专利名称：乙醇生产中对原料酸化除沙的装置及方法
技术领域：
本发明涉及乙醇生产领域，具体涉及一种在乙醇生产中对原料酸化除沙的装置及 方法。
背景技术：
随着石化能源的日益枯竭，世界各国纷纷把发展以生物能源为代表的可再生能源 作为未来能源战略的重要组成部分，而以粮食为原料开发乙醇已经受到了限制，所以以可 再生的非粮食物质(如木薯和植物纤维质)为原料生产乙醇，从而作为汽油等燃料的有效 替代品成了当今能源工业发展的方向。在木薯原料的利用过程中，其除沙问题一直没有得到很好的解决，体现为除沙不 彻底，过程繁杂，效果不理想。以木薯酒精生产为例，干薯的除沙效果与原料夹带的沙粒大 小、含量多少有关，通过风送系统吸嘴及溜槽能除去绝大部分的粗沙；如果原料夹带的沙很 细，由于物料粘度的影响，在粉碎拌料工序，通过溜槽、拌料罐沉降等，只能除去部分细沙， 另一部分细沙会随着物料往后走，随着物料升温粘度下降，一部分细沙会沉降下来，主要是 在蒸煮器中能除去一部分细沙。剩下还没除去的细沙会随着物料进入发酵，随着发酵液糖 度的降低，粘度会大为下降，细沙能绝大部分沉降下来，为了避免醪液夹带细沙进入蒸馏， 在发酵车间设置了沉沙醪池，以保证发酵放料时夹带的细沙可以沉降下来。此除沙过程包含多步反应，涉及生产的各个环节，但是不能有效根除沙粒，对设备 使用造成很大影响，存在很大缺陷。
发明内容
本发明的首要目的在于克服现有乙醇生产中除沙难和除沙不彻底的缺陷，提供一 种酸化除沙的装置。本发明的另一目的在于提供一种基于上述装置的酸化除沙方法，该方法简单实 用，除沙彻底，且同时兼顾除沙和对淀粉的酸化水解。酸化除沙后的淀粉浆已完全液化，可 直接去糖化和发酵工段，节约了液化酶和糖化酶，一举多得，经济效益明显。本发明的目的通过以下技术手段实现乙醇生产中对原料酸化除沙的装置，包括拌料罐、常规液化系统、糖化罐、一级酸 化罐、缓冲罐、二级酸化罐、旋流器、空气泵、粉浆泵，冷却器；其中，拌料罐的上出料管通往 常规液化系统和糖化系统，拌料罐的下出料管连接一级酸化罐；一级酸化罐的上出料管通 往缓冲罐，其下出料管连接空气泵；空气泵再连接二级酸化罐；二级酸化罐的上出料管连 接缓冲罐，其下出料管通往空气泵；空气泵连接旋流器；旋流器的下出料管是沙子出口，其 上出料管连接缓冲罐；缓冲罐连接粉浆泵，粉浆泵连接冷却器，冷却器出料到糖化罐。基于上述装置的酸化除沙方法，包括以下步骤(1)经过粉碎工段处理的淀粉浆仍含有5%的细沙子不能除去，将该淀粉浆放入 拌料罐调浆处理，由于搅拌和重力的作用，沙子向下走，沉降在拌料罐的底部，利用位差，含沙粉浆(约占淀粉浆质量的20%)从底部连续出料，进入一级酸化罐，其余不含沙的粉浆从 拌料罐上部流出去往液化工段进行常规的液糖化。(2)控制含沙粉浆进入一级酸化罐的流量和流速，由于酸化罐内有温度高的底料， 含沙粉浆进入酸化罐后迅速升温溶解，避免了淀粉乳的糊化。一级酸化罐内带有搅拌叶片， 加入硫酸，使罐内PH值为1.0-2.0。通入蒸汽加热，充分搅拌，反应lh，淀粉在此条件下可 慢慢酸化水解，沙浆粘度大大降低，流动性增加，沙子绝大部分沉在底部，明显析出。上部纯 净液化好的料浆从侧位连续出料到缓冲罐，下部带少量粉的沙浆(占进入一级酸化罐含沙 粉浆质量的70% )用空气泵泵入二级酸化罐进一步酸化。(3) 二级酸化罐的原理同一级酸化罐，目的是进一步酸解除沙。二级酸化罐内有 温度高的底料，含沙粉浆进入酸化罐后迅速升温溶解，加入硫酸使罐内PH值为1. 0-2. 0(若 罐内PH值已经在这个范围则不必加入硫酸)，通入蒸汽加热，充分搅拌，反应l_2h，淀粉在 此条件下酸化水解，沙浆粘度进一步降低，沙和浆进一步分层，上层纯净液化好的粉浆层从 侧位溢流到缓冲罐，下部含微量粉的沙浆层(占进入二级酸化罐含沙粉浆质量的10-30% ) 用空气泵泵入旋流器，从旋流器底部分离出纯净的沙子，上部分离出带入的微量粉浆，自流 回缓冲罐，从而达到100%回收粉浆的目的。(4)从缓冲罐出来的粉浆用泵打入冷却器，冷却后和常规酶法液化醪混合后一起 进入糖化罐进行糖化，由于酸化除沙部分已经加入足够量的酸，故糖化工段不再需要加酸。本方法采用二级酸化效果较好，采用一级酸化亦可。所述淀粉浆是木薯淀粉浆。步骤(2)和(3)中，所述底料是除沙操作开始之前即加到罐内的粉浆，并加入酸水 溶液、升温水解。所述拌料罐内的反应条件是温度30_50°C，气压常压；所述一级酸化罐内的反应条件是温度85_98°C，气压常压。步骤⑵和(3)中，所述硫酸的浓度为50-70%。步骤( 中，所述加入硫酸的量为进入一级酸化罐的粉浆质量的0. 8% (该硫酸的 量相当于所有醪液在糖化工段的需要量)。所述二级酸化罐内的反应条件是温度85_98°C，气压常压。所述旋流器内的反应温度为85_98°C。本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果1、本发明方法在除沙的同时，能100%回收沙浆中的淀粉，不浪费淀粉资源。2、本发明方法在液糖化前除沙率就高达96%，为后期生产创造了条件。3、酸化工艺用酸量正好是糖化工段全部淀粉浆用酸量，因此到糖化工段无需加入 硫酸，节省了操作步骤。4、本发明方法中，这部分淀粉浆是由酸水解、甚至糖化的，因此能节省液化工段 20%的液化酶、少量的糖化酶和常规液化工段10%的蒸汽。
图1是本发明的工艺流程简图，其中1.拌料罐；2.冷却器3.常规液化系统；4糖 化罐；5—级酸化罐；6缓冲罐；7. 二级酸化罐；8.旋流器；9.空气泵；10.空气泵；11.粉浆泵。
具体实施例方式下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限 于此。实施例以某木薯酒精厂年产5万吨乙醇装置为例，进一步说明本发明的工艺过程从粉碎工段来的除去粗沙的木薯淀粉(仍含有5%的细沙)进入拌料罐1，拌料罐 1带有搅拌，其工作温度为50°C，气压常压。木薯淀粉经过搅拌拌浆后，含沙粉浆(约占木 薯淀粉质量的20% )沉降在拌料罐1的底部、并借助位差作用进入一级酸化罐5中部。一级酸化罐5液位升高后，通入蒸汽加热，使罐内温度达到90°C，气压常压，开启 搅拌，同时加入浓度为50%的硫酸，硫酸的量为进入一级酸化罐的粉浆质量的0. 8%，使罐 内pH值=1. 5，反应时间1小时。在一级酸化罐5中，淀粉逐渐液化，粘度变小，由于重力的 作用，沙子向底部沉降。让上部纯净粉浆从侧位自流入缓冲罐6，底部沙浆(占进入一级酸 化罐含沙粉浆质量的70% )用空气泵9泵入二级酸化罐7中部。向二级酸化罐7通入蒸汽加热，使温度维持在90°C，气压常压，加入浓度为50 % 的硫酸使罐内PH值为1. 5 (若pH值已在数值附近则不必加入硫酸)，搅拌停留时间1-2小 时。在二级酸化罐7中，含沙粉浆继续酸化水解，粉浆粘度进一步降低，沙子进一步析出，此 时底部的带微量粉浆的沙浆(占进入二级酸化罐含沙粉浆质量的10-30% )用空气泵10送 入旋流器8。旋流器8的工作温度90°C，从旋流器底出来不含粉沙子，自上部旋出粉浆进入缓 冲罐6。上述工艺方法100%回收粉浆，淀粉0损失；除沙率96%。另外，此工艺的吨产品 蒸汽(0.5MI^绝压)在液化工段减少10%，液化酶消耗减少20%。由于减少了含沙量，大 大增加了设备的使用期限。上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的 限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化， 均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.乙醇生产中对原料酸化除沙的装置，包括拌料罐、一级酸化罐、缓冲罐、二级酸化罐、 旋流器、空气泵、粉浆泵，冷却器；其中，拌料罐的下出料管连接一级酸化罐；一级酸化罐的 上出料管通往缓冲罐，其下出料管连接空气泵；空气泵再连接二级酸化罐；二级酸化罐的 上出料管连接缓冲罐，其下出料管通往空气泵；空气泵连接旋流器；旋流器的下出料管是 沙子出口，其上出料管连接缓冲罐；缓冲罐连接粉浆泵，粉浆泵连接冷却器。
2.基于权利要求1所述装置的酸化除沙方法，其特征在于包括以下步骤(1)将经过粉碎的淀粉浆放入拌料罐进行搅拌、调浆，然后将拌料罐底部的含沙粉浆放 入一级酸化罐中；(2)含沙粉浆进入一级酸化罐后与罐内的底料接触、混合，加入硫酸使PH值为 1. 0-2. 0,通入蒸汽加热，充分搅拌反应lh，然后将一级酸化罐底部的含沙粉浆泵入二级酸 化罐；(3)含沙粉浆进入二级酸化罐后与罐内的底料接触、混合，加入硫酸使PH值为 1. 0-2. 0，通入蒸汽加热，充分搅拌反应l_2h，然后将二级酸化罐底部的含沙粉浆泵入旋流 器，旋流器底部分离出纯净的沙子，旋流器上部分离出的微量粉浆自流回缓冲罐。
3.根据权利要求2所述的酸化除沙方法，其特征在于所述淀粉浆是木薯淀粉浆。
4.根据权利要求2所述的酸化除沙方法，其特征在于所述拌料罐内的反应条件是温 度30-50°C，气压常压。
5.根据权利要求2所述的酸化除沙方法，其特征在于步骤(1)中所述进入一级酸化 罐中的含沙粉浆占淀粉浆质量的20%。
6.根据权利要求2所述的酸化除沙方法，其特征在于所述一级酸化罐内的反应条件 是温度85-98 °C，气压常压。
7.根据权利要求2所述的酸化除沙方法，其特征在于所述硫酸的浓度为50-70% ；步骤O)中所述加入硫酸的量为进入一级酸化罐的粉浆质量的0.8%。
8.根据权利要求2所述的酸化除沙方法，其特征在于步骤O)中所述进入二级酸化 罐中的含沙粉浆占进入一级酸化罐含沙粉浆质量的70 %，其余粉浆自一级酸化罐的侧位出 料到缓冲罐。
9.根据权利要求2所述的酸化除沙方法，其特征在于所述二级酸化罐内的反应条件是温度85-98°C，气压常压；所述旋流器内的反应温度为85-98°C。
10.根据权利要求2所述的酸化除沙方法，其特征在于步骤C3)中所述进入旋流器中 的含沙粉浆的量占进入二级酸化罐含沙粉浆质量的10-30%，其余粉浆自二级酸化罐的侧 位出料到缓冲罐。
全文摘要
本发明公开了乙醇生产中对原料酸化除沙的装置及方法。该方法包括以下步骤(1)将粉碎的淀粉浆放入拌料罐搅拌拌浆后，含沙粉浆沉降在底部并流入一级酸化罐；(2)往一级酸化罐中加入硫酸、通入蒸汽加热、搅拌，沙子沉降在一级酸化罐底部，将带粉沙浆泵入二级酸化罐进一步酸化；(3)二级酸化罐的工作原理同一级酸化罐，沙和浆进一步分层，将含微量粉的沙浆泵入旋流器；(4)旋流器分出沙子，而微量粉浆回缓冲罐；本发明方法在除沙的同时，能回收全部淀粉；除沙率就达96％，为后期生产创造了条件；能节省液化工段20％的液化酶、少量的糖化酶和液化工段10％的蒸汽；克服了现有技术除沙难和除沙不彻底的缺陷。
文档编号C12P7/06GK102094047SQ201010587458
公开日2011年6月15日 申请日期2010年12月14日 优先权日2010年12月14日
发明者周宏才, 唐兆兴, 姜新春, 李超, 韩品谦, 马建智 申请人:广东中科天元新能源科技有限公司