专利名称：以生物质为原料的乙醇制备系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种以生物质为原料的乙醇制备系统，其釆用甜高粱杆等 生物质为原料，通过发酵和蒸馏方式制备乙醇。
技术背景乙醇是一种重要的燃料和工业原料，可以以农作物或其他生物质为原料 进行生产，至少从理论上讲，各种粮食、甜菜、甘蔗、甜高粱、木薯、糖渣、 玉米芯、秸杆、稻草、木片、锯屑、草类、造纸废渣以及许多含纤维素的物料 都可以用作制备乙醇的原料，依据农作物和其他生物质的种类和主要化学成分 可以分为糖类、谷物淀粉类和纤维素类，其中纤维素类由于其分子链长，结构 复杂，是目前采用农作物和其他生物质生产乙醇技术中最具挑战性的课题，常 规的生产方式对原料的预处理造成严重的环境污染，制造成本高，发酵阶段中 糖的利用率低造成燃料乙醇产率低，严重制约着利用甜高粱秸秆制造生物质燃 料乙醇连续性规模化生产。因此人们开始不断探求着切实可行的生产技术和设备，例如中国200610007230. 6号发明专利公开了一种利用生物质电催化水合 质子法制备高纯度乙醇的新工艺，其以农作物秸秆、蔗渣、甜菜、甘薯类植物、 纸浆厂废渣和糖酒工业废渣等生物质为原料生物质为原津+,在电催化7JC合质子 反应釜中生产高纯度乙醇，所述电催化水合质子反应釜中压力为8-30MPa、 温度为10 - 280°C、时间10 - 220min,可制得高纯度乙醇，这种生产方式的缺 陷是设备复杂，工艺条件较为苛刻，操作难度大。又如中国200510076833.7 号发明专利公开了 一种甜高粱秸秆汁液生产乙醇的方法，该方法的主要工序包 括(l)榨汁，将成熟后甜高粱秸秆进行榨汁处理，得到糖浆；(2)在所得到的糖浆内加入一定量的酵母活化液；(3)发酵，将加入了酵母活化液的糖浆进 行发酵处理；(4)蒸馏，将发酵后的糖浆蒸馏得到乙醇，这种方法的缺陷是工 艺过程复杂，乙醇的产出率较低。 实用新型内容为克服现有技术的上述缺陷，本实用新型提供了一种以生物质为原料的乙 醇制备系统，该系统结构简单，乙醇产出率高，设备操作和维护方便，生产成 本低。本实用新型实现上述目的的技术方案是 一种以生物质为原料的乙醇制备系统，包括蒸馏塔以及蒸馏塔的进料系统，所述蒸馏塔的进料系统至少包括一级输送机构和二级输送机构，所述一级输送机构的出料端与所述二级输送机构的进料端采用输送连接管连接，所述输送连接管设有用于向输送连接管内给料 的酵母活化液给料装置。所述一级输送才几构可以采用螺旋输送机构，所述二级输送机构可以采用螺旋搅拌输送机构。所述进料系统还可以设有与所述二级输送机构连接的三级输送机构，所述 三级输送机构可采用螺旋输送机构，其出料口连接所述的蒸馏塔。所述蒸馏塔设有用于排放料渣的排料输送机构和用于排放液体的出液口 ， 所述排料输送机构可以采用螺旋输送机构。用作所述一级输送机构的螺旋输送机构内可以设有一个没有螺旋叶片的 挤压段，该挤压段的前后均有叶片。所述挤压段的长度可以是1 - 1. 5个螺距。用作所述二级输送机构的螺旋搅拌输送机构的叶片可以采用两个桨叶式 螺旋搅拌叶片。用作所述排料输送机构的螺旋输送机构内可以设有一个没有螺旋叶片的挤压段，该挤压段的前后均有叶片。所述挤压段的长度可以是1 - 1. 5个螺距。所述蒸馏塔可以由塔顶、布料段、塔身、出料段和塔底构成，所述塔顶、 布料段、塔身、出料段和塔底依次密封连接。所述蒸馏塔的布料段连接所述的蒸馏塔进料系统的出料口 ，布料段内设有 布料器，所述布料器连接有布料器驱动传动机构。所述布料器的主体部分可以呈斜锥状，中间设有长条状出料口，其斜锥面 采用网状，设有均匀分布的网孔。所述布料器驱动传动机构包括减速机和与三齿轮传动装置连接而成，所述 三齿轮传动装置的输入输出端分别连接所述减速机和所述布料器。所述蒸馏塔的出料段连接所述的蒸馏塔排料输出机构的进料口 ，出料段内 设有出料器，所述出料器连接有出料器驱动传动机构。所述出料器的主体部分可以由两个组成一体的偏锥面构成，所述偏锥面采 用网状，设有均匀分布的网孔。所述出料器驱动传动机构包括减速机和与三齿轮传动装置连接而成，所述 三齿轮传动装置的输入输出端分别连接所述减速机和所述出料器。本实用新型的有益效果是由于本实用新型在一级螺旋输送机构和二级螺 旋输送机构之间设置了酵母活化液给料装置，在物料的螺旋输送过程实现了酵 母活化液同物料的混合和搅拌，并由此实现了对物料的发酵，将物料中的纤维 素等大分子有机物转化为乙醇，并经过蒸馏塔提取出来，由于由此简化了设备 结构，减少了设备投资和运行费用，设备的可靠性高，操作和维护方便，并且 发酵效果好，乙醇的产出率高。本实用新型可进行连续化生产，不需要添加有 腐蚀性的原料，不污染环境，工艺安全性高，产品质量容易保证。
图l是本实用新型的整体结构示意图；图2是本实用新型蒸馏塔以及与蒸镏塔连接的部分给料机构和出料机构 的结构示意图；图3是本实用新型一级螺旋输送机构以及后续的酵母活化液给料装置的 结构示意图；图4是蒸馏塔布料器的侧视图；图5是蒸馏塔布料器的仰视图；图6是蒸馏塔出料器的侧视图；图7是蒸馏塔出料器的俯视图。
具体实施方式
参见图1-7,本实用新型的一个优选原料为甜高粱秸秆，其连续规模化 生产燃料乙醇的的方法包括以下步骤(l)秸秆并分碎将已经生长成熟的甜高 粱秸秆收获后，用粉碎机粉碎成小段；(2)通过送料机构将粉碎成小段的甜高 粱秸秆送到料斗内；(3)通过一级输送机构将甜高粱秸秆传送给二级输送机构； (4)在进入二级输送机构时加入酵母活化液，通过二级输送机构进行搅拌和发 酵，输送到三级输送机；(5)将所述的发酵原料经三级螺:旋机构填入蒸馏塔内， 蒸馏制得乙醇产品。其他原料也采用相同方法，具体工艺参数可以依据实验数 据确定。将已经粉碎成小段的甜高粱秸秆送到料斗1内，甜高粱秸秆通过一级输送 机构3的进料口 2， 一级输送机构的螺旋叶片4将甜高粱秸秆推进到一级输送 机构和二级输送机构的输送连接管9内，并经过输送连接管9将甜高粱秸秆传 送给二级输送机构10。输送连接管9上安装有一个用于加入酵母活化液的酵 母活化液给料装置8,该酵母活化液给料装置可以采用液体计量泵或其他连续定量给料装置，使得甜高粱秸秆在二级输送机构1 0内被均匀搅拌并实现发酵。为了使甜高粱秸秆在二级输送机构10内发酵，在一级输送机构3内的螺旋叶 片4上设有1 - 1. 5个螺距没有叶片的挤压段6，使得甜高粱秸秆在此段受挤 压堆满，起到对蒸馏塔内腔的密封作用。经过一级输送机构3的挤压段后，螺 旋叶片7又将甜高粱桔秆输送到二级输送机构10内。甜高粱秸秆通过二级输 送机构10内的桨叶式螺旋搅拌叶片11均匀搅拌，发酵的甜高粱秸秆通过二级 输送机构的出料口 13送到三级输送机构14内，再由三级输送机构14上的螺 旋叶片15将甜高粱秸秆从其出料口 17处填入蒸馏塔布料段21内。为了使甜 高粱秸秆易于发酵，在一级输送机构3, 二级输送机构10和三级输送机构14 上分别安装有加热水套5 、加热水套12和加热水套16 。当进料系统将甜高粱秸秆送入到蒸馏塔布料段21内后，经过其布料器24 进行布料。由三齿轮传动机构22减速、减速机23和布料器24组成的蒸馏塔 布料系统对甜高粱秸秆向蒸馏塔25的塔身内均匀布料，实现了甜高粱秸秆在 蒸馏塔25塔身内均勻的分布，使发酵甜高粱秸秆在蒸馏塔25塔身内得到充分 的蒸馏。蒸馏得到的酒精从位于蒸馏塔塔底33下端的出液口 34流出。为了使 甜高粱秸秆易于蒸馏，在蒸馏塔塔顶和塔身上分别安装加热水套19和加热水 套26。被蒸馏过的甜高粱秸秆残渣通过包括出料器29、三齿轮传动机构30和减 速机31组成的蒸馏塔出料系统将甜高粱秸秆残渣送到排料输送机构35,由排 料输送机构35内的螺旋叶片36将甜高粱秸秆残渣从出料口 38处排出。为保 证蒸馏塔身内腔的密封，在螺旋输送机构35内设有1-1.5个螺距没有螺旋叶 片挤压段37,使得甜高粱秸秆残渣在此段受挤压堆满，起到密闭作用。甜高 粱秸秆残渣经过排料螺旋输送机构35的挤压段37后，螺旋叶片38又将甜高粱秸秆残渣从出料口 39处排出。为了便于排料，排料输送机构35设计成与水 平成15°的夹角。为使甜高粱秸秆在蒸馏塔身内均匀布料，布料器24的出口 41部分设计成 长窄槽形状，槽宽50mm。布料器24的斜锥面42部分制造成网状孔以保证透 气性。为了易于布料，布料器24的斜锥面42处设计成80 - 95°的锥角。为使甜高粱秸秆的残渣易于从蒸馏塔身25处的底端排出，出料器29主体 部分由两个偏锥面43、 44组合而成，锥顶与锥面的夹角为70 - 90° ，出料器 主体呈网状，设有网状孔49以保证透气性。锥高与锥径比为3:8。本实用新型主要由进料系统(主要由料斗1、进料口 2、 一级输送机构3、 二级机构10和三级输送机构14组成)、蒸馏塔塔顶18、布料系统(由三齿轮 传动机构22、减速机23和布料器24组成)，蒸镏塔塔身、出料系统(由出料 器29、三齿轮传动机构30和减速机31组成)、蒸馏塔底33和排料机构35所 构成。蒸馏塔塔顶18、蒸馏塔布料段21、蒸馏塔塔身25、蒸馏塔出料段28 和蒸馏塔塔底33由相应法兰盘20、法兰盘40、法兰盘27和法兰盘32相连接。 蒸馏塔塔身的长径比以1: 2. 5左右为宜。本实用新型的特点主要表现在(1)用作一级输送机构3的螺旋输送机构内的螺旋叶片中设有1 - 1. 5个 螺距没有叶片的挤压段6，使得甜高粱秸秆在此段受挤压堆满，起到对蒸馏塔 内腔的密封作用；(2 )在一级输送机构3和二级输送机构10之间的输料连接管9上设置了 用于加入酵母活化液的酵面活化液给料装置8,在输送过程中进行发酵；(3) 二级输送机构10的螺旋叶片设计成两个桨叶式螺旋搅拌叶片11， 以便对甜高粱秸秆进行均匀搅拌和发酵，并将其向前输送。(4) 为了使甜高粱桔秆易于发酵，在一级输送机构3、 二级输送机构10 和三级输送才几构14上分别安装有加热水套5、加热水套12和加热水套15;(5) 为使甜高粱秸秆在蒸馏塔25的塔身内均匀布料，布料器24的出口 40设计成长条状，槽宽50mm。布料器24的斜锥面42制造成网状孔以保证透 气性；为了易于布料，布料器24的斜锥面42优选80-95°的锥角；(6) 为使甜高粱秸秆的残渣易于从蒸馏塔身25处的底端排出，出料器 29主体部分由两个偏锥面43、 44构成，锥顶与锥面的夹角优选70 - 90° ，偏 锥面43、 44制造成网状孔45以保证透气性，锥高与锥径比优选为3: 8;(7) 为保证蒸馏塔身25内腔的密封，在用作排料输送机构的螺旋输送机 构35内设有1 - 1. 5个螺距没有螺旋叶片的挤压段37，使得甜高粱秸秆残渣 在此段受挤压堆满，以便对蒸馏塔起到密闭作用；(8) 为了使甜高粱秸秆易于蒸馏，在蒸馏塔塔顶和塔身上分别安装有加 热水套19和加热水套26。
权利要求1.一种以生物质为原料的乙醇制备系统，包括蒸馏塔以及蒸馏塔的进料系统，其特征在于所述蒸馏塔的进料系统至少包括一级输送机构和二级输送机构，所述一级输送机构的出料端与所述二级输送机构的进料端采用输送连接管连接，所述输送连接管设有用于向输送连接管内给料的酵母活化液给料装置。
2. 如权利要求1所述的以生物质为原料的乙醇制备系统，其特征在于所 述一级输送机构采用螺旋输送机构，所述二级输送机构采用螺旋搅拌输送机 构。
3. 如权利要求2所述的以生物质为原料的乙醇制备系统，其特征在于所 述进料系统还设有与所述二级输送机构连接的三级输送机构，所述三级输送机 构采用螺旋输送机构，其出料口连接所述的蒸馏塔，所述蒸馏塔设有用于排放 料渣的排料输送机构和用于排放液体的出液口 ，所述排料输送机构采用螺旋输 送机构。
4. 如权利要求1、 2或3所述的以生物质为原料的乙醇制备系统，其特 征在于用作所述一级输送机构的螺旋输送机构内设有一个没有螺旋叶片的挤 压段，该挤压段的前后均有叶片。
5. 如权利要求4所述的以生物质为原料的乙醇制备系统，其特征在于用 作所述排料输送机构的螺旋输送机构内设有一个没有螺旋叶片的挤压段，该挤 压段的前后均有叶片。
6. 如权利要求5所述的以生物质为原料的乙醇制备系统，其特征在于用 作所述二级输送机构的螺旋搅拌输送机构的叶片采用两个桨叶式螺旋搅拌叶 片。
7. 如权利要求6所述的以生物质为原料的乙醇制备系统，其特征在于所述蒸馏塔由塔顶、布料段、塔身、出料段和塔底构成，所述塔顶、布料段、塔 身、出料段和塔底依次密封连接。
8. 如权利要求7所述的以生物质为原料的乙醇制备系统，其特征在于所 述蒸馏塔的布料段连接所述的蒸馏塔进料系统的出料口 ，布料段内设有布料 器，所述布料器连接有布料器驱动传动机构，所述蒸馏塔的出料段连接所述的 蒸馏塔排料输出机构的进料口 ，出料段内设有出料器，所述出料器连接有出料 器驱动传动机构。
9. 如权利要求8所述的以生物质为原料的乙醇制备系统，其特征在于所 述布料器的主体部分呈斜锥状，中间设有长条状出料口，其斜锥面采用网状， 设有均匀分布的网孔，所述出料器的主体部分由两个组成一体的偏锥面构成， 所述偏锥面采用网状，-没有均匀分布的网孔。
10. 如权利要求9所述的以生物质为原料的乙醇制备系统，其特征在于所 述布料器驱动传动机构包括减速机和与三齿轮传动装置连接而成，所述三齿轮 传动装置的输入输出端分别连接所述减速机和所述布料器，所述出料器驱动传 动机构包括减速机和与三齿轮传动装置连接而成，所述三齿轮传动装置的输入 输出端分别连接所述减速机和所述出料器。
专利摘要本实用新型涉及一种以生物质为原料的乙醇制备系统，其包括蒸馏塔以及蒸馏塔的进料系统，所述蒸馏塔的进料系统至少包括一级输送机构和二级输送机构，所述一级输送机构的出料端与所述二级输送机构的进料端采用输送连接管连接，所述输送连接管设有用于向输送连接管内给料的酵母活化液给料装置。所述一级输送机构采用螺旋输送机构，所述二级输送机构采用螺旋搅拌输送机构，所述进料系统还设有与所述二级输送机构连接的三级输送机构，所述蒸馏塔设有用于排放料渣的排料输送机构和用于排放液体的出液口，所述排料输送机构采用螺旋输送机构。本实用新型可进行连续化生产，不需要添加有腐蚀性的原料，不污染环境，工艺安全性高，产品质量容易保证。
文档编号C12M1/02GK201217658SQ200820080140
公开日2009年4月8日 申请日期2008年4月23日 优先权日2008年4月23日
发明者张银侠, 贾振海 申请人:北京奥科兴源科技企业孵化器有限公司