CN109022248A - 一种电力用液体燃料液糖化生产装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电力用液体燃料液糖化生产装置及方法，属于燃料生产技术领域，包括液化机构、与所述液化机构相连接的蒸煮机构、与所述蒸煮机构相连接的糖化槽、与所述糖化槽相连接的冷却机构、与所述冷却机构相连接的发酵罐；所述液化机构包括将依次相连接的一至N级预热塔、与所述N级预热塔相连接的液化罐；所述蒸煮机构包括与所述液化罐通过设有液化料泵的输送管道相连接的加热器、与所述加热器相连接的蒸煮柱、与所述蒸煮柱依次相连接的一至N+1级闪蒸罐,N≥2。本发明采用多级回收热量的方式减少了蒸汽的消耗，获得了很好的液化糖化效果，乙醇纯度高。

Description

一种电力用液体燃料液糖化生产装置及方法
技术领域
本发明属于燃料生产技术领域，具体涉及一种电力用液体燃料液糖化生产装置及方法。
背景技术
近年来，我国可再生电力发展势头迅猛，光伏、风电、水电等可再生电力装机有力推动了国内电力供给结构的持续优化。相比较而言，我国可再生液体燃料发展则明显滞后，已成为当前能源转型的突出短板，亟待加快发展。乙醇为一种重要的基础工业原料，在能源领域，还可以作为代替汽油的一种新燃料，发酵酒精作为燃料相比于汽油最大的优势是其可再生性；目前用量最大的是作为燃料乙醇。燃料乙醇作为一种可再生的绿色能源可以有效地缓解世界石油紧缺的矛盾，还可以实现丰富的农业资源与工业能源的转化，既为农业原料深加工和综合利用提供了一条重要途径又有效地降低了有害物质在汽车尾气中的排放，为保护人类赖以生存的生态环境做贡献。传统的乙醇发酵在液化、蒸煮过程中会产生大量的蒸汽，浪费大量的能量，因此，有效地将这部分的能量循环利用，提高乙醇的生产率，对节约生产有着重大的意义。
公告号为CN201545830U的专利公开了一种秸秆纤维乙醇生产成套设备，包括依次连接的粉碎装置、加料装置、浸润罐、预处理罐、糖化罐、发酵罐、蒸馏装置和乙醇储罐。该秸秆纤维乙醇生产成套设备依据秸秆固有的理化特性形成了完备的生产装置体系，该成套设备具有技术工程化，设计合理，自动化程度高，能耗低，连续运行效果好，可靠性能好的技术特点，有利于促进我国未来秸秆纤维乙醇的工业转化进程。但是，该设备进行了一级蒸馏和二级蒸馏，蒸馏过程中产生大量的蒸汽没有循环利用，能量浪费，且设备包含两级蒸馏装置和两级冷却装置，成本大，占用空间较大。
公告号为CN101948875B的专利公开了一种淀粉原料低温蒸煮浓醪发酵制备乙醇的方法。属于发酵方法合成乙醇。采用低温蒸煮液化，浓醪发酵工艺方法，包括如下操作步骤：a.原料清洗、粉碎，b.预煮制备粉浆液，c.低温蒸煮液化，d.糖化、发酵、蒸馏。提供一种液化液水分含量低，糖度高；能耗低、产率高，生产稳定，成本较低的淀粉原料低温蒸煮浓醪发酵制备乙醇的方法。该方法制备粉浆液用的水为额外添加的水，没有将蒸煮过程中的蒸汽收集液化用于制备粉浆液，增大成本投资，该方法进行糖化，发酵后蒸馏，且没有冷却，制备的乙醇中含有的甲醇等杂质较多。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种电力用液体燃料液糖化生产装置及方法，采用多级回收热量的方式减少了蒸汽的消耗，获得了很好的液化糖化效果，乙醇纯度高。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种电力用液体燃料液糖化生产装置，包括液化机构、与所述液化机构相连接的蒸煮机构、与所述蒸煮机构相连接的糖化槽、与所述糖化槽相连接的冷却机构、与所述冷却机构相连接的发酵罐；
所述液化机构包括将依次相连接的一至N级预热塔、与所述N级预热塔相连接的液化罐；所述蒸煮机构包括与所述液化罐通过设有液化料泵的输送管道相连接的加热器、与所述加热器依次相连接的蒸煮柱、一至N+1级闪蒸罐,N≥2。
优选的，所述液化机构中一级预热塔上设有进料口。
优选的，所述加热器上设有蒸汽输入接口。
优选的，所述一至N级闪蒸罐均依次通过闪蒸废气输送管道与对应的所述N至一级预热塔相连接，所述一至N级预热塔均连接一个真空泵，所述N+1级闪蒸罐与设置在该闪蒸罐一侧的气体换热模块相连接，所述气体换热模块同样连接真空泵，所述气体换热模块为N+1级预热塔或冷凝器。
优选的，所述糖化槽的入口与所述N+1级闪蒸罐相连接，所述糖化槽的出口通过设有糖化出料泵的输送管道与冷却机构相连接，所述糖化槽上设有酶进口。
优选的，所述发酵罐上设有出料口。
优选的，所述的一种电力用液体燃料液糖化生产方法，包括以下步骤：
S1：检查各个构件工作是否正常，在确保工作正常的前提下，将物料粉碎，加水、液化酶搅拌制成粉浆；
S2：通过进料口向一级预热塔内投入粉浆，粉浆依次经过一至N级预热塔预热后，真空泵将预热塔内的不凝性气体抽走，粉浆进入液化罐中液化，得到液化物料；
S3：将步骤S2得到的液化物料通过设有液化料泵的输送管道输送到加热器中进行加热，然后进入蒸煮柱内蒸煮一段时间后，进入一至N+1级闪蒸罐中闪蒸，得到蒸煮醪液；
S4：将步骤S3得到的蒸煮醪液输送到糖化槽中，通过酶进口加入糖化酶进行糖化后，通过设有糖化出料泵的输送管道输送到冷却机构进行冷却，然后进入发酵罐中进行发酵后，通过出料口输出。
优选的，所述步骤S1中的水为所述步骤S2中一至N级预热塔和步骤S3中N+1级闪蒸罐内剩余的高温蒸汽液化所得。
优选的，所述步骤S2中，一至N级预热塔内的高温蒸汽为所述步骤S3中的一至N级闪蒸罐产生的剩余的高温蒸汽，并通过输送管道输送到一至N级预热塔内。
优选的，所述步骤S3中，加热器通过蒸汽输入接口输送蒸汽。
本发明的有益效果是：
本发明包括依次相连接的液化机构、蒸煮机构、糖化槽、冷却机构和发酵罐。液化机构将粉浆加热液化，包括将依次相连接的N级预热塔、液化罐，物料在液化罐内液化。蒸煮机构包括与液化罐通过设有液化料泵的输送管道相连接的加热器、与加热器相连接的蒸煮柱、与蒸煮柱依次相连接的一至N+1级闪蒸罐，加热器优选喷射加热器，节省蒸汽。物料在闪蒸罐内闪蒸后，进入与之相连接的糖化罐中，通过酶进口加入糖化酶进行糖化，糖化后，通过设有糖化出料泵的输送管道输送到冷却机构进行冷却，然后进入发酵罐中进行发酵后，通过出料口输出。冷却机构可以为列管换热器，也可以为级板式冷却，级板式冷却将热料的热量通过散热管传递给冷料，提高了热效率，减少了物料的富集。级板式冷却优选宽通道板式换热器，与其他类型设备相比，宽通道板式换热器具有结构紧凑，传热效率高，通道堵塞后可打开端盖通洗，较之传统的列管换热器提高了传热效率，节省投资，减少占地面积。
本发明中，预热塔和闪蒸罐的级数可设置为二级、三级，甚至更多，闪蒸具有防垢性能好、易于大型化、操作弹性大以及可利用低位热能和废热等优点，本发明采用多级闪蒸，对物料快速升温，迅速脱去物料中多余的水分和废气，提高物料的固含量，提高乙醇的产出率和纯度。本发明中闪蒸过程中产生的闪蒸废气通过输送管道输送到预热塔中，为预热塔提供热量，不需要对预热塔额外提供蒸汽，减小了蒸汽的消耗，节约了能源。预热塔内将料浆预热后，预热塔内剩余的高温蒸汽通过管道输出，并液化成水，N+1级闪蒸罐内剩余的高温蒸汽进入气体换热模块后，同样液化成水，用于生产前将粉碎后的物料混合，搅拌制成粉浆，本发明中制备粉浆，不需要额外消耗水。
本发明先将物料粉碎，用从剩余高温蒸汽液化的水加液化酶搅拌制成粉浆；然后通过进料口向一级预热塔内投入粉浆，粉浆依次经过多级预热塔预热后，真空泵将预热塔内的不凝性气体抽走，维持预热塔内的真空度，粉浆进入液化罐中液化，得到液化物料；液化物料通过设有液化料泵的输送管道输送到加热器中进行加热，然后进入蒸煮柱内蒸煮，使液化更加均匀彻底，然后进入N+1级闪蒸罐中闪蒸，得到蒸煮醪液；蒸煮醪液输送到糖化槽中，通过酶进口加入糖化酶进行糖化后，通过设有糖化出料泵的输送管道输送到冷却机构进行冷却，然后进入发酵罐中进行发酵后，通过出料口输出。
本发明提供一种电力用液体燃料液糖化生产装置及方法，将闪蒸罐内产生的闪蒸废气通过输送管道输送到预热塔内，为预热塔提供热量，节约能源；预热塔内预热后剩余的高温蒸汽液化为水用于拌浆。整个过程将蒸汽循环利用，节能节水，提高设备的利用率，能耗低，连续运行效果好。传统的生产方法，乙醇中掺杂的甲醇含量为0.18g/ 100ml，使用该设备进行多级预热和闪蒸，获得较好的液化糖化效果，生产的乙醇纯度高，含有的甲醇含量为0.02-0.03g/ 100ml和杂醇油含量为0-0.001g/ 100ml，乙醇产率高。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
图1是本发明实施例电力用液体燃料液糖化生产装置的结构示意图。
图2是本发明实施例电力用液体燃料液糖化生产装置的工艺流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合说明书附图1-2，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
参阅图1，本实施例提供电力用液体燃料液糖化生产装置，包括液化机构、与所述液化机构相连接的蒸煮机构、与所述蒸煮机构相连接的糖化槽9、与所述糖化槽9相连接的冷却机构、与所述冷却机构相连接的发酵罐13；
所述液化机构包括将依次相连接的一级预热塔1、二级预热塔3、与所述二级预热塔相连接的液化罐4；所述蒸煮机构包括与所述液化罐4通过设有液化料泵5的输送管道相连接的加热器6、与所述加热器6相连接的蒸煮柱7、与所述蒸煮柱7依次相连接的一级闪蒸罐15、二级闪蒸罐14、三级闪蒸罐11。
所述液化机构中一级预热塔1上设有进料口，所述加热器6上设有蒸汽输入接口。
所述一级闪蒸罐15通过闪蒸废气输送管道与所述二级预热塔3相连接，所述二级闪蒸罐14通过闪蒸废气输送管道与所述一级预热塔1相连接，闪蒸废气输送管道上设有阀门，所述一级预热塔1、二级预热塔3均连接一个真空泵2，所述三级闪蒸罐11与设置在该闪蒸罐一侧的气体换热模块8相连接，所述气体换热模块8同样连接真空泵2，所述气体换热模块8为三级预热塔，一、二、三级预热塔内剩余的高温蒸汽通过管道输出，冷凝液化成水，用于制备粉浆。
所述糖化槽9的入口与所述三级闪蒸罐11相连接，所述糖化槽9的出口通过设有糖化出料泵10的输送管道与冷却机构12相连接，所述糖化槽9上设有酶进口。所述发酵罐13上设有出料口。所述冷却机构12为列管换热器。
实施例2
参阅图1，本实施例提供一种电力用液体燃料液糖化生产装置，与实施例1的不同之处在于：本实施例中，所述加热器6为喷射加热器，节省蒸汽，所述气体换热模块8为冷凝器，从三级闪蒸罐11输出的剩余高温蒸汽送入冷凝器中冷凝成压力较高的液体，真空泵2抽取不凝性气体，维持真空度。
实施例3
参阅图1，本实施例提供一种电力用液体燃料液糖化生产装置，与实施例2的不同之处在于：本实施例中，所述冷却机构12为宽通道板式换热器，提高热传递效率，节省能源，结构紧凑，占地面积小。
实施例4
参阅图2，本实施例提供一种电力用液体燃料液糖化生产方法，包括以下步骤：
S1：检查各个构件工作是否正常，在确保工作正常的前提下，将物料粉碎，加水、液化酶搅拌制成粉浆，粉浆的含固量小于35%，利于物料输送，物料为含淀粉的生物质原料；
S2：通过进料口向一级预热塔内投入粉浆，粉浆依次经过第一、二级预热塔预热后，真空泵将预热塔内不凝性气体抽走，粉浆进入液化罐中液化，得到液化物料；
S3：将步骤S2得到的液化物料通过设有液化料泵的输送管道输送到加热器中进行加热，然后进入蒸煮柱内蒸煮，温度为90-105℃，然后依次进入第一、二、三级闪蒸罐中闪蒸，温度为88-107℃，得到蒸煮醪液；
S4：将步骤S3得到的蒸煮醪液输送到糖化槽中，通过酶进口加入糖化酶进行糖化后，通过设有糖化出料泵的输送管道输送到冷却机构进行冷却，然后进入发酵罐中进行发酵后，通过出料口输出。
所述步骤S1中的水为所述步骤S2中一、二级预热塔和步骤S3中三级闪蒸罐内剩余的高温蒸汽液化所得。
所述步骤S2中，一、二级预热塔内的高温蒸汽为所述步骤S3中的一二、级闪蒸罐产生的剩余的高温蒸汽，并通过输送管道输送到一、二级预热塔内。
所述步骤S3中，加热器通过蒸汽输入接口输送蒸汽。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种电力用液体燃料液糖化生产装置，其特征在于：包括液化机构、与所述液化机构相连接的蒸煮机构、与所述蒸煮机构相连接的糖化槽、与所述糖化槽相连接的冷却机构、与所述冷却机构相连接的发酵罐；
所述液化机构包括将依次相连接的一至N级预热塔、与所述N级预热塔相连接的液化罐；所述蒸煮机构包括与所述液化罐通过设有液化料泵的输送管道相连接的加热器、与所述加热器依次相连接的蒸煮柱、一至N+1级闪蒸罐,N≥2。
2.如权利要求1所述的一种电力用液体燃料液糖化生产装置，其特征在于：所述液化机构中一级预热塔上设有进料口。
3.如权利要求1所述的一种电力用液体燃料液糖化生产装置，其特征在于：所述加热器上设有蒸汽输入接口。
4.如权利要求1所述的一种电力用液体燃料液糖化生产装置，其特征在于：所述一至N级闪蒸罐均依次通过闪蒸废气输送管道与对应的所述N至一级预热塔相连接，所述一至N级预热塔均连接一个真空泵，所述N+1级闪蒸罐与设置在该闪蒸罐一侧的气体换热模块相连接，所述气体换热模块同样连接真空泵，所述气体换热模块为N+1级预热塔或冷凝器。
5.如权利要求1所述的一种电力用液体燃料液糖化生产装置，其特征在于：所述糖化槽的入口与所述N+1级闪蒸罐相连接，所述糖化槽的出口通过设有糖化出料泵的输送管道与冷却机构相连接，所述糖化槽上设有酶进口。
6.如权利要求1所述的一种电力用液体燃料液糖化生产装置，其特征在于：所述发酵罐上设有出料口。
7.利用权利要求1-6任意一项所述的一种电力用液体燃料液糖化生产方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：检查各个构件工作是否正常，在确保工作正常的前提下，将物料粉碎，加水、液化酶搅拌制成粉浆；
S2：通过进料口向一级预热塔内投入粉浆，粉浆依次经过一至N级预热塔预热后，真空泵将预热塔内的不凝性气体抽走，粉浆进入液化罐中液化，得到液化物料；
S3：将步骤S2得到的液化物料通过设有液化料泵的输送管道输送到加热器中进行加热，然后进入蒸煮柱内蒸煮一段时间后，进入一至N+1级闪蒸罐中闪蒸，得到蒸煮醪液；
S4：将步骤S3得到的蒸煮醪液输送到糖化槽中，通过酶进口加入糖化酶进行糖化后，通过设有糖化出料泵的输送管道输送到冷却机构进行冷却，然后进入发酵罐中进行发酵后，通过出料口输出。
8.如权利要求7所述的一种电力用液体燃料液糖化生产方法，其特征在于：所述步骤S1中的水为所述步骤S2中一至N级预热塔和步骤S3中N+1级闪蒸罐内剩余的高温蒸汽液化所得。
9.如权利要求7所述的一种电力用液体燃料液糖化生产方法，其特征在于：所述步骤S2中，一至N级预热塔内的高温蒸汽为所述步骤S3中的一至N级闪蒸罐产生的剩余的高温蒸汽，并通过输送管道输送到一至N级预热塔内。
10.如权利要求7所述的一种电力用液体燃料液糖化生产方法，其特征在于：所述步骤S3中，加热器通过蒸汽输入接口输送蒸汽。
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