專利名稱:生物丁醇生產(chǎn)方法及設備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種生物丁醇的生產(chǎn)方法及設備。特別是以淀粉質(zhì)及糖質(zhì)為原料采用生物 發(fā)酵法制取丁醇的生產(chǎn)方法及設備。
背景技術(shù):
丁醇是優(yōu)良的有機溶劑和重要的化工原料,廣泛用于化工、塑料、有機合成、油漆、 醫(yī)藥等領(lǐng)域。丁醇作為燃料,其熱值和汽油相當,高于乙醇,隨著石油資源的枯竭,丁醇 作為新一代的生物燃料,正在得到越來越多的關(guān)注。
生物丁醇的生產(chǎn)是以玉米、小麥、高粱、紅薯、木薯等淀粉質(zhì)為原料,或以甘蔗、糖 蜜、菊芋等糖質(zhì)為原料,經(jīng)發(fā)酵基質(zhì)制備、發(fā)酵、溶劑蒸餾和廢醪液處理四個工段而得成 品。由于全球石油資源的緊俏以及生物技術(shù)的飛速發(fā)展,,生物質(zhì)資源的研究越來越得到 重視。
發(fā)酵法生產(chǎn)丁醇產(chǎn)品,副產(chǎn)丙酮和乙醇,其聯(lián)合產(chǎn)品共稱為總?cè)軇?。我國從二十世紀 五十年代開始用糧食發(fā)酵法生產(chǎn)丁醇,七十年代后有較大較快發(fā)展,目前擁有發(fā)酵丙酮丁 醇總?cè)軇┥a(chǎn)裝置約30套。 '
傳統(tǒng)的發(fā)酵法丙酮丁醇生產(chǎn)方法及設備生產(chǎn)1噸溶劑一般需要消耗玉米4噸或糖蜜7 噸以上,新鮮蒸汽13噸以上,存在著能耗物耗高,制造成本較高,水污染嚴重等問題。
因此,采用現(xiàn)代化工技術(shù)和裝備,開展作為新一代的生物質(zhì)替代資源的生物丁醇的研 究,改進和完善生物丁醇生產(chǎn)方法及設備,降低生物丁醇生產(chǎn)過程的能耗和物耗,減少生 產(chǎn)過程中排放物對環(huán)境的不利影響,降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本,解決生物丁醇產(chǎn)品作為替代資 源推廣使用的制約因素,提高生物丁醇產(chǎn)品的市場競爭力,正在得到越來越多的國家和企 業(yè)公司的重視。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對丁醇丙酮總?cè)軇┑纳a(chǎn)發(fā)明了采用發(fā)酵法制取生物丁醇的生產(chǎn)方法及設備。
本發(fā)明的生物丁醇生產(chǎn)方法及設備的原料為玉米、小麥、高梁、水稻、木薯和紅薯等 淀粉質(zhì)原料,以及甘蔗和糖蜜等糖質(zhì)原料,解決或改善了目前發(fā)酵法丙酮丁醇生產(chǎn)方法及 設備存在著能耗物耗高,工藝水用量及污水排放量大等問題。
本發(fā)明的生物丁醇生產(chǎn)方法,包括發(fā)酵基質(zhì)制備、發(fā)酵、溶劑精餾和廢醪液處理四個
生產(chǎn)單元,精餾單元包括醪塔、乙丙塔、丁醇塔、丙酮塔、脫醛塔和乙醇塔;其中精餾單元的工藝流程如下成熟醪進料送至一醪塔, 一醪塔側(cè)采進入二醪塔, 一醪塔和二醪塔頂 采出的含水30~80%的粗溶劑一并送至乙丙塔進一歩精制;物料經(jīng)乙丙塔得粗丁醇和丙酮、 乙醇、水的混合物;粗丁醇經(jīng)丁醇塔精制得丁醇成品;丙酮、乙醇、水的混合物經(jīng)丙酮塔 得粗丙酮和粗乙醇;粗丙酮經(jīng)脫醛塔精制得丙酮成品;粗乙醇經(jīng)乙醇塔精制得乙醇成品。 所述的一醪塔、二醪塔的進料以串聯(lián)方式相連; 一醪塔與二醪塔的出料以并聯(lián)方式相連。
所述的乙丙塔塔釜采出物料經(jīng)冷卻后送至分相器,分相器富集丁醇的油相部分經(jīng)醇相 接受罐送至一丁醇塔,水層經(jīng)水相接收罐送至二醪塔。
所述的丁醇塔分為一丁醇塔和二丁醇塔,二丁醇塔側(cè)線采出丁醇成品,二丁醇塔塔頂 物料排雜后全回流或部分回流部分返回醇相接收罐。
所述的脫醛塔分為一醛塔和二醛塔, 一醛塔塔釜物料送至二醛塔,二酸塔側(cè)線采出丙 酮成品; 一醛塔塔頂物料排雜后全回流或返回丙酮塔或返回乙丙塔,二醛塔塔頂物料排雜 后全回流或返回丙酮塔或返回乙丙塔,二醛塔塔釜物料返回丙酮塔或二醪塔或乙丙塔。
所述的溶劑精餾單元的一醪塔的操作壓力為絕對壓力0.005-0.4MPa, 二醪塔的操作壓 力為絕對壓力0.02-0.6MPa,乙丙塔的操作壓力為絕對壓力0.01-0.5MPa, 一丁塔的操作壓 力為絕對壓力0.015-0.55MPa, 二丁塔的操作壓力為絕對壓力0.025-0.65MPa,丙酮塔的操 作壓力為絕對壓力0.01-0.4MPa, 一醛塔的操作壓力為絕對壓力0.004-0.5MPa, 二醛塔的操 作壓力為絕對壓力0.004-0.45MPa,乙醇塔的操作壓力為絕對壓力0.01-0.5MPa。
所述的發(fā)酵單元的廢氣洗滌水和新鮮水經(jīng)過發(fā)酵基質(zhì)制備單元的一級冷卻器,以及閃 蒸降溫罐產(chǎn)生的蒸汽進行預熱。
所述的廢醪液處理單元采用機械蒸發(fā)再壓縮技術(shù)。
所述的發(fā)酵基質(zhì)制備單元采用的拌料水包括廢氣洗滌水、.新鮮水、蒸發(fā)凝水、溶劑精 餾單元的工藝廢水以及來自廢液處理單元的部分回配清液。發(fā)酵單元的廢氣洗滌水和新鮮
水經(jīng)過發(fā)酵基質(zhì)制備單元的一級冷卻器以及閃蒸降溫罐產(chǎn)生的蒸汽進行預熱。傳統(tǒng)生產(chǎn)方 法的拌料水為新鮮水。
本發(fā)明的生物丁醇生產(chǎn)方法的設備,精餾單元包括醪塔、乙丙塔、丁醇塔、丙酮塔、 脫酸塔和乙醇塔,所述的精餾單元的乙丙塔、丁醇塔、丙酮塔、脫醛塔和乙醇塔采用填料 結(jié)構(gòu)或板式和填料的復合結(jié)構(gòu)。
傳統(tǒng)的生物丁醇生產(chǎn)方法,精餾單元包括醪塔、乙丙塔、丁醇塔、丙酮塔、脫醛塔和 乙醇塔,成熟醪進料至醪塔,醪塔塔頂采出物料送至乙丙塔精制,當生產(chǎn)規(guī)模較大, 一臺 醪塔無法操作時,釆用多臺醪塔并聯(lián)的方式進料,從而降低單個醪塔的處理量,但每臺醪 塔的功能完全相同。
本發(fā)明的生物丁醇生產(chǎn)方法,所述的一醪塔、二醪塔的進料以串聯(lián)方式相連; 一醪塔 與二醪塔的出料以并聯(lián)方式相連。 一醪塔、二醪塔為功能不同的兩個塔,并非傳統(tǒng)工藝中 的兩臺醪塔。同時一醪塔塔頂物料蒸汽為二醪塔再沸器加熱介質(zhì),實現(xiàn)一醪塔與二醪塔的 差壓熱耦合,大幅度降低生物丁醇生產(chǎn)中精餾單元的能耗。采用本發(fā)明的生物丁醇生產(chǎn)方法及設備,丁醇產(chǎn)品滿足丁醇產(chǎn)品國標GB/T6027-1998; 丙酮產(chǎn)品滿足丙酮產(chǎn)品國標GB/T6026-1998,乙醇產(chǎn)品滿足乙醇產(chǎn)品國標GB/T394. 1-1994。 采用本發(fā)明的優(yōu)點在于精餾單元總?cè)軇┦章士蛇_到99%以上,每噸總?cè)軇┫男迈r蒸汽 5.5-7.5噸,大幅度降低生物丁醇生產(chǎn)裝置能耗,降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本,提高發(fā)酵法丙酮 丁醇產(chǎn)品的市場競爭力。
本發(fā)明的生物丁醇生產(chǎn)方法,生產(chǎn)方法及設備的具體生產(chǎn)過程說明如下 1.發(fā)酵基質(zhì)制備單元
發(fā)酵基質(zhì)制備生產(chǎn)過程參見圖l一發(fā)酵基質(zhì)制備單元流程圖。對于淀粉質(zhì)原料,首先 將原料清理脫雜,再進行粉碎。粉碎后的原料在粉漿罐中加拌料水制成粉漿,控制粉槳濃 度在5 10%。溫度為80'C 10(TC,拌料水為廢氣洗滌水、新鮮水、精餾單元的工藝廢 水、蒸發(fā)凝水以及來自廢液處理單元的部分回配清液。廢氣洗滌水和新鮮水經(jīng)過一級冷卻 器,以及閃蒸降溫罐產(chǎn)生的蒸汽進行預熱。預熱到8(TC 11(TC的工藝水被送至粉漿罐進 行拌料操作。利用閃蒸降溫罐產(chǎn)生的蒸汽對拌料水進行預熱,可以降低粉漿噴射器蒸煮升 溫的蒸汽消耗。
傳統(tǒng)的丙酮丁醇生產(chǎn)工藝,由于工藝廢水沒有合理的利用和加熱方案,在粉漿罐中不 得不添加大量的新鮮水,滿足拌料要求,加大了丙酮丁醇生產(chǎn)過程的污水處理量和排放量, 同時粉漿升溫也消耗大量的新鮮蒸汽,生產(chǎn)噸總?cè)軇┰诎l(fā)酵基質(zhì)制備單元的新鮮蒸汽消耗 約4. 5噸。
本發(fā)明由于采用廢氣洗滌塔的洗滌水、精餾單元的廢水、蒸發(fā)凝水以及來自廢液處理 單元的部分回配清液的拌料方案,并利用閃蒸降溫罐產(chǎn)生的蒸汽對工藝水進行預熱,使拌 料水加熱到設計溫度可以不消耗新鮮蒸汽,同時減少了丙酮丁醇生產(chǎn)過程中新鮮工藝水的 消耗量,生產(chǎn)噸總?cè)軇┰诎l(fā)酵基質(zhì)制備單元的新鮮蒸汽消耗小于3噸。 '
粉漿罐內(nèi)的粉漿經(jīng)粉漿泵送至噴射加熱器,噴射加熱器通過控制水蒸氣的量控制物料 加熱溫度,噴射器出口物料溫度控制到10(TC 14(rC,粉漿溫度升高到設定的溫度后,送 至維持罐中停留5 60分鐘后,物料進入到閃蒸降溫罐,通過壓力控制蒸煮罐的溫度為100 'C 12(TC,閃蒸汽通過管線送至工藝水罐預熱拌料水,料液在蒸煮罐內(nèi)停留30 240分 鐘進行蒸煮操作。
完成蒸煮操作的醪液通過兩級冷卻將溫度降至35 4(TC。第一級冷卻介質(zhì)為作為拌料 水的來自發(fā)酵工段的廢氣洗滌塔的洗滌水及一次水,該拌料水通過換熱,溫度升高后,送 至工藝水罐。第二級冷卻介質(zhì)為溫度低于發(fā)酵溫度的冷卻水。冷卻后的醪液部分送入接種 罐,部分送至發(fā)酵罐。
本發(fā)明將來自發(fā)酵單元的廢氣洗滌塔的洗滌水和新鮮水通過一級冷卻器冷卻醪液。提 高了拌料水的進料溫度,降低了粉漿蒸煮操作的蒸汽消耗。傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝,通常全部采 用循環(huán)冷卻水冷卻醪液,用新鮮蒸汽加熱粉漿,增加了丙酮丁醇的生產(chǎn)成本。 2.發(fā)酵單元
生物丁醇發(fā)酵生產(chǎn)過程參見圖2 —發(fā)酵單元流程圖。生物丁醇發(fā)酵單元采用的操作方
6式為連續(xù),或半連續(xù),或間歇,整個系統(tǒng)主要由多個發(fā)酵罐、醪液儲罐和廢氣洗滌塔等組 成。
將丙酮丁醇菌種逐級擴大培養(yǎng)到一定量送至發(fā)酵罐,實現(xiàn)丙酮丁醇的發(fā)酵操作。發(fā)酵 過程發(fā)酵體系溫度控制在35-4(TC,發(fā)酵周期在45 70 h左右,得到總?cè)軇舛葹?. 5 2.5%的發(fā)酵醪。發(fā)酵醪中除含有大量的水、丙酮、丁醇和乙醇以外,還含有乙醛、丙烯 醛和異戊醇等雜質(zhì),發(fā)酵罐通過低于發(fā)酵溫度的冷卻水和換熱器實現(xiàn)操作溫度控制,成熟 醪送至精餾單元精制。
原料糖蜜經(jīng)沉淀除渣,送入預處理罐,加水稀釋至糖濃度為6.8%,加酸調(diào)解pH值為 弱酸性,直接通入蒸汽在120-14(TC進行殺菌處理,然后冷卻至35'C進入發(fā)酵罐進行發(fā)酵 操作,發(fā)酵過程同于淀粉發(fā)酵過程。 3.精餾單元
生物丁醇精餾生產(chǎn)過程參見圖3—丙酮丁醇精餾單元流程圖,來自發(fā)酵單元的成熟醪在 精餾單元經(jīng)過精餾得到丁醇、丙酮和乙醇產(chǎn)品。
本發(fā)明的精餾單元包括醪塔、乙丙塔、丁醇塔、丙酮塔、脫醛塔和乙醇塔,本發(fā)明依 據(jù)丙酮、丁醇和乙醇產(chǎn)品的精餾工藝特性,對乙丙塔、丁醇塔、丙酮塔、脫醛塔和乙醇塔
采用填料,或板式和填料的復合結(jié)構(gòu)
為了降低精餾能耗將醪塔變?yōu)橐货菜投菜蓚€塔;將脫醛塔分為兩個一醛塔和二 醛塔,實現(xiàn)丙酮產(chǎn)品的精制,簡化操作過程。
本發(fā)明的生物丁醇生產(chǎn)方法,所述的精餾單元是通過下述方案實現(xiàn)的。成熟醪進料送 至一醪塔, 一醪塔側(cè)采進入二醪塔,二醪塔塔頂物料蒸汽作為一醪塔再沸器的加熱介質(zhì)實 現(xiàn)兩醪塔的差壓熱耦合。成熟醪在醪塔內(nèi)脫除水、有機酸和重組分雜質(zhì)。'一醪塔和二醪塔 頂采出的含水30~80%的粗溶劑一并送至乙丙塔進一歩精制,塔釜采出的廢醪液送至廢醪液 處理單元。醪塔采用間接蒸汽加熱,大大減少廢水的排放;乙丙塔塔頂采出的丙酮、乙醇 和水的混合物經(jīng)冷凝后進入丙酮塔,塔釜采出物料經(jīng)冷卻后送至分相器,分相器富集丁醇 的油相經(jīng)醇相接收罐送至一丁醇塔,分相器水層經(jīng)水相接收罐送至一醪塔或二醪塔回收丁 醇,分相器溫度控制在20-45°C; —丁醇塔塔塔頂物料蒸汽直接進入乙丙塔,一丁醇塔側(cè) 線采出粗丁醇進入二丁醇塔精制,塔釜排出丁醇油餾股送至丁醇油回收塔;二丁醇塔塔頂 物料蒸汽排雜后全回流或部分回流部分返回醇相接收罐,塔釜物料排出去丁醇油回收塔或 一丁醇塔,二丁醇塔側(cè)線采出丁醇產(chǎn)品;丙酮塔塔頂物料蒸汽經(jīng)冷凝后送至一酵塔,塔釜 采出乙醇富集餾股,送至乙醇塔精制; 一醛塔接受丙酮塔來的粗丙酮,塔頂物料蒸汽經(jīng)冷 凝后或返回乙丙塔或返回丙酮塔或排雜后全回流,塔釜物料送至二醛塔精制;二醛塔塔頂 物料蒸汽經(jīng)冷凝后或返回乙丙塔或返回丙酮塔或排雜后全回流,塔釜物料送至乙丙塔或二 醪塔或丙酮塔,二醛塔側(cè)線采出丙酮產(chǎn)品;乙醇塔塔頂物料蒸汽經(jīng)冷凝后送至丙酮塔或送 至乙丙塔,側(cè)線采出乙醇產(chǎn)品,乙醇塔釜物料返回乙丙塔。 4.廢醪液處理單元
生物丁醇生產(chǎn)廢醪液處理過程參圖4 —廢醪液處理單元流程圖。廢醪液處理單元包括離心分離、多效蒸發(fā)和濕糟干燥過程。
來自精餾單元的廢醪液經(jīng)過固液分離裝置實現(xiàn)液固分離,分離后的濕糟送至干燥裝置
干燥,干燥機產(chǎn)生的干糟一DDGS,可根據(jù)用戶的要求,直接包裝出售,也可以進行造粒, 以顆粒形式出售。干燥機產(chǎn)生的二次蒸汽引入蒸發(fā)濃縮工段,作為多效蒸發(fā)熱源;分離后 的清液的0 50%部分送至發(fā)酵基質(zhì)制備單元回配,剩余部分進行多效蒸發(fā)濃縮,濃漿與 濕糟一起進行干燥,蒸發(fā)凝水依據(jù)原料不同全部或部分回配用于發(fā)酵基質(zhì)制備。多效蒸發(fā)裝 置采用機械蒸發(fā)再壓縮MVR技術(shù)增壓強化,可大幅降低蒸汽消耗。
本發(fā)明可有效降低生物丁醇生產(chǎn)過程中物耗和能耗,減少生產(chǎn)過程中污水排放量,提 高生物丁醇產(chǎn)品的市場競爭力
圖l:發(fā)酵基質(zhì)制備單元流程示意圖2:發(fā)酵單元流程示意圖3:精餾單元流程示意圖4:廢醪液處理單元流程示意圖。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖和具體實施例進一歩說明本發(fā)明的實施過程。 實施例1:
以淀粉質(zhì)原料如玉米、小麥、高粱、水稻、紅薯、木薯等為原料,或以糖質(zhì)原料如甘 蔗、糖蜜、菊芋等為原料,采用圖l、圖2、圖3和圖4所示的生產(chǎn)方法進行丁醇溶劑的 生產(chǎn)。本實施例以玉米為原料生產(chǎn)丙酮、丁醇,以其他原料生產(chǎn)丙酮丁醇的工藝過程大致 相同。
將淀粉含量為64%的玉米原料,連續(xù)清理脫雜后粉碎。粉碎后的原料在粉漿罐加拌料 水制成粉漿,控制粉漿濃度為8%。溫度約為9(TC,拌料水為廢氣洗滌水、新鮮水、蒸發(fā) 凝水、精餾單元的廢水以及來自廢液處理單元的部分回配清液。廢氣洗滌水和新鮮水經(jīng)過 一級冷卻器以及閃蒸降溫罐產(chǎn)生的蒸汽進行預熱,預熱溫度IO(TC的工藝水送至粉漿罐進 行拌料操作。
粉漿罐內(nèi)的粉漿經(jīng)粉漿泵送至噴射加熱器,噴射器通過控制水蒸氣的量控制物料加熱 溫度,噴射器出口物料溫度控制到13(TC,粉漿溫度升高到設定的溫度后,送至維持罐中 停留20分鐘后,物料進入到閃蒸降溫罐,通過壓力控制蒸煮的溫度為Il(TC,閃蒸汽通過 管線送至工藝水罐預熱拌料水。料液在蒸煮罐內(nèi)停留80分鐘進行蒸煮操作。
完成蒸煮操作的醪液通過兩級冷卻將溫度降至38°C。第一級冷卻介質(zhì)為作為拌料水的 來自發(fā)酵工段的廢氣洗滌塔的洗滌水及一次水,該拌料水通過換熱,溫度升高至8(TC,送 至工藝水罐。第二級冷卻介質(zhì)為溫度低于發(fā)酵溫度的冷卻水。冷卻后的醪液部分送入接種 罐,部分送至發(fā)酵罐。發(fā)酵基質(zhì)制備單元的新鮮蒸汽消耗約3.7噸。生物丁醇發(fā)酵單元采用的操作方式為連續(xù),整個系統(tǒng)主要由6個發(fā)酵罐、l個醪液儲 罐和1個廢氣洗滌塔等設備組成。
將丙酮丁醇菌種逐級擴大培養(yǎng)到一定量送至發(fā)酵罐,實現(xiàn)丙酮丁醇的發(fā)酵操作。發(fā)酵 過程發(fā)酵體系溫度控制在38°C,發(fā)酵周期在55 h左右,得到總?cè)軇舛?%的發(fā)酵醪, 發(fā)酵罐通過低于發(fā)酵溫度的冷卻水和換熱器實現(xiàn)操作溫度控制。成熟醪送至精餾單元精 制。
來自發(fā)酵單元的成熟醪進料送至一醪塔, 一醪塔的側(cè)采進入二醪塔,二醪塔塔頂物料 蒸汽作為一醪塔再沸器的加熱介質(zhì)實現(xiàn)兩醪塔的差壓熱耦合。 一醪塔塔頂采出的含水 -30~80%的粗溶劑送至乙丙塔進一歩精制,塔釜采出的廢醪液送至廢醪液處理單元;二醪塔 頂采出的含水30~80%的粗溶劑也送至乙丙塔進一歩精制,塔釜采出的廢醪液也送至廢醪液 處理單元;乙丙塔塔頂采出的丙酮、乙醇和水的混合物送經(jīng)冷凝后進入丙酮塔,塔釜采出 物料經(jīng)冷卻后送至分相器,分相器富集丁醇的油相送至一丁醇塔,分相器水層送至一醪塔 回收丁醇,分相器溫度控制在20-45°C; —丁醇塔塔塔頂物料蒸汽直接進入乙丙塔,一丁 醇塔側(cè)線采出粗丁醇進入二丁醇塔精制,塔釜排出丁醇油餾股送至丁醇油回收塔;二丁醇 塔塔頂物料蒸汽經(jīng)冷凝后返回乙丙塔,塔釜物料排出去丁醇油回收塔或一丁醇塔,二丁醇 塔側(cè)線采出丁醇產(chǎn)品,丁醇產(chǎn)品滿足丁醇產(chǎn)品國標GB/T6027- 1998;丙酮塔塔頂物料蒸汽 經(jīng)冷凝后送至脫酵塔,塔釜采出乙醇富集餾股,送至乙醇塔精制;脫醛塔接受丙酮塔來的 粗丙酮,塔頂物料蒸汽經(jīng)冷凝后部分回流部分返回乙丙塔,塔釜物料送至乙丙塔,脫酵塔 中部側(cè)線采出丙酮產(chǎn)品,丙酮產(chǎn)品滿足丙酮產(chǎn)品國標GB/T6026- 1998;乙醇塔塔頂物料蒸 汽經(jīng)冷凝后送至丙酮塔或送至乙丙塔,側(cè)線采出乙醇產(chǎn)品,乙醇塔釜物料返回乙丙塔,乙 醇產(chǎn)品滿足乙醇產(chǎn)品國標GB/T394. 1-1994???cè)軇┑纳a(chǎn)量為8. 75噸/小時,精餾單元總 溶劑收率提高達到99. 2%,每噸總?cè)軇┫男迈r蒸汽7. 5噸。
精餾單元的操作條件 一醪塔的操作壓力為絕對壓力0. 005-0. 4MPa, 二醪塔的操作壓 力為絕對壓力0.02-0.6MPa,乙丙塔的操作壓力為絕對壓力0. 01-0. 5MPa, 一丁塔的操作 壓力為絕對壓力0. 015-0. 55MPa, 二丁塔的操作壓力為絕對壓力0. 025-0. 65MPa,丙酮塔 的操作壓力為絕對壓力0. 01-0. 4MPa, 一醛塔的操作壓力為絕對壓力0. 004-0. 5MPa, 二醛 塔的操作壓力為絕對壓力0. 004-0. 45MPa,乙醇塔的操作壓力為絕對壓力0. 01-0. 5MPa。
來自精餾單元的廢醪液經(jīng)過固液分離裝置實現(xiàn)液固分離,分離后的濕糟送至干燥裝置 干燥,干燥機產(chǎn)生的干糟一DDGS,進行造粒,以顆粒形式出售。干燥機產(chǎn)生的二次蒸汽引 入蒸發(fā)濃縮工段,作為多效蒸發(fā)熱源;分離后的清液的20%送至發(fā)酵基質(zhì)制備單元回配, 剩余部分進行多效蒸發(fā)濃縮,濃漿與濕糟一起進行干燥,蒸發(fā)凝水全部回配用于發(fā)酵基質(zhì) 制備。多效蒸發(fā)裝置采用機械蒸發(fā)再壓縮技術(shù)(MVR)增壓強化,可大幅降低蒸汽消耗。 實施例2:
以淀粉質(zhì)原料如玉米、小麥、高粱、水稻、紅薯、木薯等為原料,或以糖質(zhì)原料如甘 庶、糖蜜、菊芋等為原料,采用圖1、圖2、圖3和圖4所示的生產(chǎn)方法進行丁醇溶劑的 生產(chǎn)。本實施例以玉米為原料生產(chǎn)丙酮、丁醇,以其他原料生產(chǎn)丙酮丁醇的工藝過程大致相同。
發(fā)酵基質(zhì)制備單元、發(fā)酵單元及廢醪液處理單元的實施過程與實施例1相同。 來自發(fā)酵單元的成熟醪進料送至一醪塔, 一醪塔的側(cè)采進入二醪塔,二醪塔塔頂物料
蒸汽作為一醪塔再沸器的加熱介質(zhì)實現(xiàn)兩醪塔的差壓熱耦合。 一醪塔塔頂采出的含水 30 80%的粗溶劑送至乙丙塔進一步精制,塔釜采出的廢醪液送至廢醪液處理單元;二醪塔 頂采出的含水30 80%的粗溶劑也送至乙丙塔進一歩精制,塔釜采出的廢醪液也送至廢醪液 處理單元;乙丙塔塔頂采出的丙酮、乙醇和水的混合物送經(jīng)冷凝后進入丙酮塔,塔釜采出 物料經(jīng)冷卻后送至分相器,分相器富集丁醇的油相經(jīng)醇相接收罐送至一丁醇塔,分相器水 層經(jīng)水相接收罐送至二醪塔回收丁醇,分相器溫度控制在20-45'C; —丁醇塔塔塔頂物料
蒸汽直接進入乙丙塔,一丁醇塔側(cè)線采出粗丁醇進入二丁醇塔精制,塔釜排出丁醇油餾股
送至丁醇油回收塔;二丁醇塔塔頂物料排雜后全回流,塔釜物料排出去丁醇油回收塔或一 丁醇塔,二丁醇塔側(cè)線采出丁醇產(chǎn)品,丁醇產(chǎn)品滿足丁醇產(chǎn)品國標GB/T6027- 1998;丙酮 塔塔頂物料蒸汽經(jīng)冷凝后送至一酸塔,塔釜采出乙醇富集餾股,送至乙醇塔精制; 一醛塔
接受丙酮塔來的粗丙酮,塔頂物料蒸汽經(jīng)冷凝后返回丙酮塔,塔釜物料送至二醛塔精制; 二醛塔塔頂物料蒸汽經(jīng)冷凝后返回丙酮塔,塔釜物料送至丙酮塔,二醛塔側(cè)線采出丙酮產(chǎn) 品,丙酮產(chǎn)品滿足丙酮產(chǎn)品國標GB/T6026- 1998;乙醇塔塔頂物料蒸汽經(jīng)冷凝后送至丙酮 塔或送至乙丙塔,側(cè)線采出乙醇產(chǎn)品,乙醇塔釜物料返回乙丙塔,乙醇產(chǎn)品滿足乙醇產(chǎn)品 國標GB/T394. 1-1994???cè)軇┑纳a(chǎn)量為7. 5噸/小時,精餾單元總?cè)軇┦章侍岣哌_到99. 5 %,'每噸總?cè)軇┫男迈r蒸汽5. 5噸。
精餾單元的乙丙塔,一丁醇塔、二丁醇塔、丙酮塔、 一醛塔、二醛塔及乙醇塔采用采 用填料結(jié)構(gòu)。
精餾單元的操作條件 一醪塔的操作壓力為絕對壓力0. 005-0. 4MPa, 二醪塔的操作壓 力為絕對壓力0.02-0.6MPa,乙丙塔的操作壓力為絕對壓力0. 01-0. 5MPa, 一丁塔的操作 壓力為絕對壓力0. 015-0. 55MPa, 二丁塔的操作壓力為絕對壓力0. 025-0. 65MPa,丙酮塔 的操作壓力為絕對壓力0. 01-0. 4MPa, 一醛塔的操作壓力為絕對壓力0. 004-0. 5MPa, 二醛 塔的操作壓力為絕對壓力0. 004-0. 45MPa,乙醇塔的操作壓力為絕對壓力0. 01-0. 5MPa。
實施例3:
以淀粉質(zhì)原料如玉米、小麥、高粱、水稻、紅薯、木薯等為原料,或以糖質(zhì)原料如甘
蔗、糖蜜、菊芋等為原料,采用圖1、圖2、圖3和圖4所示的生產(chǎn)方法進行丁醇溶劑的 生產(chǎn)。本實施例以玉米為原料生產(chǎn)丙酮、丁醇,以其他原料生產(chǎn)丙酮丁醇的工藝過程大致 相同。
發(fā)酵基質(zhì)制備單元、發(fā)酵單元及廢醪液處理單元的實施過程與實施例1相同。 精餾單元與實施例2基本相同,其不同點如下分相器水層經(jīng)水相接收罐送至一醪塔 回收丁醇;二丁醇塔塔頂物料部分回流部分返回醇相接收罐; 一醛塔接受丙酮塔來的粗丙 酮,塔頂物料排雜后全回流,塔釜物料送至二醛塔精制;二醛塔塔頂物料蒸汽經(jīng)冷凝后返 回乙丙塔,塔釜物料送至乙丙塔,二醛塔側(cè)線采出丙酮產(chǎn)品。總?cè)軇┑纳a(chǎn)量為7.5噸/小時,精餾單元總?cè)軇┦章侍岣哌_到99.3%,每噸總?cè)軇┫男迈r蒸汽6.5噸。
精餾單元的乙丙塔,一丁醇塔、二丁醇塔、丙酮塔、 一醛塔、二醛塔及乙醇塔采用采 用板式和填料的復合結(jié)構(gòu)。
實施例4:
以淀粉質(zhì)原料如玉米、小麥、高粱、水稻、紅薯、木薯等為原料,或以糖質(zhì)原料如甘
蔗、糖蜜、菊芋等為原料,采用圖1、圖2、圖3和圖4所示的生產(chǎn)方法進行丁醇溶劑的 生產(chǎn)。本實施例以玉米為原料生產(chǎn)丙酮、丁醇,以其他原料生產(chǎn)丙酮丁醇的工藝過程大致 相同。
發(fā)酵基質(zhì)制備單元、發(fā)酵單元及廢醪液處理單元的實施過程與實施例1相同。 精餾單元與實施例2基本相同,其不同點如下 一醛塔接受丙酮塔來的粗丙酮,塔頂
物料返回乙丙塔,塔釜物料送至二醛塔精制;二醛塔塔頂物料排雜后全回流,塔釜物料送
至二醪塔,二醛塔側(cè)線采出丙酮產(chǎn)品???cè)軇┑纳a(chǎn)量為7.5噸/小時,精餾單元總?cè)軇?br>
收率提高達到99. 6%,每噸總?cè)軇┫男迈r蒸汽6. 8噸。
精餾單元的乙丙塔,一丁醇塔、二丁醇塔、丙酮塔、 一醛塔、二醛塔和乙醇塔采用采
用板式和填料的復合結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明公開和提出的生物丁醇的生產(chǎn)方法及設備,本領(lǐng)域技術(shù)人員可通過借鑒本文內(nèi) 容,適當改變原料、工藝參數(shù)、結(jié)構(gòu)設計等環(huán)節(jié)實現(xiàn)。本發(fā)明的方法與技術(shù)已通過較佳實 施例子進行了描述,相關(guān)技術(shù)人員明顯能在不脫離本發(fā)明內(nèi)容、精神和范圍內(nèi)對本文所述 的方法和技術(shù)進行改動或適當變更與組合,來實現(xiàn)本發(fā)明技術(shù)。特別需要指出的是,所有 相類似的替換和改動對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的,他們都被視為包括在本發(fā)明精 神、范圍和內(nèi)容中。
1權(quán)利要求
1. 一種生物丁醇生產(chǎn)方法,包括發(fā)酵基質(zhì)制備、發(fā)酵、溶劑精餾和廢醪液處理四個生產(chǎn)單元,精餾單元包括醪塔、乙丙塔、丁醇塔、丙酮塔、脫醛塔和乙醇塔;其特征是精餾單元的工藝流程如下成熟醪進料送至一醪塔,一醪塔側(cè)采進入二醪塔,一醪塔和二醪塔頂采出的含水30~80%的粗溶劑一并送至乙丙塔進一步精制;物料經(jīng)乙丙塔得粗丁醇和丙酮、乙醇、水的混合物;粗丁醇經(jīng)丁醇塔精制得丁醇成品;丙酮、乙醇、水的混合物經(jīng)丙酮塔得粗丙酮和粗乙醇;粗丙酮經(jīng)脫醛塔精制得丙酮成品;粗乙醇經(jīng)乙醇塔精制得乙醇成品。
2. 如權(quán)利要求1所述的生物丁醇生產(chǎn)方法,其特征為所述的一醪塔、二醪塔的進料以 串聯(lián)方式相連; 一醪塔與二醪塔的出料以并聯(lián)方式相連。
3. 如權(quán)利要求1所述的生物丁醇生產(chǎn)方法,其特征為所述的乙丙塔塔釜采出物料經(jīng)冷 卻后送至分相器,分相器富集丁醇的油相部分經(jīng)醇相接受罐送至一丁醇塔,水層經(jīng) 水相接收罐送至二醪塔。
4. 如權(quán)利要求1所述的生物丁醇生產(chǎn)方法,其特征是所述的丁醇塔分為一丁醇塔和二 丁醇塔,二丁醇塔側(cè)線采出丁醇成品,二丁醇塔塔頂物料排雜后全回流或部分回流 部分返回醇相接收罐。
5. 如權(quán)利要求1所述的生物丁醇生產(chǎn)方法,其特征在于所述的脫酸塔分為一醛塔和二 醛塔, 一醛塔塔釜物料送至二醛塔,二醛塔側(cè)線采出丙酮成品; 一醛塔塔頂物料排 雜后全回流或返回丙酮塔或返回乙丙塔,二酸塔塔頂物料排雜后全回流或返回丙酮 塔或返回乙丙塔,二醛塔塔釜物料返回丙酮塔或二醪塔或乙丙塔。
6. 如權(quán)利要求1所述的生物丁醇生產(chǎn)方法,其特征是所述的溶劑精餾單元的一醪塔的 操作壓力為絕對壓力0.005-0.4MPa, 二醪塔的操作壓力為絕對壓力0.02-0.6MPa, 乙丙塔的操作壓力為絕對壓力0.01-0.5MPa, 一丁塔的操作壓力為絕對壓力 0.015-0.55MPa, 二丁塔的操作壓力為絕對壓力0.025-0.65MPa,丙酮塔的操作壓力 為絕對壓力0.01-0.4MPa, 一醛塔的操作壓力為絕對壓力0.004-0.5MPa, 二醛塔的 操作壓力為絕對壓力0.004-0.45MPa,乙醇塔的操作壓力為絕對壓力0.01-0.5MPa。
7. 如權(quán)利要求1所述的生物丁醇生產(chǎn)方法,其特征是所述的發(fā)酵單元的廢氣洗滌水和 新鮮水經(jīng)過發(fā)酵基質(zhì)制備單元的一級冷卻器,以及閃蒸降溫罐產(chǎn)生的蒸汽進行預 熱。
8. 如權(quán)利要求1所述的生物丁醇生產(chǎn)方法,其特征是所述的廢醪液處理單元采用機械 蒸發(fā)再壓縮技術(shù)。
9. 如權(quán)利要求1所述的生物丁醇生產(chǎn)方法,其特征是所述的發(fā)酵基質(zhì)制備單元采用的 拌料水包括廢氣洗滌水、新鮮水、蒸發(fā)凝水、溶劑精餾單元的工藝廢水以及來自廢 液處理單元的部分回配清液。
10.權(quán)利要求1的生物丁醇生產(chǎn)方法的設備,精餾單元包括醪塔、乙丙塔、丁醇塔、丙 酮塔、脫醛塔和乙醇塔,其特征是乙丙塔、丁醇塔、丙酮塔、脫醛塔和乙醇塔采用 填料結(jié)構(gòu)或板式和填料的復合結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種生物丁醇的生產(chǎn)方法及設備。包括發(fā)酵基質(zhì)制備、發(fā)酵、溶劑精餾和廢醪液處理四個生產(chǎn)單元,精餾單元包括醪塔、乙丙塔、丁醇塔、丙酮塔、脫醛塔及乙醇塔;其中精餾單元的工藝流程如下成熟醪進料送至一醪塔,一醪塔側(cè)采進入二醪塔,一醪塔和二醪塔頂采出的含水30~80%的粗溶劑一并送至乙丙塔進一步精制;物料經(jīng)乙丙塔得粗丁醇及丙酮、乙醇、水的混合物;粗丁醇經(jīng)丁醇塔精制得丁醇成品;丙酮、乙醇、水的混合物經(jīng)丙酮塔得粗丙酮及粗乙醇;粗丙酮經(jīng)脫醛塔精制得丙酮成品;粗乙醇經(jīng)乙醇塔精制得乙醇成品。本發(fā)明可有效降低生物丁醇生產(chǎn)過程中物耗和能耗,減少生產(chǎn)過程中污水排放量,提高生物丁醇產(chǎn)品的市場競爭力。
文檔編號C07C29/74GK101497555SQ20081015463
公開日2009年8月5日 申請日期2008年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月29日
發(fā)明者呂惠生, 張志強, 張敏華, 李永輝, 歐陽勝利, 董秀芹, 錢勝華, 陶敏莉 申請人:天津大學