
卡车把城市固体废物卸到大输送带上，例如可得自E&HSystems的输送带上，这种输送带在初级粉碎机建筑结构的长度方向上来回移动。然后用遥控磁力吊车除去大的金属物品。将这些除去的物品放入自动预粉碎机进行粉碎。一旦完成粉碎，再将废物引入该***，引入储存斗，在普通打包机上打包。
通常可得自MacLanahan Corporation的转筒筛分则用于自动打开袋子，除去小的杂质并粉碎玻璃材料。
乙醇物流中的材料被运送经过一系列共5个磁力分离器，磁力分离器将除去基本上所有铁类金属。也就是说，基本上由金属成分和纤维素成分组成的废物物流从转筒筛输送至一系列倾斜的输送带上。正如本领域所公知的，每条输送带带有一个磁力分离装置例如鼓或带。每条输送带的出口端支撑在高于后继输送带入口端的高度上，这样，经过磁力筛分的材料从一条输送带到下一输送带受到重力搅拌作用，从而增强了后继分离器对残留铁类金属的磁力回收。输送带是这样设计的，它使铁类金属全自动地提取到一个中心区域。这种输送带设计也可使材料得到混合，确保全部铁类金属的98％得以除去。提取出的铁类金属下落到垂直槽中并从设备中输送至储存斗以进行回收。
然后将残留材料送至象Eriez铁类金属分离器这样的涡流分离器。该涡流分离器用于自动除去包括电池在内的非铁金属材料。
该涡流分离器设置于磁力分离器之后，以确保铁类金属不会损坏涡流分离装置。涡流分离器之中或之上任何铁类金属材料的存在将对涡流分离器造成严重而昂贵的损失。所剩废物由输送带加入锤磨粉碎机中，粉碎机把材料减小到约-3″到-4″。材料尺寸的减小有利于乙醇生产工艺。
锤磨粉碎机包括一个防爆罩，以消除任何可能的与粉尘有联系的***。
材料物流可以分成两个有区别的路线：乙醇生产过程和腐质土生产路线。废物在两***中的分配取决于进入该设备的废物的精确体积。
下面参照图1详细阐述用于本发明的方法。
                 工艺路线概述
视废物来源的不同，MSW纤维素成分中重金属含量有显著差异。已经表明，例如来自城市或高度工业化地区的一些MSW样品的纤维素成分产生的水解产物被重金属所污染，这种污染程序使后继的酵母发酵过程受到抑制。所以，在水解前可以对这类MSW样品进行处理以降低重金属含量从而避免污染发酵液。另一方面，已经发现，可以实现从污染较轻的样品中除去重金属，方法是在水解纤维素原料之后采用有效的离子交换法。
下面的讨论描述了两种能降低MSW纤维素成分中重金属含量的方法。一种方法是在水解前降低重金属含量，另一种则是在水解之后。根据MSW原料中重金属的污染程度可以确定采用哪种方法。A.MSW的自动处理方法步骤1：预处理标号：1A/1B-11目的：
预处理的目的是通过将进来的经粉碎的纤维素成分与稀硫酸混合来分离出能抑制MSW水解纤维素成分发酵的重金属。然后挤压固体物质，用石灰处理液体，产生副产品石膏。再除去石膏，所剩固体物质准备在水解***中分解成糖。
根据一些资料的数据(这些数据归总于“the Chemistry andBiology of Yeasts，”A.H.Cook，ed.，Academic.Press，N.Y，pp.296-303(1958))，一些重金属是发酵所必需的，但高浓度下可抑制酵母的葡萄糖和木糖发酵。大致的影响示于表2：
                      表2
             重金属对酵母发酵的影响
  重金属 最适发酵浓度(ppm) 适度抑制发酵的浓度(ppm) 强烈抑制发酵的浓度(ppm)
    镉     0     0.1     2
    镍     0     40     100
    铅     0     0.3     10
    铬     1     50     150
    锌     5     200     400
    铜     7-8     15     30
    铁     10-30     500     1200
如前所述，一些MSW具有适度抑制酵母发酵的镉和铁含量以及强烈抑制酵母发酵的铅、锌和铜含量。所以，为有效地对得自这类MSW的糖进行发醇，降低MSW中的重金属含量至关重要。用预处理方法处理过、基本不含痕量金属的样品是一种至少减少约70％这类金属的样品。描述：
粗原料储仓(标号1A和1B)接受预粉碎状态、粒度为-2″(5/8″×2″)的原料，原料约含85％～90％纯有机物质。每个储仓盛有约25吨原料，大约相当于2-1/2天的供料量。检测不出重金属含量的原料不需进行预处理，所以单独储存于储仓1B中。
原料由大输送带从储仓1A运到计量容器(标号2)。当稀硫酸(约1～10％，重量)与原料在约40～100℃混合时，计量容器把未处理的原料分送至预处理室(标号3)。这可以使重金属和氯化物(金属氯化物和可能的有机氯化物)从原料中分离出来。再用螺旋运输器把原料运至螺杆压榨机(标号5A和5B)，能除去约60％～80％的液体成分，从而从不溶性成分中除去可溶性成分。需要二级洗涤除去痕量酸(标号5B)。来自螺杆压榨机的固体物质再以约3.25吨/小时的加料速率加到运输器干燥器(标号6)中。运输器干燥器进一步把原料的含湿量降低至约5％～10％。轻软的经干燥的不溶性成分由空气运送至进料储仓(标号7)。
得自螺杆压榨机的液体送回到稀硫酸储槽(标号4)用于重复使用。此外，得自酸回收***(标号17)的稀酸送入稀酸储槽中。得自储槽的重金属和沉积物被抽到中和槽(标号8)中。中和槽中的液体与石灰混合，泵入压带机(标号10)中，在此除去石膏。所剩的中和液体(由水和颗粒物质组成)再流过颗粒过滤器并返回水储槽(标号11)，在***中重复利用。
正如下面要讨论的那样，用来基本上除去重金属的可选择的离子交换法涉及进行下述水解步骤并回收水不溶性木质素。已经发现，基本上所有重金属都与木质素结合。步骤2：水解标号：12-16，31，A，B，C目的：
水解工艺的目的是通过把原料与浓(约65～93％，优选约70％)硫酸混合来把原料的分子结构分解为糖。把糖/酸/水溶液蒸煮一段确定的时间，之后除去固体物质。溶液送至酸回收***用于分离。描述：
经预处理的原料经计量从储仓(标号7或1B)流入水解***(标号12)，在水解***中大概以1∶1的比例自动引入约70％的浓硫酸。除非另有说明，这里所引用的所有的比例及％数都基于重量：重量比。叙述时，约1∶1的比例包括由60∶40至40∶60(重量)混合物组成的组合。浓硫酸与预处理过的原料的重量比优选为约45∶55～55∶45。
将原料混合约2～15分钟，优选约10分钟，并与加热至约88℃的水一起加入蒸煮器(标号13)中。该溶液的比例为约2∶1(约2重量份水：约1重量份水解原料)。缓慢搅拌该原料，同时将约96℃的恒定温度保持约1～4小时。在这些条件下，纤维素和半纤维素分别转化为葡萄糖和木糖。在此期间结束时，将蒸煮器抽空到收集槽(标号14)中以使蒸煮器再装料。收集槽使原料温度稳定并调节流入压滤机(标号15)的流量。
例如，通过把得自收集槽的原料泵入压滤机(标号15)，使原料过滤，除去悬浮固形物，得到滤液。可对固体物质进行研磨、洗涤并返回到干燥器(标号6)用作锅炉燃料。再将滤液从压滤机泵入酸回收储槽(标号16)。
注意：来自废水储槽(标号31)的城市废水可用来作水解***(标号12)中新鲜水的替代物。水解***中消除了废水中固有的病原体，保留了废水的高氮含量，实际上就不需加入象氨这样的含氮化合物(发酵过程中有用的酵母营养物质)。步骤3：酸回收标号：16-19目的：
酸回收工艺的目的是从糖/酸/水溶液中回收硫酸以得到一种含酸溶液和一种含糖溶液。再将浓硫酸和水重复用于该***。一旦从溶液中除去了糖和水，就将其泵入发酵器发酵成乙醇。
已有许多种从水流中回收硫酸的公知方法，其中每种方法都能用于实施本发明。例如，水流可流过一个活性炭过滤器以留住糖，用水洗涤以冲洗残留的酸。再用加热的乙醇洗涤来洗脱吸附的糖。参见M.R.Moore和J.W.Barrier，“Ethanol from CellulosicResidues and Crops，”Annual Report，DOE/SERI ContractNo.DK-6-06103-1，Tennessee Valley Authority，Muscle Shoals，Alabama，October 1987，pp.27-49，其全文内容在此引作参考。不过，这种分离硫酸和糖的方法不是优选的，因为在发酵前必须从所得糖溶液中蒸发掉乙醇，这就增加了需要能量输入的另一步骤。还会遇到吸收和解吸循环间的酸携带问题。这个问题可利用循环间的氮波动得到改进。还会遇到流出的醇(乙醇)在70℃下不饱和的问题，导致糖含量低。降低乙醇流速和提高吸收循环次数可强化糖类的解吸，得到用糖饱和达95～100％的流出物流。
更优选的是，可用离子交换树脂把酸和糖分成一股含酸液流和一股含糖液流。这类树脂包括“GEL”型的Amberlite强酸性阳离子交换树脂，例如1R 120 PLUS硫酸官能团，它可购自AldrichChemical Company。糖吸附到强酸性树脂上，得到一种可循环的含酸液流。然后，通过用纯水洗脱来回收吸附的糖。参见M.R.Moore和J.W.Barrier，”Ethanol from Cellulosic Residues and Crops，”Annual Report，DOE/SERI Contract No.DK-6-06103-1，TennesseeValley Authority，Muscle Shoals，Alabama，October 1987，pp.30-39，其内容引入此处作参考。能用来连续分离含酸液流和含糖液流的装置购自Advanced Separation Technologies Incorporated，Lakeland，Florida(Model ISEP LC2000)，该装置使用一种强酸性离子交换树脂(Finex CS16G，平均尺寸310微米。例如，这类装置披露于美国专利4,522,726和4,764,276中，其全文内容在此引作参考。
也可以用一种溶剂分离酸和糖，这种溶剂从糖的水溶液中选择性地提取并除去酸。参见M.R.Moore和J.W.Barrier，”Ethanolfrom Cellulosic Residues and Crops，”Annual Report，DOE/SERIContract No.DK-6-06103-1，Tennessee Valley Authority，MuscleShoals，Alabama，October 1987，pp.39-49，其内容在此引作参考。可在Karr往复震动板式萃取柱上进行这种分离过程。柱子的每一端装有用来分离溶剂和水解产物的接收器。用与马达相连的特氟隆板完成混合操作。酸-糖溶液加入柱的顶部，向柱下部流去，水溶液与溶剂密切混合。溶剂加到柱的底部。含糖的水溶液从柱底部排出而含酸的溶剂液从顶部排出。再从溶剂中回收酸，例如，采用溶剂的蒸馏或采用蒸馏水洗涤溶剂。例如，用来从糖的水溶液中连续分离酸的装置和溶剂可购自Glitsch，Inc.，Parsippany，NJ。
估计到，从这些分离方法中的任一方法得到的糖液流将含有残留的酸。优选的是，再用石灰或氨把残留酸中和至pH约为6。描述：
含有约10％糖、10％酸和80％水的液体从酸回收储槽(标号16)泵入酸回收***(标号17)，酸回收***将该液体分离成一种酸/水溶液和一种糖/水溶液。糖/水溶液泵入收集槽(标号19)；回收的酸/水溶液泵入蒸发器(标号18)，在蒸发器中水通过蒸发作用从酸中脱除并返回到水储槽(标号29A)中。除去水后，酸浓度回到原始浓度即约70％。这使酸能从蒸发器返回到浓硫酸储槽(标号30)，进入***中重复使用。步骤4：发酵标号19-24目的：
发酵工艺的目的是浓缩糖溶液并与酵母混合用来生产乙醇/水溶液。通过蒸发作用(例如，利用加热和/或真空)或使用反渗透过滤器把糖溶液浓缩至约12～14％。
发酵后，回收乙醇。回收乙醇之前可以除去酵母或者不除去。正如下面所讨论的那样，可以通过蒸馏回收乙醇，或者用一种溶剂利用溶剂萃取法回收乙醇，该溶剂对发酵微生物没有毒性。参见美国专利5,036,005，其全文内容引入此处作参考。也可以用离心法除去酵母。参见美国专利4,952,503，其全文内容引入此处作参考。优选的是，先把剩余的酵母除去，再把发酵液泵入用来提取乙醇的蒸馏柱。
对得自水解纤维素原料的己糖和戊糖进行发酵并回收乙醇的方法是公知的，例如在美国专利5,198,074，5,135,861，5,036,005，4,952,503，4,650,689，4,384,897，4,288,550，其全文内容引入此处作参考。描述：
把糖、水和痕量酸(低于约0.1％)从收集槽(标号19)泵送通过反渗透过滤器(标号20)，除去溶液中的一些水，使糖浓度达到约12％～14％。加入氨，仔细监控pH，确保最佳发酵所需的约为6的pH平衡。这时，加入酵母(标号22)，混合，泵入收集槽(标号23)，随后泵入发酵器(标号24)。将该混合物保持约48小时。冷却盘管(标号27)帮助保持发酵所需的温度即大约36℃。48小时后，发酵液经计量进入过滤器和收集槽(标号25)，在这里酵母被除去并送入酵母储槽。所剩液体经计量进入收集槽(标号25)，再进入蒸馏柱(标号26)。步骤5：乙醇回收工艺标号：25-26目的：
乙醇回收的目的是利用蒸发和冷凝作用从乙醇/水溶液中分离出乙醇。这样就生产出纯乙醇以及副产物釜馏物。描述：
发酵料液经计量进入蒸馏柱(标号26)。根据初始原料的不同，产率范围为每吨进料60～120加仑180-190规定乙醇。得自蒸馏柱的乙醇泵入乙醇储槽(标号28)。乙醇储槽(标号28)的储存容量为12,000加仑乙醇，大约相当于本工艺12～14天生产的乙醇供应量。
该蒸馏工艺的一种副产物是釜馏物。釜馏物是一种可作为家畜饲料出售的淀粉质残留物。
B.用来从MSW中除去重金属的离子交换工艺
已令人惊奇地发现，MSW中发现的典型的重金属污染程度足够低以至于缔合的重金属基本上与纤维素成分酸解后得到的不溶性成分相当。因此，水解产物中残留的可溶性重金属的浓度低于能干扰发酵的浓度。基于这一发现，本发明还涉及一种水解后从MSW纤维素成分中除去重金属的有效方法。
处理MSW的步骤与上述步骤相似，所不同的是从预粉碎的原料脱除重金属的步骤推迟到水解步骤之后进行。这样就可以省略用稀硫酸对纤维素原料进行预处理的步骤，因此无需二次洗涤和耗时、能耗大的对预处理过的原料进行干燥的步骤。因此，不需用稀硫酸对预粉碎过的原料进行处理，而直接将原料加入水解***，大约70％的浓硫酸以约1∶1(酸/样品)的比例自动引入水解***。然后，于30～80℃左右搅拌该悬浮液，时间优选为约2～20分钟，或更优选约2～15分钟，再加入蒸煮器中。在蒸煮器中，用温度约为80～100℃的水稀释这种悬浮液，直到液/固比为5∶1且硫酸浓度约为12％为止。搅拌该物料，同时保持约80～100℃的恒定温度大约1～4小时。在这些条件下，纤维素和半纤维素到葡萄糖和木糖的转化率为完全转化的87～100％。
一旦完成水解，蒸煮器抽到收集器中，这使蒸煮器得以装料。收集器使水解产物的温度稳定并调节其流入压滤机，在压滤机中除去悬浮固形物得到滤液。滤液被分离为一种含酸溶液和一种含糖溶液，对含糖溶液进行处理以生产乙醇。
从压滤机收集的不溶性成分被干燥，可选择地与MSW的非氯化塑料成分混合，并把不溶性成分用作锅炉燃料产生能量，例如利用废热发电，它可出售或用来操作处理装置，例如在蒸馏工艺中。如需要，在燃烧之前，通过用1～10％盐溶液处理再用水冲洗可以降低与不溶性成分缔合的重金属的浓度。
现已概括描述了本发明，参照下列实施例同样能理解本发明。这里提供实施例的目的仅在于阐述本发明，除另有说明之外，不用于限定本发明。上下文中引用的所有专利申请、专利和出版物的全文都引入此处作参考。
                     实施例实施例1用稀硫酸预处理来从MSW中除去重金属
分析城市固体废物样品(包括所有固形物)中的重金属含量。结果如下(表3)：
          表3
    金属     mg/kg(ppm)
    锌     86
    铜     30
    铬     10.6
    镉     0.6
    铅     20
    铁     1190
    镍     0.5
    锡     ＞1(未检测)
把200g 2％硫酸水溶液中的20gm MSW样品加热至回流2小时。过滤、洗涤固形物，进行分析(表4)：
                    表4
   金属    mg/kg(ppm)  降低百分数
    锌      7.8     91
    铜      3.0     90
铬 2.4 77
    镉      N.D.1     100
    铅      6.0     70
    铁      98     92
    镍      N.D.     100
    锡      N.D.      -
1N.D.＝未检测
这些数据表明，简单稀释、热酸洗有效地降低了MSW中能抑制乙醇发酵生产的重金属的含量。实施例2  利用离子交换法从MSW中除去重金属
将MSW样品一起混合，形成一种复合样品。从复合样品中取出4份样品，用下述方法分析纤维素、木质素和灰分。
在微波炉中将复合MSW样品干燥至湿含量低于1％，再经20筛目研磨。然后，把这些样品与等量(重量)10％硫酸混合，在约100℃下加热2小时。加热后，过滤除去液体，收集、洗涤、干燥、称量固形物。用10％硫酸处理而造成的减重代表MSW样品的半纤维素含量。再把收集到的固形物与70％硫酸混合并置于一个含5份水和1份固形物的反应器中，在约100℃下于微波炉中加热3小时。从浆液中滤出固形物，测定葡萄糖含量。再将滤出的固形物干燥，在约600℃下加热，测定灰分含量。通过样品中所含灰分与样品总重的重量差来测定每一样品的木质素含量。
表5所列结果表明，就纤维素、木质素、灰分和半纤维素而言，复合样品是均一的。
                           表5
   测试号   纤维素，％  木质素％  灰分％   半纤维素，％
    1     53     20     18     9
    2     55     20     18     7
    3     58     18     17     7
    4     56     19     19     6
  平均值     55     19     18     7
100g MSW样品和100g(酸∶样品比1∶1)70％硫酸充分混合直到形成一种黑色浆料。在20分钟的混合过程中，温度保持在约30℃。再把反应混合物加到预热至约88℃的水中，得到水/固形物比为5∶1，硫酸浓度约为12％。接着，在约100℃加热浆料大约2～3小时以完成水解过程。一旦完成水解，对水解液和残留固形物加以分离，分析糖类和重金属含量。
水解残留固形物的分析
用前述方法分析水解过程得到的残留固形物的纤维素、木质素和灰分含量。结果列于表6。
                      表6
    纤维素％     木质素％     灰分％
    7     49     44
这些结果清楚地表明，本发明的水解条件足以显著降低纤维素MSW的纤维素含量。
水解液的分析
用已知体积的氢氧化钠中和水解液。然后，用YSI model 20葡萄糖分析仪分析中和过的样品的葡萄糖含量。此分析过程的结果表明，水解产物含约10％的糖(对稀释度作过校正)。糖的理论产率为10.4％。这种差并最可能的原因是分析误差以及一些葡萄糖的分解。
分析水解产物和不溶性成分中的重金属
对原始复合MSW样品、水解残留固形物以及水解液(水解产物的重金属含量以干重计)进行分析以确定铜、锌、铬、镍和铁的含量。发现前面分析过的预水解MSW样品的重金属含量能阻碍发酵。分析结果列于表7。
                      表7
金属 MSW(ppm)1 水解产物(ppm)1   得自水解产物的不溶性成分(ppm)1
铜     18     0.94     50
锌     140     23     39
镍     10     2.1     7.1
铁     2,300     480     1,100
铬     12     4.0     17
1以干重计
原始的预水解MSW原料大约含有预料含量的重金属。不过，令人惊奇的是，水解步骤之后得到的不溶性残留物含有比根据预处理研究预计的浓度更高的重金属。尽管本发明人不想受到任何特定理论的束缚，但水解反应过程中残留固形物似乎已被部分氧化，转化到结合重金属的低级离子交换树脂上。残留物中保留了90％以上的铜、55％的铬和20～30％的锌、镍和铁。对发酵干扰作用最大的两种重金属是铜和铬。由于残留于不溶性残留物中的重金属的结果，大多数据情况下，水解产物中的重金属浓度低于能干扰发酵的浓度。此外，期望水解产物中的大部分重金属在酸/糖分离过程中随酸液流带走，进一步降低重金属含量。按照本离子交换工艺处理过、基本上从水解产物中除去了所有重金属的样品是这样的样品，即不溶性成分中残留约90％的铜、约55％的铬以及约20～30％的锌、镍和铁。
实施例3重金属对水解和发酵的影响
用下列方法确定Cu、Zn、Cr、Ni和Fe在循环酸中的积累是否影响纤维素类MSW的水解。用前述方法水解棉绒(一种不含任何重金属的纤维素材料)，所不同的是向70％酸中加入浓度为表7所列数据的20倍的Cu、Zn、Cr、Ni和Fe的硫酸盐。测定纤维素转化为葡萄糖的转化率，并与没加重金属(对照)时得到的转化率相比较。重复进行反应，对含有重金属的各样品来说，纤维素转化为葡萄糖的转化百分数为85％和87％，对照样品则为86％和87％。得自这些实验的结果表明，浓度直至MSW水解液中预计浓度20倍的这些重金属不会显著影响水解。
还用下列方法测试了重金属对纯葡萄糖发酵的影响。制备两种含有适宜营养物质(例如，硫酸铵)的5％葡萄糖溶液并调节pH至5.5。接着，用普通酵母发酵这两种溶液72小时，测定残留的葡萄糖。根据发酵后残留于溶液中的葡萄糖，在发酵过程中约有94％～96％的葡萄糖被酵母所消耗。
重复进行发酵实验，所不同的是，以表7中所示水解产物浓度10和20倍的浓度添加MSW中常见的重金属硫酸盐。在这些条件下，对重金属含量为表7所示水解产物浓度10和20倍的发酵液来说，葡萄糖消耗量分别为92％～93％和61％～65％。
与对水解的影响相似，发酵实验所得结果表明，高达MSW水解产物浓度10倍的重金属浓度不会显著影响葡萄糖发酵的速率和程度。此外，发酵速率不会降低直到重金属含量达到MSW水解产物中浓度的20倍时为止。
根据这些结果可以清楚地看出，由于MSW中常见的重金属随水解步骤中产生的固体残留物得到很大程度的脱除，所以对防止发酵或水解中问题而言，从MSW中除去重金属的预处理步骤并非总是必要的。因为重金属是与固体残留物缔合的，其在液体水解产物中的含量远远低于有害影响水解反应和发酵步骤的浓度。不过，对高浓度重金属污染的MSW样品而言，有必要在这里所述发酵过程之前对纤维素类原料或水解产物进行预处理。
实施例4.发酵前从水解产物中除去重金属
如前所述，水解产物中过量重金属的存在将干扰葡萄糖发酵。所以，在水解产物中检测出过量重金属的特殊情况下，可以用下述方法除去这些重金属。
向水解产物中加入石灰，直到大约达到pH10.5～11。然后从浆液中过滤出石膏和过量石灰，测定水解产物的重金属浓度。水解产物中的重金属按照表8中所列结果得以降低。
                  表8
   金属   初始ppm   最终ppm 变化百分数
    铜     0.94     0.19     80
    镍     2.1     1.5     29
    铬     4     0.4     90
    铁     480     66     86
加入石灰之后，测试水解产物中的重金属浓度太低，不会强烈抑制发酵过程。还应注意，通过添加石灰，对发酵影响最大的重金属铜和铬被除掉80％～90％。所以，如果得到一种重金属浓度高得足以强烈抑制发酵的象表8所示那样的水解产物，那么添加石灰将减轻这一问题。
实施例5.从水解后得到的残留物中除去重金属
如果需要，在用下述方法燃烧之前，可以降低与水解后得到的不溶性成分相缔合的重金属的含量。收集不溶性成分并且在室温下用1％ NaCl溶液洗涤。一旦洗涤完成，就从NaCl溶液中分离出不溶性成分并测定缔合的重金属量。与不溶性成分相缔合的重金属按表9所列结果得以减少。
                   表9
   金属   初始ppm   最终ppm 变化百分数
铜 50 13 74
    镍     7.1     2.9     59
    铬     17     5.3     69
    铁     1100     260     76
这些结果表明，在作为燃料燃烧之前，可用盐洗的方法使与水解后得到的不溶性成分相缔合的重金属的含量降低。
实施例6  从硫酸中分离糖
在下述实施例中，使用采用树脂Finex CS16G、平均尺寸310微米、 购自Advanced Separation Technologies Incorporated，Lakeland FL的ISEP LC200，从4.5％糖/4.2％酸(重量)溶液中将糖和硫酸加以分离。
树脂体积为1.22英尺3。糖/酸溶液的进料为0.082BV(床体积)/小时。以1.65加仑水/加仑进料洗涤树脂。结果如下：
              表10
    糖产品     酸产品
回收率     99.87％     96.08％
纯度     95.5％     99.88％
浓度     4.0％     4.25％
所以，该ISEP设备能有效地把糖和硫酸加以分离。使硫酸在该工艺过程中循环使用。实施例7  由MSW生产乙醇
下述实施例更详细地描述本发明的总工艺过程。
                      粗原料储仓(标号1A/1B)描述：
这些收集站收集含有85％～90％纯有机材料的原料。可用作原料的材料包括处理过的棉籽废料、嫩草、纸浆、编织袋家庭残留物、农业废物、甜菜废料、甘蔗废料、城市固体废物(MSW)的纤维素成分以及其它具有所希望的有机物含量的类似原料。MSW的纤维素成分或其它由大颗粒组成的原料将被粉碎成-2″或(5/8″×2″)的粒度。视原料的不同，每一储仓储存大约25吨原料，这相当于两天半(2-1/2天)的供料量。必须通过稀硫酸预处理的原料储存于标号1A储仓中；不需预处理的原料储存于标号1B储仓中。进料：
按需要进行补充。该乙醇生产***的设计能力为每天处理10吨原料。尽管储仓以间歇方式收集原料，但平均送料速率为41.7磅/分钟(8小时/天，5天/周)。出料：
到计量容器的原料：41.7磅/分钟(8小时/天，5天/周)。规格：
粗原料储仓由10′高组件构成。这些组件由12个计量板金属焊接而成，按所要求的体积用螺栓连在一起。
每个储仓具有大约2-1/2天的储存面积(以15磅/英尺3为标准)。储存容量随储仓中存在的原料量而变化。
               计量容器(标号2)描述：
用速度可变的螺旋***以41.7磅/分钟的速度将得自粗原料储仓(标号1A)的原料计量进入预处理室(标号3)(得自储仓1B的原料不需预处理)。计量容器可精确控制加入预处理室(标号3)的原料体积。进料：
得自粗原料储仓1A的原料：41.7磅/分钟(8小时/天，5天/周)。出料：
加入预处理室的原料：41.7磅/分钟(8小时/天，5天/周)。规格：
计量容器由12个计量板金属焊接构成，包括一个带螺旋运输***的进料斗，使原料均匀流入预处理室(标号3)。
计量容器的容量约为670英尺3(1/2天，以15磅/英尺3为标准密度)。
储存容量随储仓中存在的原料量而变化。
                 预处理室(标号3)描述：
粗原料以41.7磅/分钟的速率计量进入预处理室。40～100℃下，稀硫酸(1％～2％浓度)以250磅/分钟的速率从稀硫酸储槽(标号4)注入到预处理室，同时与原料混合。混合比约为4∶1～6∶1(每1磅原料4～6磅1％～2％浓硫酸)。在连续进料过程中，混合室中的保留时间保持在10分钟，使重金属和粗原料加以分离。处理过的原料以291.7磅/分钟的速率连续计量进入第一螺杆压榨机(标号5A)。进料：
原料：41.7磅/分钟(8小时/天，5天/周)。
稀酸(1％～2％)：250磅/分钟(8小时/天，5天/周)。出料：
进入第一螺杆压榨机(标号5A)的原料：291.7磅/分钟(8小时/天，5天/周)。规格：
预处理室由一个带防漏槽的螺杆输送器构成。该室由耐酸材料和耐腐蚀密封制成。被输送的原料在预处理室中的保留时间为10分钟，并相应地调整尺寸(约20英尺长)。
预处理室的容积约为66.7英尺3(500加仑)，该容积随储仓中存在的原料量而变化。
             稀硫酸储槽(标号4)描述：
用于储存稀硫酸(1％～2％浓度)以250磅/分钟的速率把稀硫酸送入预处理室(标号3)。自第一螺杆压榨机(标号5A)回收的循环稀硫酸以187.5磅/分钟的速率返回(基于75％的水份脱除率)。稀硫酸储槽装有一个***阀，以排出一部分溶液并将其以27.4磅/分钟的速率送入稀硫酸中和槽(标号8)。稀硫酸储槽的设计盛载容积约为8000加仑。进料：
循环回的稀酸：187.5磅/分钟(8小时/天，5天/周)。
补充的稀酸：36.0磅/分钟(8小时/天，5天/周)。
补充水：54.0磅/分钟(8小时/天，5天/周)。出料：
进入预处理室(标号3)的液体：250磅/分钟(8小时/天，5天/周)。
进入稀硫酸/石灰中和槽(标号8)的液体：27.4磅/分钟(8小时/天，5天/周)。规格：
稀硫酸储槽由一种耐酸的高级/各向同性树脂制成，带有顶部和侧部人孔以及不带罩子的环氧涂层的梯子。
稀硫酸储槽的容积为1,070英尺3(8,000加仑)。
            第一螺杆压榨机(标号5A)
描述：
中和过的原料以291.7磅/分钟的速率从预处理室(标号3)流入第一螺杆压榨机。受控的压缩率能够以大约187.5磅/分钟的速率除去60％～80％的稀硫酸(基于75％的水份脱除率)。稀硫酸再返回到稀酸储槽(标号4)重复使用。螺杆压榨机的作用使固形物受到压榨，这些固形物再经粉碎并由一台带水入口的混合螺旋运输器输送到第二螺杆压榨机，使原料运送到第二螺杆压榨机(标号5B)时得到洗涤。进料：
291.7磅/分钟(8小时/天，5天/周)。出料：
进入稀硫酸储槽的液体：187.5磅/分钟(8小时/天，5天/周)。
进入第二螺杆压榨机的固形的：104磅/分钟(8小时/天，5天/周)。规格：
第一螺杆压榨机由耐腐蚀材料制成，保留时间应该约为10分钟。至少需要除去60％的液体。
           第二螺杆压榨机(标号5B)描述：
中和过的原料以104磅/分钟的速率从第一螺杆压榨机(标号5A)输送到第二螺杆压榨机。从水储槽(标号29B)以187.5磅/分钟的速率把水送入螺杆运输器并与得自第一螺杆压榨机(标号5A)的固形物混合。固形物与水的混合可以使最后的痕量硫酸从固体原料中分离出来。第二螺杆压榨机对混合物进行压榨，使60％～80％水以约187.5磅/分钟的速率得以脱除。水再返回到水储槽(标号29B)中。第二螺杆压榨机使固形物受到压榨，这些固形物再经粉碎并运送到干燥器(标号6)。进料：
得自第一螺杆压榨机(标号5A)的固形物：104磅/分钟(8小时/天，5天/周)。
得自水收集槽(标号29B)的水：187.5磅/分钟(8小时/天，5天/周)。出料：
进入干燥器(标号6)的固形物：104磅/分钟(8小时/天，5天/周)。
进入水储槽(标号29B)的水：187.5磅/分钟(8小时/天，5天/周)。规格：
第二螺杆压榨机由耐腐蚀材料制成，保留时间应该大约为10分钟。至少需要除去60％的水。
               干燥器(标号6)描述：
以约104磅/分钟的速率从第二螺杆压榨机(标号5B)接收原料，原料的湿含量约为30％～50％。干燥器的流量和额定生产率为4.00吨/小时，得到一种湿含量约为5％～10％的产品。这种干燥材料轻而软。再把干燥材料气动运输至经处理原料的储槽(标号7)。进料：
得自第二螺杆压榨机(标号5B)的固形物：
104磅/分钟(8小时/天，5天/周)。出料：
进入经处理原料的储槽(标号7)的固形物：45.0磅/分钟(8小时/天，5天/周)。
进入干燥工艺的液体损失：59.1磅/分钟(8小时/天，5天/周)。规格：
4.00TPH产生量。
按设计要求保持空气、温度和保留时间，以达到适宜的干燥和冷却极限。
用多级扇、气门和内部导管可达到空气控制。
织物或长眼筛板裙板设计以适应产品混合物。
标准建筑(不要求食品级建筑)。
两通道设计，分区完全控制干燥，混合产物以使混合物均匀，控制热量损失。
          经处理原料的储槽(标号7)描述：
经处理的原料以45.0磅/分钟的速率从干燥器(标号6)气动输送至该储槽。储槽的设计能力为盛载25吨原料(大约两天半(2-1/2天)的供料量)。以27.8磅/分钟的准确速率把材料计量进入水解***(标号12)。进料：
得自干燥器(标号6)的固形物：45.0磅/分钟(8小时/天，5天/周)。出料：
进入水解***(标号12)的固形物：27.8磅/分钟(24小时/天，5天/周)，1小时操作和1小时停止，交替进行)。规格：
经处理原料的储槽由耐腐蚀的12个计量板金属焊接而成，具有约两天半储存面积的容积(以15磅/英尺3作为标准)。
储存容量随存在于储仓中原料量的多少而变化。储仓将保持原料中所需的5％～10％湿含量。
              稀硫酸中和槽(标号8)描述：
重金属和颗粒沉降到稀硫酸储槽(标号4)的底部。稀硫酸(1％～2％浓度)和污染物以27.5磅/分钟的速率从稀硫酸储槽(标号4)的底部送入稀硫酸中中和槽中。以周为基础，用1020磅石灰处理污染的酸溶液。石灰与酸反应，结合重金属，形成石膏。以142.8磅/分钟的速率把液体送入石膏压带机(标号10)。进料：
得自稀硫酸储槽(标号6)的溶液：27.5磅/分钟(8小时/天，5天/周)。
来自石灰储槽(标号9)的石灰：每周把1,020磅石灰加到储槽中。立刻加入全部1020磅石灰时，石灰的平均加入速率为2.1磅/分钟(8小时/天，周末1天)。出料：
进入石膏压带机(标号10)的溶液：142.8磅/分钟(8小时/天，周末1天)；规格：
高级/各向同性树脂，顶部和侧部人孔，环氧涂覆的梯子(不带罩子)、容积8000加仑，公称尺寸为10′4″直径×16′7″高，平底，最少4个固定突耳和提升腿。
                石灰储槽(标号9)描述：
该储槽盛有用来定期进行中和的石灰并且从稀硫酸中收集重金属。以大约2.1磅/分钟(1,020磅/周)的速率向稀硫酸中和储槽(标号8)人工加入液态或干燥形式的石灰。进料：
石灰：按需要进行更换。出料：
进入稀硫酸中和槽(标号8)的石灰：每周向稀硫酸中和槽(标号8)中人工加入1,020磅干石灰。立刻加入全部1,020磅石灰时，石灰的平均加入速率为2.13磅/分钟(8小时/天，周末1天)。规格：
如果购买的是散装石灰，该储槽装有1,500磅干燥的石灰，使用的是卸料斜槽。
如果购买的是袋装石灰，就省略不用储槽，这些干石灰袋堆放即可。
                石膏压带机(标号10)描述：
液体以142.8磅/分钟的速率从稀硫酸中和槽(标号8)泵入石膏压带机。把石膏从中和过的液体中分离出来并以3.91磅/分钟的速率输送至一个储槽。以136.6磅/分钟的速率把中和过的液体送入中和水储槽(标号11)。进料：
来自稀硫酸中和槽(标号8)的溶液：142.8磅/分钟(8小时/天，周末1天)。出料：
石膏：3.91磅/分钟(8小时/天，周末1天)。
进入中和水储槽(标号11)的水：138.9磅/分钟(8小时/天，周末1天)。规格：
带有压料辊的高压压带机，用来对中和混合物进行脱水并且从石膏中分离出水。生产出一种湿含量约为50％的产品。
              中和水储槽(标号11)描述：
当需要在预处理工艺中保持稀硫酸的平衡时，把从水储槽(标号29A)和石膏压带机(标号10)过滤出的液体注入中和水储槽。中和水储槽的容积为3000加仑。进料：
来自石膏压带机的水(标号10)：136.6磅/分钟(8小时/天，周末1天)。
来自水储槽的水(标号29A)：26.6磅/分钟(8小时/天，5天/周)。出料：
进入稀硫酸储槽(标号4)的水：54.0磅/分钟(8小时/天，5天/周)。规格：
间苯二甲酸树脂，顶部和侧部人孔，环氧涂层的梯子(不带罩子)，容积为8000加仑，公称尺寸为7′6″直径×10′高。平底，至少带有4个固定突耳和提升腿。
            水解***(水解器)(标号12)描述：
水解***的目的是把固体原料分解成纤维素和半纤维素。原料以27.8磅/分钟的速率从储槽(标号7或1B)计量加入。浓硫酸(70％浓度)以27.8磅/分钟的速率从浓硫酸储槽(标号30)自动注入水解器。在连续进料***中，原料与酸连续混合，保留时间约为10分钟。这两种原料形成一种凝胶，凝胶以55.6磅/分钟的速率从水解器排出进入蒸煮器(标号13)。用88℃的水自动冲洗水解器，以清洗该装置并把残留物送至蒸煮器。计量通入水解***的原料、冲洗该***并注入蒸煮器(标号13)共需大约1小时。水解***操作1小时，注满1个蒸煮器。再次开始该工序前，将该***停止工作1小时，以充满第二个蒸煮器。进料：
来自储槽(标号7或1B)的原料：27.8磅/分钟(24小时/天，5天/周，操作1小时，间歇1小时，交替进行)。
来自浓硫酸储槽(标号30)的浓硫酸：27.8磅/分钟(24小时/天，5天/周，操作1小时，间歇1小时，交替进行)。出料：
进入蒸煮器(标号13)的凝胶：55.6磅/分钟(24小时/天，5天/周，操作1小时，间歇1小时，交替进行)。规格：
该水解***由一个带防漏槽的螺旋输送器组成。
容器由耐酸材料和防腐蚀密封制成。
被输送的原料在水解***中的保留时间为10分钟，相应地安排尺寸(约15英尺长)。
该水解***的容量约为55.6磅/分钟。
                  蒸煮器(数量2)(标号13)描述：
每个蒸煮器独立地操作，由聚乙烯制成，每个尺寸为1250加仑(直径约6′，高约为6′8″)。每个罐装有搅拌器和热跟踪，以保持反应所需的温度即约95℃～99℃。每个罐覆盖有2″厚的聚氨酯绝缘以使热损失最小。经水解的原料沉积于790加仑88℃的水中。水以111磅/分钟(13.3加仑/分钟)的速率从水加热器(标号32)流入蒸煮器。蒸煮器中产物的比例为2～4份水、1份70％浓硫酸和1份原料。蒸煮器中的保留时间为2小时，外加1小时注入时间和1小时排放时间。2小时保留时间的目的是进一步分解原料并把纤维素转化成糖。在2小时保留期结束时，以166.7磅/分钟的速率把蒸煮器排空进入收集槽#1(标号14)。排空之后，蒸煮器就做好了接收来自水解***(标号12)的产物、的准备。进料：
来自水解***(标号12)的凝胶：55.6磅/分钟(24小时/天，5天/周，操作1小时、间歇1小时，交替进行)。
来自水加热器(标号32)的水：111磅/分钟(24小时/天，5天/周，操作1小时、间歇1小时，交替进行)。出料：
进入收集槽#1(标号14)的液体产物：166.7磅/分钟(24小时/天，5天/周，操作1小时、间歇1小时，交替进行)。规格：
6′直径×80″高，各向同性树脂，圆盘底，钢腿余隙2′，法兰形顶部W/螺栓下盖，18″QA人孔，钢搅拌器支撑组件，热跟踪维持88℃，2″厚聚氨酯绝缘。
              收集槽#1(标号14)描述：
每个蒸煮器(标号13)以166.7磅/分钟的速率在1小时内抽空到这个槽中。由于在蒸煮器(标号13)中有2小时的停留时间，在收集槽#1注入之间有1小时的延迟时间。收集槽使原料冷却，使蒸煮器填装新原料。该槽的容积为600加仑，由聚乙烯制成，没有绝缘。该槽以83.333磅/分钟的稳定速率排放到压滤机(标号15)。进料：
来自蒸煮器(标号13)的液体：166.7磅/分钟(24小时/天，5天/周，操作1小时、间歇1小时，交替进行)。出料：
进入压滤机(标记15)的液体：83磅/分钟(24小时/天，5天/周)。规格：
42″直径×82″高，各向同性树脂，30°锥形底，2′余隙的钢腿，拱形(封闭)顶部W/18″QA人孔。平底，至少带有4个固定突耳和提升腿。
               压滤机(标号15)描述：
来自收集槽#1(标号14)的原料以83磅/分钟的速率送入压滤机。膜式压滤机用来从液体混合物中除去悬浮固体。所得固形物的湿含量约为30～50％，以5.2磅/分钟的速率沉积到木质素收集槽(标号A)中，等待洗涤。来自压滤机的液体原料以78磅/分钟的速率送入酸回收储槽(标号16)。进料：
来自收集槽#1(标号14)的液体：83磅/分钟(24小时/天，5天/周)。出料：
进入木质素收集槽(标号A)的固形物：5.2磅/分钟(24小时/天，5天/周)。
进入酸回收储槽(标号16)的液体：78磅/分钟(24小时/天，5天/周)。规格：
膜式压滤机，用来接收83磅/分钟液体。带有压滤板框，PLC控制***，收集盘，膜式盘，装有管线自动控制(包括表盘、接线等)。
              酸回收储槽(标号16)描述：
把来自压滤机(标号15)的液体以78磅/分钟的速率泵入酸回收储槽。酸回收储槽使酸回收***(标号17)一天操作24小时，每周七天(预处理工序和水解过程每周操作5天)。酸回收储槽的设计能力为为酸回收***(标号17)装有19,000加仑(够使用2天)液体产物。这种尺寸的储槽使酸回收***(标号17)在周末操作。液体产物以55.8磅/分钟的速率送入酸回收***(标号17)。进料：
来自压滤机(标号15)的液体：78磅/分钟(24小时/天，5天/周)。出料：
进入酸回收***(标号17)的液体：55.8磅/分钟(24小时/天，7天/周)。规格：
11′-9″直径×24′-2″高各向同性树脂顶部和侧部人孔，环氧涂层的梯子(不带罩子)。至少带有4个固定突耳和提升腿的平底。
            酸回收***(标号17)描述：
来自酸回收储槽(标号16)的液体以55.8磅/分钟的速率泵入酸回收***。水也以118磅/分钟的速率从水储槽(标号29A)送入酸回收***。在酸回收***中，约96～99％的硫酸和约92～99％的糖被回收，分离成两种不同的产品物流。硫酸溶液(现浓缩至5％硫酸)以116.2磅/分钟的速率泵入蒸发器(标号18)。如果预处理过程正在操作，酸溶液以36.0磅/分钟的速率通入稀硫酸储槽(标号4)，以80磅/分钟的速率通入蒸发器。糖溶液(浓缩至9～12％糖)以58.1磅/分钟的速率泵入收集槽#2(标号19)，以后再通入反渗透过滤器(标号20)。进料：
来自酸回收储槽(标号16)的液体：55.8磅/分钟(24小时/天，7天/周)。
来自水储槽(标号29A)的水：118.5磅/分钟(24小时/天，7天/周)。出料：
进入收集槽#2(标号19)的糖溶液：58.10磅/分钟(24小时/天，7天/周)。
进入蒸发器(标号18)的酸溶液：116.2磅/分钟(8～24小时，5天/周，周末每天24小时)。
在8小时预处理操作过程中：进料：
来自酸回收储槽(标号16)的液体：55.8磅/分钟(24小时/天，7天/周)。
来自水储槽(标号29A)的水：118.5磅/分钟(24小时/天，7天/周)。出料：
进入收集槽#2(标号19)的糖溶液：58.1磅/分钟(24小时/天，7天/周)。
进入蒸发器(标号18)的酸溶液：80磅/分钟(0～8小时，5天/周)。
进入稀酸储槽(标号4)的酸溶液：36磅/分钟(0～8小时，5天/周)。规格：
购自Advanced Separation Technologies Incorporated，Lakeland，Florida(Model No.ISEP LC 2000)的离子交换***用来处理糖/酸/水溶液，24小时/天，7天/周。使用购自AdvancedSeparation Technologies的强酸性离子交换树脂(Finex SC16G，尺寸310微米)。
                 蒸发器(标号18)描述
酸溶液以116.2磅/分钟的速率从酸回收***(标号17)泵出。水从硫酸中蒸发出来，使酸浓度回到70％(初始浓度)。浓酸以8.3磅/分钟的速率泵入浓硫酸储槽(标号30)重新利用。蒸发出的水用蒸发器收集和冷凝，以107.9磅/分钟的速率送入水储槽(标号29)供***重新利用。在预处理操作的8小时过程中，该处理站的容积如下：1)酸溶液输入：80磅/分钟，2)浓酸输出：5.7磅/分钟，3)水输出：74.5磅/分钟。进料：
来自酸回收***(标号17)的酸溶液：116.2磅/分钟(8～24小时，5天/周，周末每天24小时)。出料：
进入浓硫酸储槽(标号30)的浓硫酸：8.30磅/分钟(8～24小时，5天/周，周末每天24小时)。
进入水储槽(标号30)的水：107.9磅/分钟(8～24小时，5天/周，周末每天24小时)。在8小时预处理操作过程中：进料：
来自酸回收***(标号17)的酸溶液：80磅/分钟(0～8小时，5天/周)。出料：
进入浓硫酸储槽(标号30)的浓酸溶液：5.7磅/分钟(0～8小时，5天/周)。
进入水储槽(标号30)的水：74.5磅/分钟(0～8小时，5天/周)。规格：
板式蒸发器或类似装置，在液流中把H2O从酸中脱除，使H2SO4至少回到浓度为70％。
              收集槽#2(标号19)描述：
糖溶液以58.1磅/分钟的速率从酸回收***(标号17)送入收集槽#2。收集槽#2设计为从酸回收***(标号17)接收糖/水溶液并为连续流入反渗透过滤器(标号20)的溶液物流提供原料。糖溶液以58.1磅/分钟的速率从收集槽(容积为600加仑)送入反渗透过滤器。进料：
来自酸回收***(标号17)的糖溶液：58.1磅/分钟(24小时/天，7天/周)。出料：
进入反渗透过滤器(标号20)的糖溶液：58.1磅/分钟(24小时/天，7天/周)。规格：
48″直径×80″高，各向同性树脂，平底，封闭顶，带18″QA人孔。平底，至少带有4个固定突耳和提升腿。
反渗透过滤器(标号20)描述：
糖溶液以58.1磅/分钟的速率从收集槽#2(标号19)送入反渗透过滤器。反渗透过滤器的目的是提高溶液中的糖浓度。该过滤器把糖浓度从9％提高到15％(发酵的最佳糖浓度)。糖溶液再以34.1磅/分钟的速率送入氨和pH平衡***。提取出的水以24.0磅/分钟的速率泵入水储槽(标号29A)。进料：
来自收集槽#2(标号19)的糖溶液：58.1磅/分钟(24小时/天，7天/周)。出料：
进入氨和pH平衡***(标号21)的糖溶液：34磅/分钟(24小时/天，7天/周)。
进入水储槽(标号29A)的水：24磅/分钟(24小时/天，7天/周)。规格：
一种特别设计的纳-过滤***，用来浓缩糖/水溶液。
            氨和pH平衡***(标号21)描述：
氨和pH平衡***由氨储槽和用来把氨通入糖溶液的在线注射器组成。糖溶液以34磅/分钟的速率从反渗透过滤器(标号20)送入氨和pH平衡***。精确量的氨以大约0.047磅/分钟的速率自动注入该溶液，同时严格监视pH平衡。氨把pH平衡稳定至6，形成一种使酵母与糖发生反应的理想环境。整个过程发生于溶液以34磅/分钟的速率流入酵母注射***(标号22)时。进料：
来自反渗透过滤器(标号20)的糖溶液：34磅/分钟(24小时/天，7天/周)。
来自氨储槽的氨：0.1磅/分钟(24小时/天，7天/周)。
需补充的氨：484磅/周。出料：
进入酵母注射***(标号22)的糖/氨溶液：34磅/分钟(24小时/天，7天/周)。规格：
向糖、水和痕量酸输送管中注***确量氨的数值控制单元。该单元包括pH平衡传感器，用来监视pH平衡，指令控制注射器向物流中加入适宜平衡的氨。
            酵母注射***(标号22)描述：
酵母注射***是一个类似于氨和pH平衡***(标号21)的在线***。酵母注射***由一个酵母储槽和一个用来把酵母引入糖/氨溶液的在线注射器组成。糖溶液以34磅/分钟的速率从氨和pH平衡***(标号21)输送至酵母注射***。精确量的酵母以0.853磅/分钟的速率自动注射到溶液中。整个酵母注射过程发生在溶液以35磅/分钟的速率流入收集槽#3(标号23)时。进料：
来自氨和pH平衡***(标号21)的糖/氨溶液：34磅/分钟(24小时/天，7天/周)。
来自酵母储槽的酵母：0.853磅/分钟(24小时/天，7天/周)。
需补充的酵母：尚未确定。如果酵母过滤器(标号25)可以收集到全部酵母，则只需补充极少的酵母。出料：
进入收集槽#3(标号23)的糖/氨/酵母溶液：35磅/分钟(24小时/天，7天/周)。规格：
一个数值控制单元，用来向糖和水输送管中注***确量的酵母以进行发酵。容积1000加仑，6′直径×5′6″高，各向同性树脂，平底，封闭顶，环氧涂层的梯子(不带罩子)。
            收集槽#3(标号23)描述：
糖/氨/酵母溶液以35磅/分钟的速率从酵母注射***(标号22)输送至收集槽#3。收集槽的设计能力为储存3,000加仑溶液。收集槽的尺寸使其能够在12小时内把发酵器(标号24)注满够整日使用的溶液。该溶液以70磅/分钟的速率在12小时内从收集槽#3输送到发酵器(标号24)。进料：
来自酵母注射***(标号22)的糖/氨/酵母溶液：35磅/分钟(24小时/天，7天/周)。出料：
进入发酵器(标号24)的糖/氨/酵母溶液：70磅/分钟(12小时/天，7天/周)。规格：
容积3,000加仑，7′-6″直径×10′-1″高，高级/各向同性树脂w/Nexus veil，包括24″侧部和顶部人孔，以及环氧涂层的梯子(不带罩子)。
             发酵器(总计3个)(标号24)描述：
糖/氨/酵母溶液以70磅/分钟的速率从收集槽#3(标号23)输送至发酵器。发酵器容积为6500加仑。当发酵器加满时，将混合物加热到33～36℃，开始发酵反应。发酵过程中，酵母微生物把糖转化为乙醇。一旦反应开始，就会产生热量。用冷却盘管(标号27)把混合物的温度维持在约33～36℃，从而防止热量升高。在发酵器中停留大约48小时后，以419.8磅/分钟的速率把发酵啤酒液输送至酵母过滤器和蒸馏收集槽(标号25)，进行大约2小时。然后再用蒸汽清洗发酵器，为另一批作好准备。进料：
来自收集槽#3(标号23)的糖/氨/酵母溶液：70磅/分钟(12小时/天，7天/周)。出料：
进入酵母过滤器和蒸馏收集槽(标号25)的发酵啤酒液：419.8磅/分钟(2小时/天，7天/周)。规格：
容积6,500加仑，10′-4″直径×11′高，各向同性树脂，平底，封闭顶，24″侧部和顶部人孔，环氧涂层的梯子(不带罩子)。
        酵母过滤器和蒸馏收集槽(标号25)描述：
酵母过滤器和蒸馏收集槽由一个逐阱过滤器(用来收集酵母并将其送回酵母注射***(标号22))和一个蒸馏收集槽(用来调节流入蒸馏柱(标号26)的流量并为发酵器(标号24)提供短的抽空时间(约2小时))组成。发酵啤酒液以419.8磅/分钟的速率从发酵器(标号24)输送至酵母过滤器。逐阱过滤器把酵母从发酵啤酒中除去并以10.2磅/分钟的速率将酵母泵入酵母注射***(标号22)。所剩发酵啤酒液以409.6磅/分钟的速率输送至蒸馏收集槽。酵母过滤器和蒸馏收集槽把流入蒸馏柱(标号26)的发酵啤酒液的流速控制在34磅/分钟。进料：
来自发酵器(标号23)的发酵啤酒：419.8磅/分钟(2小时/天，7天/周)。出料：
进入酵母注射***(标号22)的酵母：10.2磅/分钟(2小时/天，7天/周)。
进入蒸馏柱(标号26)的发酵啤酒：34磅/分钟(21小时/天，7天/周)。规格：
容积6,500加仑，10′-4″直径×11′高，各向同性树脂，平底，封闭顶，24″侧部和顶部人孔，环氧涂层的梯子(不带罩子)。
              蒸馏柱(标号26)描述：
发酵啤酒以34.1磅/分钟的速率从酵母过滤器和蒸馏收集槽输送至蒸馏柱。该蒸馏柱接收乙醇浓度为12％～14％(体积)的发酵啤酒并将乙醇浓缩至浓度为99.7％(体积)。蒸馏过程的第一步把乙醇浓缩至大约94％(体积)。第二步用干燥剂脱除几乎全部的残留水。
在脱水柱的第一步中采用常规蒸馏。然后，来自第一步的94％乙醇/6％水蒸汽通过一个分子筛柱，水在这里吸附到分子筛材料的表面上。一旦分子筛材料被水饱和，通过用热氮气干燥的方法将其再生。
蒸馏柱由蒸馏釜、脱水柱和夹带物回收柱组成。在这种特定应用中，用脱水柱提供蒸馏釜所需热量的60％。该***的设计使蒸馏釜和脱水柱能独立操作。乙醇以4.6磅/分钟的速率(以100加仑/吨干原料的标准出料计)从蒸馏柱输送至乙醇储槽(标号28)。根据所用原料质量的不同，出料流率将在60～120加仑/吨干原料之间变化。蒸馏柱残留的釜馏物以1.5磅/分钟的速率泵入收集区，作为动物饲料待售。溶液中的水以28磅/分钟的速率蒸出。以后，蒸出的水可收集、冷凝，以重复利用。进料：
来自酵母过滤器和蒸馏收集槽(标号25)的发酵啤酒：34磅/分钟(24小时/天，7天/周)。出料：
进入乙醇储槽(标号28)的乙醇：4.6磅/分钟(24小时/天，7天/周)。
进入收集区的釜馏物：1.5磅/分钟(24小时/天，7天/周)。
蒸发的水损失：28磅/分钟(24小时/天，7天/周)。规格：
蒸馏柱由下列装置组成：脱气装置冷凝器、脱气装置再沸器、进料预热器、蒸馏釜、脱水柱、冷凝器/再沸器、最终冷凝器、冷凝器、滗析器、出口冷凝器、夹带物回收柱、再沸器和乙醇冷却器。
最大进料速率应为9加仑/分钟。
尺寸：16英吋汽提塔和精馏器。
要用作燃料的乙醇含水量低于5％。
蒸汽需要量应为1000磅/小时。
                冷却盘管(标号27)描述：
冷却盘管是一个基本的换热器，用于加热以及从发酵器(标号24)中移出热量。盘管利用来自锅炉的蒸汽热来开始反应。反应开始后，冷却盘管利用来自水池的凉水从发酵器中移出热量。冷却盘管将发酵器(标号21)的温度维持在36℃。进料：
来自水池的水：按需要(24小时/天，7天/周)。
来自锅炉的蒸汽：50磅psig，按需要。出料：
进入水池的水：按需要(24小时/天，7天/周)。
进入锅炉的蒸汽：50磅psig，按需要。规格：
按需要提供冷却盘管所需水量。
按需要提供冷却盘管所需锅炉蒸汽。
              乙醇储槽(标号28)
描述：
来自蒸馏柱(标号26)的乙醇以4.6磅/分钟的速率(以100加仑/吨干原料为标准)输送至乙醇储槽。乙醇储槽每周以大约340磅/分钟的速率流入罐车。所有储槽都经ASME检验合格，超过了所有州和地方法规和工业规章以及EPA和所有其它环境部门的标准。由于所含材料，规定了如法规和规章所述的110％容量障碍以防止溢出或排放。进料：
来自蒸馏柱(标号26)的乙醇：4.6磅/分钟(24小时/天，7天/周)。出料：
进入罐车的乙醇：340磅/分钟(2小时/天，每周一次)。规格：
10′4″×13′5″高，高级470树脂/各向同性，平底，封闭顶，侧部和顶部人孔，带有环氧涂层的梯子。平底，至少带有4个固定突耳和提升腿。
               水储槽(标号29A)描述：
用于乙醇生产过程、预处理过程和该装置中的净水储存于水储槽中。按照需要，水输送到各个位置。大致的水流列于下面：进料：
来自反渗透过滤器(标号20)的水：24磅/分钟(24小时/天，7天/周)。
来自蒸发器(标号18)的水：74.5磅/分钟(在0～8小时过程中，5天/周)。
来自蒸发器(标号18)的水：107.9磅/分钟(在8～24小时过程中以及在周末)。
补充水：408,000磅/周。出料：
进入中和水储槽(标号11)的水：26.6磅/分钟(8小时/天，5天/周)。
进入水加热器(标号32)的水：111磅/分钟(24小时/天，5天/周，操作1小时、间歇1小时，交替进行)。
进入酸回收***(标号17)的水：118磅/分钟(24小时/天，7天/周)。规格：
11′-9″直径×31′-7″高，间苯二酸树脂，顶部和侧部24″人孔，环氧涂层的梯子和罩子。平底，至少带有4个固定突耳和提升腿。储槽容积大约为25,600加仑。
               水储槽(标号29B)描述：
在预处理过程中循环的水储存于水储槽(标号29B)中。水用来脱除预处理过的原料中剩余的任何痕量重金属和酸。水以187.5磅/分钟的速率输送至第二螺杆压榨机(标号5B)。水再以187.5磅/分钟的速率从第二螺杆压榨机返回。水定期需要用约20磅石灰中和。通过测试可以确定中和之间的确切天数。进料：
来自第二螺杆压榨机(标号5B)的水：187.5磅/分钟(8小时/天，5天/周)。出料：
进入第二螺杆压榨机(标号5B)的水：187.5磅/分钟(8小时/天，5天/周)。
规格：
(3000加仑)，7′-6″直径×10′-1″高，高级/各向同性树脂w/Nexus veil，包括24″侧部和顶部人孔，环氧涂层的梯子(不带罩子)。平底，至少带有4个固定突耳和提升腿。
              浓硫酸储槽(标号30)描述：
浓硫酸储槽用作用于本工艺过程的70％浓硫酸的储槽。在预处理***的8小时操作中，储槽以5.7磅/分钟的速率从蒸发器(标号18)接收浓酸；在剩下的16小时操作以及周末时，以8.30磅/分钟的速率接收。浓硫酸以27.8磅/分钟的速率从浓硫酸储槽输送至水解***(标号12)，泵送1小时，间歇1小时，交替进行。浓酸储槽经ASME检验合格，超过了所有州和地方法规和工业规章以及EPA和所有其它环境部门的标准。由于所含材料，规定了如法规和规章所述的110％容量障碍以防止溢出或排放。进料：
来自蒸发器(标号18)的浓硫酸：5.7磅/分钟(0～8小时，5天/周)。
来自蒸发器(标号18)的浓硫酸：8.30磅/分钟(8～24小时，5天/周和周末)。
需要补充硫酸：22,500磅/周。出料：
进入水解***(标号30)的浓硫酸：27.8磅/分钟(24小时/天，5天/周，操作1小时，间歇1小时，交替进行)。规格：
10′4″直径×16′7″高，高级/各向同性树脂，顶部和侧部人孔，环氧涂层的梯子和罩子。平底，至少带有4个固定突耳和提升腿。储槽的容积大约为10,400加仑。
             废水储槽(可选的)(标号30)描述：
城市废水或污水可以作为加入蒸煮器(标号13)的水的替代物。所有细菌和病原体都被硫酸和高于93℃的温度所杀灭。存在于废水中的固形物达到最少，反过来又不会降低木质素的BTU速率。废水中高的氮含量不仅用作酵母的养料，而且减少正常发酵所需的氨(一种氮源)量。废水(如果使用的话)将以111磅/分钟的速率输送至水加热器(标号32)。进料：
来自源头的废水：按需要散装输送。如果只使用废水而不补充净水，废水需要用量为400,000磅/周。平均输送速率为55.6磅/分钟(24小时/天，5天/周)。出料：
进入水加热器(标号32)的废水：111磅/分钟(24小时/天，5天/周，泵送1小时，间歇1小时，交替进行)。规格：
10′4″直径×16′7″间苯二酸树脂，顶部和侧部24″人孔，环氧涂层的梯子(不带罩子)。平底，至少带有4个固定突耳和提升腿。储槽容积大约为10,400加仑。
              水加热器(标号32)描述：
来自水储槽(标号29A)的净水以111磅/分钟的速率输送至水加热器(如果使用废水，液体以相同的速率从废水储槽(标号31输送出来)。把水加热至约88℃，以111磅/分钟的速率输送至蒸煮器(标号13)，泵送1小时，间歇1小时。进料：
来自水储槽(标号29A)或废水储槽(标号31)的水：111磅/分钟(24小时/天，5天/周，泵送1小时，间歇1小时，交替进行)。出料：
进入蒸煮器(标号12)的水：111磅/分钟(24小时/天，5天/周，泵送1小时，间歇1小时，交替进行)。规格：
间接火焰热水储槽加热器，36″直径×52″长，垂直式ASME槽，设计压力为125PSIG，带有铜涂层内侧衬里，夹套绝热，槽容积为200加仑。
该装置装有P&T安全阀，气压表和温度计，带非铁管板的单壁槽加热器，自动蒸汽控制阀，入口蒸汽粗滤器，收集器，以及F&T汽水阀。16℃～18℃，100PSIG蒸汽下容量为1000加仑/小时。不用时，该装置以1000加仑/小时连续运转，储存容量为200加仑。
            木质素收集槽(标号A)描述：
一种简单的收集槽，粉碎过的木质素储存于这里，直到把该原料人工输送到洗涤和中和区为止。以5.2磅/分钟的速率从压滤机(标号15)中脱除木质素。把木质素人工加入第二螺杆压榨机(标号5B)，木质素在这里洗涤再以大约15.6磅/分钟的速率经干燥器(标号6)而干燥。干燥后，每磅木质素带有6,000～8,000BTU，把木质素输送至锅炉原料储槽(标号B)。进料：
来自压滤机(标号15)的木质素：5.2磅/分钟(24小时/天，5天/周，人工操作)。出料：
进入第二螺杆压榨机(标号5B)的木质素：15.6磅/分钟(在8～16小时过程中，5天/周)。规格：
可移动储料斗，尺寸大约6′×6′×5′，储存容量大约为180英尺3。
              锅炉原料储槽(标号B)描述：
一种简单的收集槽，用来储存经粉碎的木质素和木片和/或非氯化塑料。该混合物用作锅炉燃料。木质素以15.6磅/分钟的速率输送至锅炉原料储槽.锅炉燃料燃烧的速率约为15.8磅/分钟，蒸汽生产量为3800磅蒸汽/小时。进料：
来自干燥器(标号6)的木质素：15.6磅/分钟(8小时/天，5天/周)。
木片和非氯化塑料：根据需要(视木质素出料而定)。出料：
进入锅炉(标号C)的锅炉燃料：15.8磅/分钟(24小时/天，7天/周)。规格：
锅炉原料储料斗，尺寸大约是10′×10′×16′，储存容量约为1600英尺3。
                锅炉(标号C)描述：
快装锅炉用来为***产生蒸汽和热水。本***中需要蒸汽和热水的装置有：蒸煮器(标号13)，酸回收***(标号17)，发酵器(标号24)和蒸馏柱(标号26)。蒸汽产生装置设计为每小时最多燃烧950磅木质素/木片燃料，每小时大约产生125PSIG下输送的3800磅蒸汽。进料：
来自锅炉原料储槽(标号B)的锅炉燃料：15.833磅/分钟(24小时/天，7天/周)。出料：
蒸汽：3800磅蒸汽/小时(24小时/天，7天/周)。规格：
锅炉***包括燃料进料***，切向炉***，HRT锅炉压力槽，机械式集尘器，压力通风扇和烟囱，冷凝物返回和锅炉进料***，锅炉进料泵和控制***，控制盘和化学进料***以及软水器。固体废物处理***总结
处理固体废物、废污泥和废轮胎并产生有用工业品的工艺是一种无排放***。该工艺是完全封闭的并且控制了臭味。所有水在使用之后都经过滤和净化，所有臭味和尘埃都经收集和过滤。
尽管本实施例描述了一种10吨/天的工艺，但同样可以简单地放大到50～1,000吨/天。将有所变化的是工艺操作中每天的流率和/或小时数。
现已完整地描述了本发明，本领域普通技术人员应该理解，该工艺可以在很广的操作方式以及不影响本发明范围或其实施方案的其它参数下操作。

Claims (14)

1.一种由城市固体废物生产乙醇的方法，该方法包括下列步骤：
(a)获得城市固体废物；
(b)从废物中除去轮胎、大块铁类金属和非铁金属、塑料、玻璃和橡胶，得到纤维素成分；
(c)粉碎步骤(b)中得到的纤维素成分；
(d)用浓硫酸处理步骤(c)中得到的经粉碎的纤维素成分，得到一种部分水解的混合物，处理中浓硫酸与固体成分的重量比为1∶1；
(e)在80～100℃的温度下用水稀释步骤(d)中得到的部分水解的混合物；
(f)在80～100℃下搅拌步骤(e)中得到的经稀释的混合物，得到一种消化材料；
(g)从步骤(f)中得到的消化混合物中除去固体物，得到一种滤液；
(h)把滤液分离成一种含酸溶液和一种含糖溶液；
(i)把糖溶液浓缩至糖浓度为12-14％；
(j)把步骤(i)中得到的经浓缩的含糖溶液的pH调至6；
(k)用酵母对步骤(j)中得到的溶液进行发酵，得到一种啤酒；以及
(l)从步骤(k)中得到的啤酒中回收乙醇。
2.权利要求1的方法，在步骤(c)中的所述粉碎之后，在(d)中的所述处理之前，进一步包括下列步骤：
(I)在40～100℃的温度下用稀硫酸处理经粉碎的纤维素成分以基本上溶解残余的重金属，得到一种可溶性成分和一种不溶性成分；
(II)从不溶性成分中除去得到的可溶性成分；以及
(III)对不溶性成分进行干燥。
3.权利要求2的方法，其中在步骤(II)中，在螺杆压榨机中把可溶性成分与不溶性成分分离开。
4.权利要求1的方法，其中步骤(e)中的水是含有机氮的废水或污水。
5.权利要求1的方法，其中在步骤(e)中，用80～100℃的水稀释步骤(d)中得到的部分水解的材料，得到一种溶液，该溶液含有4-6重量份水和1重量份部分水解的材料。
6.权利要求1的方法，其中在步骤(g)中，消化混合物在压滤机中过滤。
7.权利要求1的方法，其中在步骤(h)中，用连续离子交换或离子排斥色谱把滤液分离成一种含酸溶液和一种含糖溶液。
8.权利要求1的方法，其中在步骤(h)中，用连续逆流排阻色谱把滤液分离成一种含酸溶液和一种含糖溶液。
9.权利要求1的方法，其中在步骤(i)中，用反渗透过滤器把含糖溶液浓缩至糖浓度为12-14％。
10.权利要求1的方法，其中在步骤(j)中，通过加入氨把步骤(i)中得到的经浓缩的含糖溶液的pH调至6。
11.权利要求1的方法，其中在步骤(l)中，在回收乙醇之前通过过滤从啤酒中除去酵母。
12.权利要求1的方法，其中在步骤(l)中，通过蒸馏从啤酒中回收乙醇。
13.权利要求2的方法，其中：
在步骤(d)中，在30～80℃下用浓硫酸处理步骤(III)中得到的经干燥的不溶性成分10分钟，得到一种部分水解的混合物，处理中浓硫酸与不溶性成分的比为1∶1；
在步骤(e)中，在80～100℃的温度下用水稀释步骤(d)中得到的部分水解的混合物，得到一种溶液，该溶液含有4～6重量份水和1重量份部分水解的材料；
在步骤(f)中，在80～100℃下搅拌步骤(e)中得到的经稀释的混合物1～4小时，得到一种消化材料；
在步骤(g)中，用压滤机过滤步骤(f)中得到的消化混合物，得到一种滤液；
在步骤(h)中，通过连续离子排斥色谱把滤液分离成一种含酸溶液和一种含糖溶液；
在步骤(i)中，用反渗透过滤器把含糖溶液浓缩至糖浓度为12-14％；
在步骤(j)中，用氨把步骤(i)中得到的经浓缩的含糖溶液的pH调至6；
在步骤(k)中，在25～36℃下用酵母对步骤(j)中得到的溶液进行发酵，得到一种啤酒；
在步骤(l)中，在回收乙醇之前从步骤(k)中得到的啤酒中过滤出酵母，并且通过蒸馏从得到的经过滤的啤酒中回收乙醇。
14.权利要求1或13的方法，其中，步骤(g)中从所述消化混合物中除去的固体物被干燥并作为锅炉燃料燃烧。
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