CN216404340U - 一种淀粉基原料生产燃料乙醇的节能装置 - Google Patents

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

一种淀粉基原料生产燃料乙醇的节能装置

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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