專利名稱：燃料乙醇的生產(chǎn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于燃料乙醇加工設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用超重力和超聲波 技術(shù)生產(chǎn)燃料乙醇的裝置。
背景技術(shù)：
為了維持經(jīng)濟可 持續(xù)發(fā)展對能源的需求，利用生物能源替代石化燃料油，促進能 源消費結(jié)構(gòu)從單一化向多元化轉(zhuǎn)變，成為目前國際上開發(fā)新能源的大趨勢。生物能源主要 有燃料乙醇、生物柴油、沼氣和氫氣等，其中以燃料乙醇的研究與生產(chǎn)最為引人注目。木質(zhì) 纖維素轉(zhuǎn)化為燃料乙醇分兩步進行木質(zhì)纖維素水解和水解后糖化發(fā)酵，且水解過程是關(guān) 鍵。木質(zhì)纖維素的水解方法主要有濃酸水解、稀酸水解和生物酶水解。濃酸水解反應(yīng)條件 溫和、能耗低、速度快、糖化率高，但濃酸腐蝕性強，回收處理工藝復(fù)雜，成本高。稀酸水解 不需要回收酸，直接中和就可以滿足需求，但其反應(yīng)溫度和壓強比較高，對設(shè)備要求高，水 解物易發(fā)生二次分解。生物酶水解包括木質(zhì)纖維素預(yù)處理和酶水解兩部分，且木質(zhì)纖維 素預(yù)處理是生物酶水解的關(guān)鍵?，F(xiàn)有生物酶水解技術(shù)其木質(zhì)纖維素預(yù)處理復(fù)雜、能耗高， 且水解酶價格高，不易回收，耐受性差，水解周期長。針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，中國專利CN 200910094892. 5和CN 200910094892. 4提供一種快速、低成本水解木質(zhì)纖維素的新方法。 以超聲波或微波輻射協(xié)同固體酸堿催化劑水解木質(zhì)纖維素，可大大縮短反應(yīng)時間，降低能 耗。固體催化劑可重復(fù)使用，易從水溶液分離，機械強度高，耐受性強，且有一定的選擇性， 催化水解產(chǎn)物相對單一，水解效率高，具有良好的市場應(yīng)用前景。但目前還沒有與之配套的 規(guī)模化生產(chǎn)設(shè)備。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，利用超重力和 超聲波技術(shù)進行木質(zhì)纖維素水解和糖化發(fā)酵的燃料乙醇生產(chǎn)裝置。本實用新型的目的通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)。一種燃料乙醇的生產(chǎn)裝置，包括木質(zhì)纖維素勻漿液存貯罐、無機鹽溶液存貯罐、超 聲波反應(yīng)器、超聲波微生物反應(yīng)器和燃料乙醇精餾塔；木質(zhì)纖維素勻漿液存貯罐和無機鹽 溶液存貯罐分別通過管道與超聲波反應(yīng)器頂部的的旋轉(zhuǎn)式均分器相連通，超聲波反應(yīng)器內(nèi) 同軸設(shè)置旋轉(zhuǎn)床轉(zhuǎn)子，超聲波反應(yīng)器的出料端通過管道與超聲波微生物反應(yīng)器、燃料乙醇 精餾塔順序相連。所述的管道上設(shè)置有污泥泵和流量計。本實用新型采用超聲波輻射技術(shù)，可顯著提高反應(yīng)速率，縮短反應(yīng)時間，降低能 耗；超重力作用強化物料之間的相對速度和相互接觸，從而實現(xiàn)高效的傳質(zhì)傳熱過程和化 學(xué)反應(yīng)過程，降低生產(chǎn)成本；所用固體催化劑可重復(fù)使用，選擇性高，水解產(chǎn)物和糖化產(chǎn)物 相對單一，有很好的市場應(yīng)用前景。
圖1為本實用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為旋轉(zhuǎn)床轉(zhuǎn)子的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為旋轉(zhuǎn)床轉(zhuǎn)子中螺旋擋板的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、木質(zhì)纖維素勻漿液存貯罐，2、無機鹽溶液存貯罐，3、槳式攪拌器，4、污泥泵，5、流量計，6、木質(zhì)纖維素勻漿液出料管，7、無機鹽溶液出料管，8、旋轉(zhuǎn)式均分器，9、超聲 波反應(yīng)器，10、旋轉(zhuǎn)床轉(zhuǎn)子，11、列管式通道反應(yīng)器，12、加熱器，13、螺旋式擋板，14、冷卻裝 置，15、減壓閥，16、超聲波微生物反應(yīng)器和17、燃料乙醇精餾塔。
具體實施方式
如圖1所示，燃料乙醇的生產(chǎn)裝置包括木質(zhì)纖維素勻漿液存貯罐(1)、無機鹽溶 液存貯罐(2)、超聲波反應(yīng)器(9)、超聲波微生物反應(yīng)器(16)和燃料乙醇精餾塔(17)。超 聲波反應(yīng)器(9)內(nèi)同軸設(shè)置旋轉(zhuǎn)床轉(zhuǎn)子(10)，超聲波反應(yīng)器(9)頂部設(shè)置有旋轉(zhuǎn)式均分器 (8)。木質(zhì)纖維素勻漿液存貯罐(1)中設(shè)有槳式攪拌器(3)，木質(zhì)纖維素勻漿液存貯罐(1) 底部出料口通過出料管(6)和旋轉(zhuǎn)式均分器(8)連通。無機鹽溶液存貯罐(2)底部出料口 通過出料管(7)和旋轉(zhuǎn)式均分器(8)連通。木質(zhì)纖維素勻漿液出料管(6)和無機鹽溶液出 料管(7)上分別設(shè)置有污泥泵(4)和流量計(5)。超聲波反應(yīng)器(9)通過管道與超聲波微 生物反應(yīng)器(16)相通，在管道上靠近超聲波反應(yīng)器(9)的一端設(shè)有冷卻裝置(14)和減壓 閥(15)，管道上還設(shè)置有污泥泵和流量計。超聲波微生物反應(yīng)器(16)通過管道與燃料乙醇 精餾塔(17)相連接。如圖2，圖3，圖4所示，旋轉(zhuǎn)床轉(zhuǎn)子(10)內(nèi)置于超聲波反應(yīng)器(9)中，旋轉(zhuǎn)床轉(zhuǎn)子 (10)由20 200個列管式通道反應(yīng)器(11)和位于轉(zhuǎn)子軸心處的加熱器(12)組成，列管式 通道反應(yīng)器(11)由螺母固定在旋轉(zhuǎn)床轉(zhuǎn)子(10)內(nèi)，可根據(jù)需要拆卸更換。列管式通道反 應(yīng)器(11)內(nèi)置螺旋式擋板(13)，螺旋式擋板(13) —端固定在列管式通道反應(yīng)器(11)內(nèi) 壁，螺旋式擋板(13)表面粘附固體酸堿催化劑。所述的加熱器(12)為內(nèi)加熱器，加熱速率10 60°C /min，溫控100 400°C。所述的超聲波微生物反應(yīng)器(16)內(nèi)置反應(yīng)列管，反應(yīng)列管數(shù)目10 100個，反應(yīng) 列管內(nèi)表面粘附固定化酶催化劑，列管可拆卸。應(yīng)用實例110wt%柳樹粉末勻漿液和0. 8wt % Na2CO3水溶液由污泥泵和流量計按體積比 1 10經(jīng)旋轉(zhuǎn)均分器進入超聲波反應(yīng)器，均分后的混合液進入旋轉(zhuǎn)床轉(zhuǎn)子的列管式反應(yīng)器 中，列管式反應(yīng)器數(shù)目50個，加熱器快速升溫，加熱速率10°C /min，溫控200°C，混合液在螺 旋式擋板中與固體酸堿催化劑接觸，快速催化水解反應(yīng)，水解液冷卻減壓后經(jīng)污泥泵和流 量計置于超聲波微生物反應(yīng)器中，反應(yīng)列管數(shù)目20個，水解液進入反應(yīng)列管與固定化酶催 化劑接觸，催化糖化反應(yīng)，反應(yīng)液經(jīng)燃料乙醇精餾塔精餾得燃料乙醇。應(yīng)用實例212wt%秸稈粉末勻漿液和NaOH水溶液由污泥泵和流量計按體積比1 15 經(jīng)旋轉(zhuǎn)均分器進入超聲波反應(yīng)器，均分后的混合液進入旋轉(zhuǎn)床轉(zhuǎn)子的列管式反應(yīng)器中，列 管式反應(yīng)器數(shù)目100個，加熱器快速升溫，加熱速率20°C /min，溫控180°C，混合液在螺旋式擋板中與固體酸堿催化劑接觸，快速催化水解反應(yīng)，水解液冷卻減壓后經(jīng)污泥泵和流量計置于超聲波微生物反應(yīng)器中，反應(yīng)列管數(shù)目60個，水解液進入反應(yīng)列管與固定化酶催化劑 接觸，催化糖化反應(yīng)，反應(yīng)液經(jīng)燃料乙醇精餾塔精餾得燃料乙醇。 應(yīng)用實例3 15wt %楊樹粉末勻漿液和0. 8wt % Na2CO3和1. 2wt % NaOH水溶液由污泥泵和流 量計按體積比1 8經(jīng)旋轉(zhuǎn)均分器進入超聲波反應(yīng)器，均分后的混合液進入旋轉(zhuǎn)床轉(zhuǎn)子 的列管式反應(yīng)器中，列管式反應(yīng)器數(shù)目150個，加熱器快速升溫，加熱速率15°C /min，溫控 150°C，混合液在螺旋式擋板中與固體酸堿催化劑接觸，快速催化水解反應(yīng)，水解液冷卻減 壓后經(jīng)污泥泵和流量計置于超聲波微生物反應(yīng)器中，反應(yīng)列管數(shù)目80個，水解液進入反應(yīng) 列管與固定化酶催化劑接觸，催化糖化反應(yīng)，反應(yīng)液經(jīng)燃料乙醇精餾塔精餾得燃料乙醇。
權(quán)利要求一種燃料乙醇的生產(chǎn)裝置，其特征在于包括木質(zhì)纖維素勻漿液存貯罐、無機鹽溶液存貯罐、超聲波反應(yīng)器、超聲波微生物反應(yīng)器和燃料乙醇精餾塔；木質(zhì)纖維素勻漿液存貯罐和無機鹽溶液存貯罐分別通過管道與超聲波反應(yīng)器頂部的的旋轉(zhuǎn)式均分器相連通，超聲波反應(yīng)器內(nèi)同軸設(shè)置旋轉(zhuǎn)床轉(zhuǎn)子，超聲波反應(yīng)器的出料端通過管道與超聲波微生物反應(yīng)器、燃料乙醇精餾塔順序相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料乙醇的生產(chǎn)裝置，其特征在于所述的旋轉(zhuǎn)床轉(zhuǎn)子由 20 200個列管式通道反應(yīng)器和位于轉(zhuǎn)子軸心處的加熱器組成，列管式通道反應(yīng)器與旋轉(zhuǎn) 床轉(zhuǎn)子通過螺栓固接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃料乙醇的生產(chǎn)裝置，其特征在于所述的列管式通道反應(yīng) 器內(nèi)置螺旋式擋板，螺旋式擋板的一端固定在列管式通道反應(yīng)器內(nèi)壁。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃料乙醇的生產(chǎn)裝置，其特征在于所述的螺旋式擋板表面 粘附固體酸堿催化劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料乙醇的生產(chǎn)裝置，其特征在于所述的管道上設(shè)置有污 泥泵和流量計。
專利摘要本實用新型公開了一種燃料乙醇的生產(chǎn)裝置，包括木質(zhì)纖維素勻漿液存貯罐、無機鹽溶液存貯罐、超聲波反應(yīng)器、超聲波微生物反應(yīng)器和燃料乙醇精餾塔；木質(zhì)纖維素勻漿液存貯罐和無機鹽溶液存貯罐分別通過管道與超聲波反應(yīng)器頂部的旋轉(zhuǎn)式均分器相連通，超聲波反應(yīng)器內(nèi)同軸設(shè)置旋轉(zhuǎn)床轉(zhuǎn)子，超聲波反應(yīng)器的出料端通過管道與超聲波微生物反應(yīng)器、燃料乙醇精餾塔順序相連。該裝置采用超聲波輻射技術(shù)，可顯著提高反應(yīng)速率，縮短反應(yīng)時間，降低能耗。超重力作用強化物料之間的相對速度和相互接觸，從而實現(xiàn)高效的傳質(zhì)傳熱過程和化學(xué)反應(yīng)過程，降低生產(chǎn)成本。所用固體催化劑可重復(fù)使用，選擇性高，水解產(chǎn)物和糖化產(chǎn)物相對單一，有很好的市場應(yīng)用前景。
文檔編號C12M1/40GK201567335SQ200920253718

公開日2010年9月1日 申請日期2009年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月18日
發(fā)明者張帆, 方真, 田霄, 鄧欣, 龍運多 申請人:中國科學(xué)院西雙版納熱帶植物園