CN216404340U - 一种淀粉基原料生产燃料乙醇的节能装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型本公开了一种淀粉基原料生产燃料乙醇的节能装置,包括依次连接的制浆***、液化***、发酵***和乙醇精馏脱水***;所述乙醇精馏脱水***包括粗镏塔、一精塔、二精塔和分子筛吸附塔;所述粗镏塔测线分别与淡酒罐和二精塔测线相连接,所述粗镏塔塔釜与DDGS回收***相连接;所述淡酒罐与一精塔测线相连接;所述一精塔塔顶与二精塔测线相连接,所述一精塔测线与萃取塔相连接,所述萃取塔塔釜与淡酒罐相连接;所述二精塔塔顶与分子筛吸附塔相连接,所述二精塔测线与淡酒罐相连接,所述二精塔塔釜与DDGS回收***相连接,本实用新型能够降低水耗,减少废水排放。
Description
技术领域
本实用新型涉及燃料乙醇生产技术领域,具体涉及一种淀粉基原料生产燃料乙醇的节能装置。
背景技术
乙醇俗称酒精,按照用途的不同,可分为食用乙醇、工业乙醇和燃料乙醇。其中,燃料乙醇作为一种清洁能源,是国际公认的可降低环境污染和取代石油燃料的新型能源。
目前国内燃料乙醇的工业化生产仍以玉米、小麦等粮食为原料,生产过程主要包括粉碎、液化、发酵、脱水及废醪处理五个单元。传统装置主要存在蒸汽消耗高、废水及碳排放量大、乙醇浓度低等问题,造成生产成本居高不下,制约了燃料乙醇的推广使用。因此亟需开发高效、节能的成产燃料乙醇的装置。
发明内容
针对现有技术存在的技术问题,本实用新型提供一种淀粉基原料生产燃料乙醇的节能装置,以解决目前燃料乙醇生产装置存在的蒸汽消耗高、废水及碳排放量大、乙醇浓度低等问题。
本实用新型提供的一种淀粉基原料生产燃料乙醇的节能装置,包括依次连接的制浆***、液化***、发酵***和乙醇精馏脱水***;
所述乙醇精馏脱水***包括粗镏塔、一精塔、二精塔和分子筛吸附塔;
所述粗镏塔测线分别与淡酒罐和二精塔测线相连接,所述粗镏塔塔釜与DDGS回收***相连接;
所述淡酒罐与一精塔测线相连接;
所述一精塔塔顶与二精塔测线相连接,所述一精塔测线与萃取塔相连接,所述萃取塔塔釜与淡酒罐相连接;
所述二精塔塔顶与分子筛吸附塔相连接,所述二精塔测线与淡酒罐相连接,所述二精塔塔釜与DDGS回收***相连接。
优选地,所述粗镏塔测线通过二精塔预热器与二精塔测线相连接。
优选地,所述淡酒罐通过一精塔预热器与一精塔测线相连接。
优选地,所述制浆***包括螺旋输送机,所述螺旋输送机与粉浆罐相连接,所述粉浆罐与分级过滤器相连接,所述分级过滤器通过蒸汽喷射器与粉浆罐相连接。
优选地,所述液化***包括液化罐,所述分级过滤器与液化罐相连接,所述液化罐与多级冷却器相连接。
优选地,所述发酵***包括活化罐,所述多级冷却器与活化罐相连接,所述活化罐依次与酒母罐、发酵罐相连接,所述发酵罐与水洗塔测线相连接,所述水洗塔测线与CO2低温液化设备相连接。
优选地,所述粗镏塔分别与发酵罐和水洗塔塔釜相连接。
优选地,所述多级冷却器包括相串联的一级冷却器和二级冷却器。
优选地,所述发酵罐包括相串联的第一发酵罐和第二发酵罐。
优选地,所述粗镏塔通过粗镏塔预热器分别与发酵罐和水洗塔塔釜相连接。
与现有技术相比,本实用新型具有以下有益效果:本实用新型设置制浆***、液化***、发酵***和乙醇精馏脱水***,降低水耗,减少废水排放。本实用新型适合工业化生产,能产生显著的经济与社会效益。
附图说明
图1是本实用新型实施例中制浆***和液化***的结构示意图。
图2是本实用新型实施例中发酵***的结构示意图。
图3是本实用新型实施例中乙醇精馏脱水***的结构示意图。
其中,1、螺旋输送机;2、粉浆罐;3、分级过滤器;4、液化罐;5、蒸汽喷射器;6、一级冷却器;7、二级冷却器;8、活化罐;9、酒母罐;10、第一发酵罐;11、第二发酵罐;12、水洗塔;13、CO2低温液化设备;14、粗镏塔预热器;15、粗镏塔;16、淡酒罐;17、二精塔;18、分子筛吸附塔;19、二精塔预热器;20、一精塔;21、一精塔预热器;22、萃取塔;23、DDGS回收***;
a、α-淀粉酶;b、调浆水;c、液化醪;d、成熟醪;e、淡酒;f、粗酒;g、无水乙醇;h、侧采液;i、杂醇油;j、废水;k、萃取液淡酒;l、萃余液杂醇油。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体图示,进一步阐述本实用新型。
实施例
参照图1-3,一种淀粉基原料生产燃料乙醇的节能装置,包括依次连接的制浆***、液化***、发酵***和乙醇精馏脱水***。
所述制浆***包括螺旋输送机1,螺旋输送机1与粉浆罐2相连接,粉浆罐2与分级过滤器3相连接,分级过滤器3通过蒸汽喷射器5与粉浆罐2相连接。
所述液化***包括液化罐4,分级过滤器3与液化罐4相连接,液化罐4与多级冷却器相连接,所述多级冷却器包括相串联的一级冷却器6和二级冷却器7。
所述发酵***包括活化罐8,二级冷却器7与活化罐8相连接,活化罐8依次与酒母罐9、第一发酵罐10和第二发酵罐11相连接,第二发酵罐11与水洗塔12测线相连接,水洗塔12测线与CO2低温液化设备13相连接。
所述乙醇精馏脱水***包括粗镏塔15、一精塔20、二精塔17和分子筛吸附塔18;粗镏塔15通过粗镏塔预热器14分别与第二发酵罐11和水洗塔12塔釜相连接,粗镏塔15测线分别与淡酒罐16和二精塔17测线相连接,粗镏塔15塔釜与DDGS回收***23相连接;淡酒罐16与一精塔20测线相连接;一精塔20塔顶与二精塔17测线相连接,一精塔20测线与萃取塔22相连接,萃取塔22塔釜与淡酒罐16相连接;二精塔17塔顶与分子筛吸附塔18相连接,二精塔17测线与淡酒罐16相连接,二精塔17塔釜与DDGS回收***23相连接。
其中,粗镏塔15测线通过二精塔预热器19与二精塔17测线相连接;淡酒罐16通过一精塔预热器21与一精塔20测线相连接。
本实施例中,基于所述节能装置的工艺包括下述步骤:
S1、粉碎:采用玉米作为淀粉基原料,将玉米经地秤计量后卸入玉米料斗,经输送机、斗式提升机提升,经磁选、除石、除杂、除铁等工序净化,计量后送入粉碎机,经负压抽离送入滚动筛,得到1.8-2.5mm粒径的玉米粉;不合格的大颗粒玉米糁返回至粉碎料仓,进入粉碎工段进行再粉碎;
S2、制浆:将120t/h玉米粉与215t/h调浆水、α-淀粉酶及回配清液送入螺旋输送机1,α-淀粉酶a在螺旋输送机1进出口分两次加入,搅拌后送入粉浆罐2进行粉浆处理,粉浆罐2内通入蒸汽,维持罐内温度90℃,加入碱液调节pH值为5.3,得到混合浆液;所述调浆水由一精塔20塔釜采出的废水、DDGS回收***23蒸发冷凝液及一次水组成,所述调浆水先与所述液化醪经宽通道板式换热器进行换热,且加热至90℃后再与所述玉米粉进行混合;
S3、液化:所述混合浆液由泵输送到分级过滤器3,滤液直接进入液化罐4加入液化酶进行液化处理,液化处理的温度为90℃,与传统高温蒸煮同样的液化相比,可有效地节能降耗,节能20%以上,得到液化醪;由过滤器拦截的大粉团及大颗粒经一级蒸汽喷射器5加热后循环回粉浆罐2重新糊化;
S4、发酵:将所述液化醪与调浆水b换热后依次经一级冷却器6、二级冷却器7冷却至30℃后,加入硫酸调节pH值至4.5,加入尿素、糖化酶及酸性蛋白酶,进行发酵处理,得到310t/h成熟醪,其中乙醇浓度为15%;所述发酵处理具体为:将少量液化醪c与干酵母、一次水送入活化罐8混合后进行活化2h得到活化酵母;25%液化醪c与活化酵母送至酒母罐9混合后进行酵母扩培9h得到酒母,所述酵母扩培中,通入无菌空气,通过外循环板式换热器冷却降温,使酵母扩培的温度保持为30℃;剩余液化醪c与酒母依次进入第一发酵罐10、第二发酵罐11混合后进行发酵处理,所述发酵处理中,采用多组并联、同步糖化间歇发酵的方式,发酵通过外循环板式换热保持在32℃,发酵处理的时间为62h;其中,扩培及发酵产生的热量由循环水带走,产生的CO2送至水洗塔12纯化,然后送至CO2低温液化设备13进行回收,得到37t/h液体二氧化碳,降低碳排放,洗涤液同成熟醪一起送至乙醇精馏脱水工段;
S5、乙醇精馏脱水:对所述成熟醪进行乙醇精馏脱水处理;所述乙醇精馏脱水处理具体为:成熟醪d经预热后送入粗馏塔15,粗馏塔15塔顶脱除不凝气,粗馏塔15脱气段侧线采出杂醇浓度高的淡酒e送至淡酒罐16,粗馏塔15提馏段侧线采出乙醇浓度较高的粗酒f,粗馏塔15塔釜采出废醪;所述不凝气送至水洗塔,净化后送至CO2低温液化设备,回收利用,降低碳排放;
粗酒f经加热后送至二精塔17,二精塔17塔顶采出乙醇水的气相混合物进入分子筛吸附塔18脱水得到无水乙醇g送入成品罐,吸附后乙醇气流量为38t/h,含水量≤0.04%,二精塔17侧线采出杂醇浓度较高的侧采液h,二精塔17塔釜采出废醪;分子筛吸附塔18为两套连续循环操作;当一套进行吸附操作时,另一套以无水乙醇蒸汽进行再生脱附操作,所述无水乙醇蒸汽经冷凝送入所述成品罐,解吸乙醇冷凝后送入淡酒罐;吸附时的操作压力为50kPa,解吸时的操作压力为-50kPa;
淡酒罐16中的液体与侧采液h混合经一精塔预热器21加热后送入一精塔20,一精塔20塔顶采出不含杂醇的乙醇浓度为88-92%的粗酒f送至二精塔17进一步浓缩,一精塔20侧线采出杂醇油i送至萃取塔22,所述一精塔20塔釜采出乙醇含量≤0.03%的废水j送至步骤2中作为调浆水;
萃取塔22以水为萃取剂萃取杂醇油i中的乙醇,萃取液淡酒k引入淡酒罐16,萃余液杂醇油l送入所述成品罐;
其中,粗馏塔15塔顶压力-60kPa,塔顶温度52℃,塔釜温度83℃;二精塔17塔顶压力25kPa,塔顶温度93℃,塔釜温度117℃;一精塔20塔顶压力400kPa,塔顶温度127℃,塔釜温度155℃;粗馏塔15、二精塔17和一精塔20之间通过差压精馏耦合进行换热,即仅一精塔20采用一次新鲜蒸汽对再沸器间接加热,一精塔20塔顶产生的酒精蒸汽给二精塔再沸器加热,二精塔17塔顶产生的酒精蒸汽给粗馏塔再沸器加热,实现能量的耦合利用;粗馏塔15以塔顶蒸汽、无水乙醇蒸汽预热进料,一精塔20、二精塔17以塔釜液预热进料;
S6、变性和DDGS回收:所述成品罐中的无水乙醇加入汽油经变性处理,流量为0.75t/h,得到燃料乙醇,产量为39t/h;由精馏工段送来的235t/h,含固约13%的废醪进入卧式螺旋离心机经离心分离处理后,得到清液和湿糟;25%所述清液作为回配清液,剩余部分送至多效蒸发单元进行蒸发浓缩处理后,浓缩至30%固含量,得到蒸气和浓缩液;所述蒸气经冷凝后得到冷凝液,所述冷凝液一部分作为调浆水,另一部分送至污水处理站进行去废水处理;所述浓缩液与湿糟混合经干燥处理后得到产量为32t/h 的DDGS副产物,所述干燥处理产生的废气作为蒸发浓缩处理的热源;多效蒸发最终浓度为30%。
本实施例中,粉碎、液化、发酵、精馏及脱水工段蒸汽消耗共计为1.5 t/t乙醇。脱水后的乙醇与汽油调配(质量比为50:1),得到满足国家标准GB18350-2013的燃料乙醇。
本实施例采用低温喷射液化工艺,与传统高温蒸煮同样的液化相比,可有效地节能降耗,节能20%以上;采用低温液化无蒸煮工艺,同时利用液化醪多级冷却回收热量,减少蒸汽耗量;采用淀粉酶二次添加工艺,降低液化醪粘度,有效降低液化醪输送能耗,达到节能目的;采用浓醪同步糖化间歇发酵,成熟醪乙醇浓度15%以上,传统分步糖化、发酵成熟醪乙醇浓度仅为10-11%,本实施例显著降低装置投资,减少乙醇脱水的蒸汽耗量。本实施例提纯并回收二氧化碳,减少了碳排放。本实施例还适用于小麦、高粱、水稻、红薯和木薯等多种淀粉质原料。
以上仅为本实用新型的实施方式,并非因此限制本实用新型的专利范围,凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构,直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理在本实用新型的专利保护范围之内。
Claims (10)
1.一种淀粉基原料生产燃料乙醇的节能装置,其特征在于,包括依次连接的制浆***、液化***、发酵***和乙醇精馏脱水***;
所述乙醇精馏脱水***包括粗镏塔(15)、一精塔(20)、二精塔(17)和分子筛吸附塔(18);
所述粗镏塔(15)测线分别与淡酒罐(16)和二精塔(17)测线相连接,所述粗镏塔(15)塔釜与DDGS回收***(23)相连接;
所述淡酒罐(16)与一精塔(20)测线相连接;
所述一精塔(20)塔顶与二精塔(17)测线相连接,所述一精塔(20)测线与萃取塔(22)相连接,所述萃取塔(22)塔釜与淡酒罐(16)相连接;
所述二精塔(17)塔顶与分子筛吸附塔(18)相连接,所述二精塔(17)测线与淡酒罐(16)相连接,所述二精塔(17)塔釜与DDGS回收***(23)相连接。
2.如权利要求1所述的节能装置,其特征在于,所述粗镏塔(15)测线通过二精塔预热器(19)与二精塔(17)测线相连接。
3.如权利要求1所述的节能装置,其特征在于,所述淡酒罐(16)通过一精塔预热器(21)与一精塔(20)测线相连接。
4.如权利要求1所述的节能装置,其特征在于,所述制浆***包括螺旋输送机(1),所述螺旋输送机(1)与粉浆罐(2)相连接,所述粉浆罐(2)与分级过滤器(3)相连接,所述分级过滤器(3)通过蒸汽喷射器(5)与粉浆罐(2)相连接。
5.如权利要求4所述的节能装置,其特征在于,所述液化***包括液化罐(4),所述分级过滤器(3)与液化罐(4)相连接,所述液化罐(4)与多级冷却器相连接。
6.如权利要求5所述的节能装置,其特征在于,所述发酵***包括活化罐(8),所述多级冷却器与活化罐(8)相连接,所述活化罐(8)依次与酒母罐(9)、发酵罐相连接,所述发酵罐与水洗塔(12)测线相连接,所述水洗塔(12)测线与CO2低温液化设备(13)相连接。
7.如权利要求6所述的节能装置,其特征在于,所述粗镏塔(15)分别与发酵罐和水洗塔(12)塔釜相连接。
8.如权利要求5所述的节能装置,其特征在于,所述多级冷却器包括相串联的一级冷却器(6)和二级冷却器(7)。
9.如权利要求6所述的节能装置,其特征在于,所述发酵罐包括相串联的第一发酵罐(10)和第二发酵罐(11)。
10.如权利要求7所述的节能装置,其特征在于,所述粗镏塔(15)通过粗镏塔预热器(14)分别与发酵罐和水洗塔(12)塔釜相连接。
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