太陽(yáng)能輔助的揮發(fā)性發(fā)酵產(chǎn)物的生產(chǎn)工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種從太陽(yáng)能輔助的揮發(fā)性發(fā)酵產(chǎn)物生產(chǎn)工藝中回收熱能的方法，包括：從太陽(yáng)能輔助的揮發(fā)性發(fā)酵產(chǎn)物生產(chǎn)設(shè)備中獲取揮發(fā)性發(fā)酵產(chǎn)物；以及利用熱能回收設(shè)備回收太陽(yáng)能輔助的揮發(fā)性發(fā)酵產(chǎn)物生產(chǎn)工藝中產(chǎn)生的熱能。揮發(fā)性發(fā)酵產(chǎn)物可以由自養(yǎng)型微生物產(chǎn)生，或通過(guò)發(fā)酵微生物發(fā)酵可發(fā)酵糖產(chǎn)生，所述的可發(fā)酵糖來(lái)源于一種或多種糖料作物、含淀粉類物質(zhì)和含木質(zhì)纖維素類物質(zhì)。
【專利說(shuō)明】太陽(yáng)能輔助的揮發(fā)性發(fā)酵產(chǎn)物的生產(chǎn)工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽(yáng)能輔助的(solar-assisted)揮發(fā)性發(fā)酵產(chǎn)物及其副產(chǎn)物的生產(chǎn)、加工和/或回收工藝，以及改善其工藝經(jīng)濟(jì)性的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]化石燃料成本的增加以及燃料需求的全球性增長(zhǎng)促使人們將市場(chǎng)轉(zhuǎn)移到開發(fā)和利用替代能源，以滿足如運(yùn)輸、加熱和發(fā)電等方面的能源需求。目前，用于交通行業(yè)最常見的生物燃料是燃料乙醇。目前制備燃料乙醇的主要原料是玉米(美國(guó))和甘蔗(巴西)，但是未來(lái)的優(yōu)選原料可能是生物質(zhì)纖維素。不管制備燃料乙醇的可發(fā)酵糖類是什么，每年制造生產(chǎn)50?100萬(wàn)加侖燃料乙醇的商業(yè)設(shè)備的資本支出(CAPEX)預(yù)計(jì)在100?200萬(wàn)美元。因此，由于制造新生產(chǎn)設(shè)備的資本支出很高，想要大幅增加燃料乙醇的產(chǎn)量，即使在大多數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家也存在很大的資金障礙。
[0003]丁醇是另一種替代燃料，可替代傳統(tǒng)的汽油。丁醇有許多優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗且环N能夠用于汽車的燃料，而且不需要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行任何改造，它還可以通過(guò)現(xiàn)有的燃料管道室輸送。此外，丁醇具有很高的能含量(每加侖丁醇的能含量為110，000Btu，每加侖乙醇的能含量為84，OOOBtu)，而每加侖汽油的能含量約為115，000Btu。丁醇的蒸發(fā)系數(shù)(evaporative)不到乙醇的六分之一,不到汽油的十三點(diǎn)五分之一。然而，在促進(jìn)丁醇作為替代燃料方面幾乎沒有作為，因?yàn)榕c乙醇相比，丁醇的產(chǎn)率和濃度歷來(lái)非常低。丁醇可以通過(guò)石油制備。但是，一直以來(lái)，丁醇是由玉米和糖蜜發(fā)酵工藝制備的，這種發(fā)酵工藝也產(chǎn)生了丙酮和乙醇，被稱為ABE(丙酮、丁醇、乙醇)發(fā)酵。隨著丁醇需求的增加，通過(guò)發(fā)酵制備的丁醇減少了，主要是因?yàn)槭蛢r(jià)格下跌到低于糖的價(jià)格。而且，比較ABE發(fā)酵產(chǎn)量和酵母乙醇發(fā)酵產(chǎn)量，一蒲式耳(bushel)玉米的酵母發(fā)酵工藝能夠產(chǎn)生2.5加侖濃度為10?20%的乙醇,而一蒲式耳(bushel)玉米的ABE發(fā)酵產(chǎn)生1.3加侖的丁醇、0.7加侖的丙酮和0.13加侖乙醇，丁醇的濃度只有I?2%。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中已有許多通過(guò)來(lái)源于淀粉類或木質(zhì)纖維素類物質(zhì)的糖發(fā)酵生產(chǎn)揮發(fā)性發(fā)酵產(chǎn)物(尤其是，例如乙醇和丁醇這樣的生物燃料產(chǎn)品)的工藝。通過(guò)發(fā)酵或其他方式生產(chǎn)生物燃料和其他的揮發(fā)性有機(jī)物的工藝通常涉及到回收步驟，其中在回收過(guò)程中可以利用需要回收化合物的揮發(fā)性?；厥者^(guò)程涉及到大量的能量輸入，這些能量輸入可能是整個(gè)生產(chǎn)工藝成本最高的部分。
[0005]酒糟(Distillers grains, DGs)是燃料乙醇生產(chǎn)的副產(chǎn)物。它們有悠久的被用于喂養(yǎng)牲畜的歷史，對(duì)于乙醇生產(chǎn)商和/或提供乙醇生產(chǎn)原料的農(nóng)民來(lái)說(shuō)，酒糟是一個(gè)額外的收入。但是，在發(fā)酵過(guò)程后加工這些酒糟的成本非常高。通常來(lái)說(shuō)，用于DGs脫水和干燥的能量是傳統(tǒng)乙醇生產(chǎn)過(guò)程中最大的能量輸入之一。迫切需要減少酒糟干燥和脫水過(guò)程中所需的能量。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)中已記載有太陽(yáng)能輔助的揮發(fā)性物質(zhì)的生產(chǎn)和回收方法，例如專利W0/2011/092638。這些方法以熱能的方式利用太陽(yáng)能給生產(chǎn)過(guò)程提供能量。但是，在生產(chǎn)過(guò)程中，大部分熱能即使不是全部熱能，都隨后被排放掉了，被稱為“廢能”。
[0007]從工業(yè)化生產(chǎn)過(guò)程回收和再利用排放的熱能通常被稱為“廢能回收”。廢能回收的潛能取決于許多因素，包括廢能流的特性，用于獲取能量的應(yīng)用程序以及所用的能量回收設(shè)備的類型。按照慣例，通常大于500°C的高等廢能最適于廢能回收，但是回收低于200°C的低等廢能能夠提供凈經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。因此，迫切需要采用太陽(yáng)能輸入的方法和廢能回收(recapturing)的方法，以改善揮發(fā)性有機(jī)物生產(chǎn)工藝中整體生產(chǎn)成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]一方面，本發(fā)明提供了一種從太陽(yáng)能輔助的揮發(fā)性發(fā)酵產(chǎn)物的生產(chǎn)工藝中回收熱能的方法，包括從太陽(yáng)能輔助的揮發(fā)性發(fā)酵產(chǎn)物生產(chǎn)設(shè)備中獲取揮發(fā)性發(fā)酵產(chǎn)物，以及利用熱能回收設(shè)備回收太陽(yáng)能輔助的揮發(fā)性發(fā)酵產(chǎn)物生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的熱能。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是本發(fā)明的一個(gè)設(shè)備實(shí)施例示意圖。
[0010]圖2表示在本發(fā)明一個(gè)設(shè)備實(shí)施例中進(jìn)行的獲取乙醇的兩天模擬實(shí)驗(yàn)中各種媒介溫度的改變。
[0011]圖3表示在本發(fā)明一個(gè)設(shè)備實(shí)施例中進(jìn)行的獲取乙醇的三天模擬實(shí)驗(yàn)中各種媒介溫度的改變。
[0012]圖4表示在本發(fā)明一個(gè)設(shè)備實(shí)施例中進(jìn)行的獲取仲丁醇的兩天模擬實(shí)驗(yàn)中各種媒介溫度的改變。
[0013]圖5表示在本發(fā)明一個(gè)設(shè)備實(shí)施例中進(jìn)行的獲取正丁醇的兩天模擬實(shí)驗(yàn)中各種媒介溫度的改變。
[0014]圖6表示在本發(fā)明一個(gè)設(shè)備實(shí)施例中進(jìn)行的在亞麻籽油存在的情況下獲取乙醇的兩天模擬實(shí)驗(yàn)中各種媒介溫度的改變。
[0015]圖7是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的示意圖，其中一個(gè)或多個(gè)腔室被用于加工本發(fā)明方法的副產(chǎn)物。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下表是圖7所示附圖標(biāo)記的具體說(shuō)明。
[0017]
【權(quán)利要求】
1.一種從太陽(yáng)能輔助的揮發(fā)性發(fā)酵產(chǎn)物生產(chǎn)工藝中回收熱能的方法，包括: a.從太陽(yáng)能輔助的揮發(fā)性發(fā)酵產(chǎn)物生產(chǎn)設(shè)備中獲取揮發(fā)性發(fā)酵產(chǎn)物；以及 b.利用熱能回收設(shè)備回收太陽(yáng)能輔助的揮發(fā)性發(fā)酵產(chǎn)物生產(chǎn)工藝中產(chǎn)生的熱能。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中揮發(fā)性發(fā)酵產(chǎn)物是由自養(yǎng)型微生物產(chǎn)生的或通過(guò)發(fā)酵微生物發(fā)酵可發(fā)酵糖產(chǎn)生的，所述的可發(fā)酵糖來(lái)源于一種或多種糖料作物、淀粉類物質(zhì)和木質(zhì)纖維素類物質(zhì)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述揮發(fā)性發(fā)酵產(chǎn)物為選自乙醇、1-丙醇、2-丙醇、正丁醇、仲丁醇、異丁醇、丙酮、醋酸、丁酸、乙醛、乙偶姻、2，3-丁二醇、丁酮以及香料酯類化合物中的一種或多種。
4.如權(quán)利要求1?3中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述揮發(fā)性發(fā)酵產(chǎn)物是通過(guò)發(fā)酵產(chǎn)生的。
5.如權(quán)利要求1?4中任一項(xiàng)所述的方法，其中通過(guò)所述熱能回收設(shè)備回收的熱能被用于預(yù)熱用于工業(yè)化生產(chǎn)工藝的空氣或液體，工業(yè)用或家用熱水的常規(guī)加熱，或者被用于產(chǎn)生利用郎肯循環(huán)、有機(jī)郎肯循環(huán)或其變體的動(dòng)力。
6.如權(quán)利要求1?5中任一項(xiàng)所述的方法，其中萃取發(fā)酵被用在太陽(yáng)能輔助的揮發(fā)性發(fā)酵產(chǎn)物生產(chǎn)工藝中。
7.—種從太陽(yáng)能輔助的揮發(fā)性發(fā)酵產(chǎn)物生產(chǎn)工藝中回收熱能的設(shè)備，包括熱能回收設(shè)備和太陽(yáng)能輔助的揮發(fā)性發(fā)酵產(chǎn)物生產(chǎn)設(shè)備。
【文檔編號(hào)】F24J1/00GK103582787SQ201280024136
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2012年5月18日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月18日
【發(fā)明者】丹·尼爾森 申請(qǐng)人:斯科爾生物燃料公司