一種利用太陽能加熱的乙醇發(fā)酵分離系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種利用太陽能加熱的乙醇發(fā)酵分離系統(tǒng)，涉及的是乙醇發(fā)酵分離裝置，具體是指一種利用太陽能作為乙醇發(fā)酵的熱源，配以循環(huán)氣泵和冷凝器，在發(fā)酵的同時將乙醇初步分離提純的系統(tǒng)。本發(fā)明系統(tǒng)包括，太陽能集熱板、乙醇發(fā)酵反應(yīng)槽等。工作時：將糖液打入乙醇發(fā)酵反應(yīng)槽內(nèi)，加入酵母進(jìn)行反應(yīng)。由太陽能集熱板及蓄熱水箱，可保持反應(yīng)溫度在30～40度之間。乙醇?xì)怏w被帶離乙醇發(fā)酵反應(yīng)槽，再通過冷凝器被冷凝成液體進(jìn)入乙醇儲罐。完成發(fā)酵分離。本發(fā)明由于帶有太陽能集熱板，提高了發(fā)酵反應(yīng)速度和生產(chǎn)效率。帶有循環(huán)氣泵和冷凝器，使得料液發(fā)酵反應(yīng)徹底，提高得率，提高了乙醇的產(chǎn)出濃度。降低了后續(xù)蒸餾的難度和能耗。解決了目前生產(chǎn)設(shè)備和工藝存在的問題。
【專利說明】—種利用太陽能加熱的乙醇發(fā)酵分離系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是乙醇發(fā)酵分離裝置，具體是指一種利用太陽能作為乙醇發(fā)酵的熱源，配以循環(huán)氣泵和冷凝器，在發(fā)酵的同時將乙醇初步分離提純的系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]纖維素乙醇是一種清潔、高效、環(huán)保的替代燃料，逐步為人們所認(rèn)識，也成為今后低碳燃料發(fā)展的一個重要方向。生產(chǎn)纖維素乙醇的主要原料是秸桿、稻草、甘蔗渣等農(nóng)林廢棄物，原料來源十分廣泛。生產(chǎn)出的產(chǎn)品不僅可改善我國能源結(jié)果，且低碳環(huán)保，有利于我國經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。但就目前看，生產(chǎn)纖維素乙醇的設(shè)備還處在初始研制階段，工藝還比較原始。先將稻草秸桿等原料進(jìn)行先期處理，制成低濃度糖液，再將低濃度糖液打入一個發(fā)酵反應(yīng)槽內(nèi)，在常溫下加入酵母，自行發(fā)酵產(chǎn)出低濃度乙醇，再將這些低濃度乙醇打入到蒸餾塔蒸餾提純，制得乙醇。因為作物纖維原料先期處理難度大，導(dǎo)致發(fā)酵后的乙醇濃度低，極大地增加了后續(xù)的蒸餾難度和能耗。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]根據(jù)上述情況，本發(fā)明的目的是提供一種利用太陽能的乙醇發(fā)酵分離系統(tǒng)，提高發(fā)酵速度和產(chǎn)品產(chǎn)出濃度，減低后續(xù)的蒸餾難度和成本。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案如下；
[0005]本發(fā)明系統(tǒng)包括太陽能集熱板、乙醇發(fā)酵反應(yīng)槽、蓄熱水箱、冷凝器、乙醇儲罐、離心機(jī)、循環(huán)氣泵。乙醇發(fā)酵反應(yīng)槽的上面帶有太陽能集熱板，其周圍立面上帶有保溫層。乙醇發(fā)酵反應(yīng)槽通過盤管和蓄熱水箱相連。在乙醇發(fā)酵反應(yīng)槽的上部兩側(cè)分別帶有進(jìn)氣孔和出氣孔。在乙醇發(fā)酵反應(yīng)槽的下部分別帶有進(jìn)料口和出料口。乙醇發(fā)酵反應(yīng)槽采用管線，通過出氣孔依次與冷凝器、乙醇儲罐、循環(huán)氣泵相連，最終連接到進(jìn)氣孔形成閉合回路。乙醇發(fā)酵反應(yīng)槽的出料口與離心機(jī)的入口相連。離心機(jī)的出口分別連接乙醇儲罐和乙醇發(fā)酵反應(yīng)槽的進(jìn)料口。乙醇發(fā)酵反應(yīng)槽為底面積大，高度低的圓形或矩形體。底面直徑或?qū)挾扰c高度的比例大于3: I小于10: I。太陽能集熱板配有蓄熱水箱，可保持乙醇發(fā)酵反應(yīng)槽反應(yīng)溫度在30°C至40°C之間。系統(tǒng)所采用的原料液中糖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于5%。本發(fā)明的工作原理是:將纖維素原料先期處理后制成的糖液打入乙醇發(fā)酵反應(yīng)槽內(nèi)，保證進(jìn)氣孔和出氣孔均位于糖液液面上方，加入適量的酵母進(jìn)行發(fā)酵反應(yīng)。太陽能集熱板收集太陽能熱量，并通過蓄熱水箱利用盤管間接加熱將反應(yīng)溫度保持在30°C至40°C之間。發(fā)酵反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w通過循環(huán)氣泵在閉合回路中循環(huán)，將發(fā)酵液中揮發(fā)出來的乙醇?xì)怏w迅速帶離乙醇發(fā)酵反應(yīng)槽，降低反應(yīng)槽內(nèi)的乙醇濃度，這樣可以促進(jìn)酵母發(fā)酵并提高乙醇產(chǎn)率。被帶離的乙醇?xì)怏w通過冷凝器被冷凝成液體進(jìn)入乙醇儲罐。當(dāng)發(fā)酵反應(yīng)結(jié)束時，關(guān)閉循環(huán)氣泵，乙醇發(fā)酵反應(yīng)槽中剩余的料液通過出口進(jìn)入離心機(jī)，離心后的上清液部分進(jìn)入乙醇儲罐，剩余上清液通過進(jìn)料口與新原料液流到乙醇發(fā)酵反應(yīng)槽中進(jìn)行新一輪反應(yīng)。本發(fā)明由于在乙醇發(fā)酵反應(yīng)槽上面帶有太陽能集熱板，并配有循環(huán)氣泵和冷凝器，使乙醇發(fā)酵和分離同時進(jìn)行，提高了發(fā)酵反應(yīng)速度，使得料液發(fā)酵反應(yīng)徹底，提高得率，大大提高了乙醇的產(chǎn)出濃度。同時也極大地降低了后續(xù)蒸餾的難度和能耗。解決了目前生產(chǎn)設(shè)備和工藝存在的問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]附圖為本發(fā)明結(jié)構(gòu)框圖

【具體實(shí)施方式】
[0007]實(shí)施例1
[0008]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明；
[0009]本發(fā)明系統(tǒng)包括乙醇發(fā)酵反應(yīng)槽、蓄熱水箱、冷凝器、乙醇儲罐、離心機(jī)、循環(huán)氣泵。乙醇發(fā)酵反應(yīng)槽為矩形，底面積為30平方米，高度為I米。將體積15立方米質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的糖液打入乙醇發(fā)酵反應(yīng)槽內(nèi)，保證進(jìn)氣孔和出氣孔均位于糖液液面上方，加入體積0.5立方米的液體酵母進(jìn)行發(fā)酵反應(yīng)。太陽能集熱板收集太陽能并將熱量儲存至體積為5立方米的蓄熱水箱。蓄熱水箱通過盤管間接加熱將乙醇發(fā)酵反應(yīng)槽溫度保持在35°C。循環(huán)氣泵的流量為每分鐘5立方米，將發(fā)酵液中揮發(fā)出來的乙醇?xì)怏w迅速帶離乙醇發(fā)酵反應(yīng)槽，被帶離的乙醇?xì)怏w通過冷凝器被冷凝成液體進(jìn)入乙醇儲罐。當(dāng)乙醇儲罐的液體體積達(dá)到3立方米時關(guān)閉氣泵，乙醇發(fā)酵反應(yīng)槽中剩余的料液通過出口進(jìn)入離心機(jī)除去固態(tài)殘余物，離心后的上清液體積約為11立方米，其中2立方米進(jìn)入乙醇儲罐，剩余上清液通過進(jìn)料口與新原料液流到乙醇發(fā)酵反應(yīng)槽中進(jìn)行新一輪反應(yīng)。此時乙醇儲罐中的乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%。
[0010]實(shí)施例2
[0011]乙醇發(fā)酵反應(yīng)槽為圓柱形，底面積為20平方米，高度為2米。將體積20立方米質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的糖液打入乙醇發(fā)酵反應(yīng)槽內(nèi)，保證進(jìn)氣孔和出氣孔均位于糖液液面上方，加入體積I立方米的液體酵母進(jìn)行發(fā)酵反應(yīng)。太陽能集熱板收集太陽能并將熱量儲存至體積為5立方米的蓄熱水箱。蓄熱水箱通過盤管間接加熱將乙醇發(fā)酵反應(yīng)槽溫度保持在35°C。循環(huán)氣泵的流量為每分鐘6立方米，將發(fā)酵液中揮發(fā)出來的乙醇?xì)怏w迅速帶離乙醇發(fā)酵反應(yīng)槽,被帶離的乙醇?xì)怏w通過冷凝器被冷凝成液體進(jìn)入乙醇儲罐。當(dāng)乙醇儲罐的液體體積達(dá)到5立方米時關(guān)閉氣泵，乙醇發(fā)酵反應(yīng)槽中剩余的料液通過出口進(jìn)入離心機(jī)除去固態(tài)殘余物，離心機(jī)功率3kW，離心后的上清液體積約為1位方米，其中2立方米進(jìn)入乙醇儲罐，剩余上清液通過進(jìn)料口與新原料液流到乙醇發(fā)酵反應(yīng)槽中進(jìn)行新一輪反應(yīng)。此時乙醇儲罐中的乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%。
【權(quán)利要求】
1.一種利用太陽能加熱的乙醇發(fā)酵分離系統(tǒng)，其特征是: 本發(fā)明系統(tǒng)包括太陽能集熱板、乙醇發(fā)酵反應(yīng)槽、蓄熱水箱、冷凝器、乙醇儲罐、離心機(jī)、循環(huán)氣泵，乙醇發(fā)酵反應(yīng)槽的上面帶有太陽能集熱板，其周圍立面上帶有保溫層，乙醇發(fā)酵反應(yīng)槽通過盤管和蓄熱水箱相連，在乙醇發(fā)酵反應(yīng)槽的上部兩側(cè)分別帶有進(jìn)氣孔和出氣孔，在乙醇發(fā)酵反應(yīng)槽的下部分別帶有進(jìn)料口和出料口，乙醇發(fā)酵反應(yīng)槽采用管線，通過出氣孔依次與冷凝器、乙醇儲罐、循環(huán)氣泵相連，最終連接到進(jìn)氣孔形成閉合回路，乙醇發(fā)酵反應(yīng)槽的出料口與離心機(jī)的入口相連。離心機(jī)的出口分別連接乙醇儲罐和乙醇發(fā)酵反應(yīng)槽的進(jìn)料口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離系統(tǒng)，其特征在于所涉及的乙醇發(fā)酵反應(yīng)槽底面直徑或?qū)挾扰c高度的比例大于3 : I小于10: I。
【文檔編號】C07C29/76GK104130931SQ201410286585
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年6月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月17日
【發(fā)明者】張大雷, 曹焱鑫, 寇巍, 閆昌國, 王曉明, 邵麗杰, 任永志 申請人:遼寧省能源研究所