专利名称：处理乙醇副产物的方法及相关的子系统的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及油的回收，更特别地涉及从用于形成乙醇的干式碾磨工艺的副产物中回收油。
背景技术：
在过去的三十年里，用作替代燃料的乙基醇或“乙醇”的生产已引起人们的广泛关注。乙醇不仅比化石燃料燃烧的更干净，而且还可以用当然是可再生能源的谷物例如玉米来生产。现在美国大约有69个“干式碾磨”工厂每年生产超过20亿加仑的乙醇。为满足目前的大量需求，现在正在建设的新增工厂预计可增加总量超过4亿加仑的产量。
如前面讨论中提到的，生产乙醇的流行方法统称为“干式碾磨”，在美国通常使用玉米进行。如在工业中熟知的那样，干式碾磨工艺使用玉米或其他谷物中的淀粉通过发酵生产乙醇，并生成一种废液，其中含有称之为“酒糟”的副产物(它也可以被进一步分为称之为湿蒸馏酒粕(distillers wet grains)和“稀酒糟”的产物)。尽管含有有价值的油，酒糟大部分被作为废品处理，主要用于添加动物饲料(大部分以含有可溶物的干燥蒸馏颗粒(DDGS)的形式，它按如下方式制备蒸发稀酒糟，将所得到的浓缩液或浆和湿蒸馏酒粕混合，然后再将产物干燥至低的含水量；见，例如，美国专利第5662810号和第5958233号，其中公开的内容在此引用作为参考)。
从这些副产物中回收有价值的油的尝试在效率或经济上还未获得成功。例如，有人试图在蒸发步骤之前使用比如离心机从稀酒糟中分离油。然而，在这一步旋转分离稀酒糟并不能产生有价值的油，而只是形成不希望得到的需进一步处理的乳液相。此外，稀酒糟的体积通常是浆的2到10倍，这需要相当大的资本来购买所需数目的离心机。这些障碍加在一起使得从稀酒糟里回收油的尝试变得非常没有效率和不经济。
美国专利第5250182号(其公开的内容在此引用作为参考)描述了使用过滤器，无需蒸发从稀酒糟中大体上除去所有的固体并回收乳酸和甘油。尽管省去了常规工艺中的一个步骤，该方案导致一个需要多重过滤步骤的更复杂的布局。在大量的大多数已有工厂中草率的省去蒸发器也是不可能的，而且否则就是不经济的。该专利提出的过滤，特别是微滤和超滤怀疑会经常堵塞，因此会不利地增加操作成本。由于这些原因，该专利提出的过滤工艺在商业上并未获得广泛的接受。
因此，需要一种更有效和经济的方式从用于生产乙醇的干式碾磨工艺中产生的含有油的副产物，例如稀酒糟中回收油。
发明内容
根据本发明的一个方面，公开了一种处理生产乙醇的干式碾磨工艺的浓缩副产物的方法，所述干式碾磨工艺例如使用玉米。所述方法以其最基本的形式包括从浓缩副产物中回收油。
在一个
具体实施例方式
中，副产物含有稀酒糟，该方法包括蒸发稀酒糟以形成浓缩物的步骤。回收步骤可以进一步包括使用叠片式离心机从浓缩物中分离油。优选地，回收步骤包括(1)在约150到212间，更优选地在约180的温度下提供浓缩副产物；和/或(2)提供pH值在约3到6之间的浓缩副产物，更优选在约3.5到4.5之间。此外，优选浓缩副产物的含水量大于15wt％，更优选含水量大于50％且小于90％，最优选含水量在约60-85％之间。从浓缩副产物中回收油的步骤生成浆，该方法可进一步包括从浆中回收油的步骤。
根据本发明的另一方面，公开了一种处理浓缩稀酒糟的更具体的方法，所述浓缩稀酒糟通过由例如玉米生产乙醇的干式碾磨工艺产生。该方法包括从含水量小于约90wt％的浓缩稀酒糟中回收油。
在一个
具体实施例方式
中，回收步骤包括使用叠片式离心机从浓缩物中分离油。该方法可进一步包括在分离步骤之后干燥浓缩物的步骤。
仍根据本发明的另一方面，公开了从稀酒糟中回收油的方法。该方法包括蒸发稀酒糟，以形成含水量大于15wt％并小于约90wt％的浓缩物。然后通过离心浓缩物而回收油，优选使用叠片式离心机。
仍根据本发明的另一方面，公开了一种处理酒糟的方法。该方法包括从酒糟中回收含有油和固体的稀酒糟，浓缩含有固体的稀酒糟和从浓缩物中回收油。
在一个
具体实施例方式
中，回收稀酒糟的步骤包括使用选自挤压机、挤出机、沉降式离心机和筛网离心机的分离器。浓缩步骤可包括将稀酒糟处理到约150到212的温度，约3到6之间的pH值和小于90％的含水量。回收油的步骤包括使用离心机从浓缩物中分离油。回收和浓缩步骤可以以连续的方式进行。该方法可进一步包括在回收油之后干燥浓缩物。
根据本发明的一个更进一步的方面，公开了在通过干式碾磨生成乙醇和生成稀酒糟副产物的系统中使用的子系统。该子系统包括蒸发稀酒糟以形成浓缩物的蒸发器，和用于收集浓缩物并由其回收油的离心机。优选浓缩物的含水量小于约90wt％，并且离心机是叠片式的。
本发明的一个更进一步的方面仍是在通过干式碾磨生成乙醇和生成稀酒糟副产物的系统中使用的子系统。该子系统包括蒸发稀酒糟以形成浓缩物的蒸发器和从浓缩物中回收油的装置。在一个具体实施方式
中，回收装置包括离心机，最优选叠片式离心机。
本发明的一个更进一步的方面是由含有油的稀酒糟形成的浓缩物和用于从浓缩物中除去至少一部分油的离心机的组合。优选浓缩物的含水量大于15wt％且小于约90wt％，并且离心机是自清洁碗式叠片离心机，喷嘴碗式叠片离心机和卧式离心沉降机。
图1是说明处理在乙醇提取工艺中形成的并发产品的部分流程图；图2是说明从通过蒸发稀酒糟形成的浆中回收油的部分流程图；图3是类似于图1的流程图；和图4是类似于图2的流程图。
发明详述根据本发明的一个方面，本方法从副产物中回收油，该副产物是从使用干式碾磨技术的乙醇的生产中得到的(这在前面引用的182号专利中有详尽的描述)。称之为“稀酒糟”的副产物通过从发酵完成后留下的“酒糟”中分离湿蒸馏酒粕而回收得到。如现有技术中已知的那样，这种机械分离可以使用挤压/挤出机、沉降离心机或筛网离心机完成。然后例如通过蒸发从未过滤的稀酒糟中除去水分，以形成浓缩物或浆。有利地，有用的油然后通过相对简单的机械处理可以容易地从这种浓缩形式的副产物中回收，无需以前的多重过滤步骤或其他昂贵和复杂的工艺过程。
在一个具体实施方式
中，把浓缩物通过离心机，尤其是叠片式离心机(最优选自清洁碗式)而从中回收油。优选在约150到212(理想地180)的温度和pH值约为3到6(理想地约为3.5到4.5)的条件下将浓缩物加入到叠片式离心机。作为之前蒸发步骤的结果，浓缩物的含水量大于15％且小于约90％，更优选在30％到约90％之间，理想地在约60-85wt％。在这些操作条件下，叠片式离心机能以有效率有效果的方式从浓缩物中分离出有用形式的油，而不管存在相对高含量的固体(根据特定的操作条件，它可以以连续或间断的方式从离心机中回收)。除了得到有价值的油外，从叠片式离心机中回收得到的浓缩物或浆也是非常有价值的。这是因为回收或除去油的蒸发后处理提高了用于浓缩浆和湿蒸馏酒粕组合的干燥过程的效率。结果得到一种可用于添加动物饲料的稳定的可流动产品，这进一步补充了回收油的价值。
下面用两个实施例来显示以上描述方法的有效性。
实施例1
参照图1和2，简要说明论证本发明方法有效性的第一个实施例。图1表示用于处理从干式碾磨玉米得到的酒糟，以形成含有可溶物的干燥蒸馏颗粒的技术。得到乙醇后剩下的酒糟可以使用例如离心沉降机机械分离为湿蒸馏酒粕(固体含量约为35％)和稀酒糟(固体含量约为6.7％)。稀酒糟然后引入到蒸发器，形成含水量约为80wt％，固体约为17wt％的浆。浆然后和湿蒸馏酒粕合并，一同引入到鼓式干燥器，并干燥以将其总含水量降低到约10wt％。得到的含可溶物的干燥蒸馏颗粒总价值估计约为每小时600.36美元。
附图2表示本发明的方法和用于实现此方法的相关子系统10。酒糟以同样的方式进行最初的处理，机械分离的稀酒糟加入到形成子系统10的一部分的蒸发器12中。得到的含水量约为80wt％和固体含量约为17wt％的浓缩物或浆被引入到叠片式离心机14，优选“固体喷射”型叠片式离心机，例如Alfa Laval Model No.AFPX510、AFPX513或AFPX617或等同的设备。在进料速率约为35加仑/分时，离心机14以538磅/小时的速率回收有价值的油，并产生含水量为82.5wt％的浆，但以前面回收步骤的观点来看油含量非常少。
合并从离心机14得到的浆(其大体上是不含油的)和湿蒸馏酒粕，然后在鼓式干燥器16中干燥至含水量为10wt％，得到价值为每小时576.46美元的产品。然而，以538磅/小时回收的油的产品价值约为每小时102美元。因此，使用本方明方法的总产品价值是每小时678.46美元，要比用如附图1所示的传统步骤得到的每小时600.36美元的产品价值高约12％。此外，在干燥步骤之前除去大部分的油使该方法更有效率，估计可节省约10％的能量，或者是每小时26.27美元。因此，每小时的产品价值(678.46美元)减去估计的干燥器运行成本(每小时236.46美元，节约10％)，再减去估计的蒸发器运行成本(每小时50.98美元)，约为每小时391.02美元。
实施例2参照图3和4，其说明一种处理方法和本发明方法之间的比较。其装配基本上与附图1和2所示的相同，但使用了比实施例1中更有效率的离心沉降机。因此，加入到叠片式离心机14中的浆的含水量估计在60wt％。尽管这不会对产品价值造成影响，但是由离心机14得到的浆含水量仅为66.6wt％，相比较实施例1中的为82.5wt％。因此，当同湿蒸馏酒粕合并以得到含水量小于10％的终产物时干燥这种浆的每小时成本仅为158.92美元，或者大约减少了40％。假设节省的干燥效率是10％，每小时产品价值(678.46美元)减去估计的干燥器运行成本(每小时143.03美元)，再减去估计的蒸发器运行成本(每小时74.96美元)，约为每小时460.46美元。这表明同实施例1相比相应的计算价值增加了约15％。
应该注意的是，上面描述的优选实施方式的方法和子系统基本上需要在处理稀酒糟的传统系统中的蒸发器下游增加一个离心机(因此该离心机可以认为是用于从稀酒糟中回收油的装置)。因此，如何实现上述方法的指令(包括优化操作参数)可以与用于乙醇工厂的离心机一同提供，以形成本发明公开的新型子系统10。同工厂中的科学家或工程师必须用离心机实验确定得到有利结果所需的最佳操作条件相比，这些指令可以最有效地实施本方法。
前面的描述用来说明本发明的概念。这些描述并不意味着穷举或限制公开的发明为所公开的精确形式。在上面的教导下，改变和变化也是可能的。例如，为了在干燥前进一步回收油，从离心机回收的浆可以再次蒸发和处理。此外，除了将自清洁碗式叠片离心机、喷嘴碗式叠片离心机用作从浓缩液中回收油的装置外，卧式离心沉降机(当浓缩液中的含水量小于50wt％时非常有用)或其他类似的从含有悬浮固体的物质中分离油的设备也可以作为回收装置。此外，除了玉米外，本发明也可以利用其他在生产乙醇的干式碾磨工艺中使用的谷物，比如蜀黍。上面描述的实施方式选择用来提供最好的应用，从而使本领域技术人员以适用于特定的使用目的的不同实施方式和改变利用本发明。所有这些改变和变化都在本发明的范围之内。
权利要求
1.一种处理用于生产乙醇的干式碾磨工艺的浓缩副产物的方法，包括从浓缩副产物中回收油。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述副产物包括稀酒糟，该方法进一步包括在回收步骤之前，蒸发稀酒糟以形成含水量大于15wt％且小于约90wt％的浓缩副产物的步骤。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述回收步骤包括使用叠片式离心机从浓缩副产物中分离油。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述回收步骤在浓缩副产物的温度在约150到212的条件下进行。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述回收步骤在浓缩副产物的温度在约180的条件下进行。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述回收步骤在浓缩副产物的pH值为约3到6的条件下进行。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述回收步骤在浓缩副产物的pH值为约3.5到4.5的条件下进行。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述回收步骤在浓缩副产物的含水量大于15wt％的条件下进行。
9.如权利要求1所述的方法，其中所述回收步骤在浓缩副产物的含水量为约60-85％的条件下进行。
10.如权利要求1所述的方法，其中所述从浓缩副产物回收油的步骤生成浆，和该方法进一步包括从浆中回收油的步骤。
11.一种处理从生产乙醇的干式碾磨工艺中得到的浓缩稀酒糟的方法，包括从含水量大于15wt％的浓缩稀酒糟中回收油。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述回收步骤包括使用叠片式离心机从浓缩稀酒糟中分离油。
13.如权利要求11所述的方法，进一步包括在所述回收步骤之后，干燥浓缩稀酒糟的步骤。
14.一种从稀酒糟中回收油的方法，包括蒸发稀酒糟，以形成含水量大于15wt％且小于约90wt％的浓缩物；和离心所述浓缩物以回收油。
15.如权利要求14所述的方法，其中所述离心浓缩物的步骤包括使用叠片式离心机。
16.一种处理酒糟的方法，包括从酒糟中回收稀酒糟，所述稀酒糟中包括油和固体；浓缩包括固体的稀酒糟；和从所述浓缩物中回收油。
17.如权利要求16所述的方法，其中所述回收稀酒糟的步骤包括使用选自挤压机、挤出机、沉降式离心机和筛网离心机的分离器。
18.如权利要求16所述的方法，其中所述浓缩步骤包括将稀酒糟处理成约150到212的温度，约3到6的pH值和小于90％的含水量。
19.如权利要求16所述的方法，其中所述回收油的步骤包括使用离心机从浓缩物中分离出油。
20.如权利要求16所述的方法，其中所述回收和浓缩步骤以连续的方式进行。
21.如权利要求16所述的方法，进一步包括在回收油的步骤之后，干燥浓缩物的步骤。
22.一种在通过干式碾磨生产乙醇，并产生稀酒糟副产物的系统中的子系统，所述子系统包括用于蒸发稀酒糟以形成浓缩物的蒸发器；和用于接收浓缩物并从中回收油的离心机。
23.如权利要求22所述的子系统，其中所述浓缩物的含水量小于约90wt％。
24.如权利要求22所述的子系统，其中所述离心机是叠片式离心机。
25.一种在通过干式碾磨生产乙醇，并产生稀酒糟副产物的系统中的子系统，所述子系统包括用于蒸发稀酒糟以形成浓缩物的蒸发器；和用于从浓缩物中回收油的装置。
26.如权利要求25所述的子系统，其中所述回收装置包括离心机。
27.如权利要求25所述的子系统，其中所述回收装置包括叠片式离心机。
28.一种由含有油的稀酒糟形成的浓缩物和用于从浓缩物中除去至少一部分油的离心机的组合。
29.如权利要求28所述的组合，其中所述浓缩物的含水量大于15wt％且小于约90wt％。
30.如权利要求28所述的组合，其中所述离心机选自自清洁碗式叠片离心机、喷嘴碗式叠片离心机和卧式离心沉降机。
全文摘要
本发明的特征之一是从用于生产乙醇的干式碾磨工艺中产生的浓缩副产物，例如蒸发的稀酒糟中回收油的方法。本方法包括从副产物形成浓缩物和从浓缩物中回收油。形成浓缩物的步骤可以包括蒸发副产物。此外，从浓缩物中分离油的步骤可以包括使用离心机，特别是叠片式离心机。本发明的其他特征包括相关的方法和用于从稀酒糟中回收油的子系统。
文档编号C07C29/00GK101014557SQ200580028187
公开日2007年8月8日 申请日期2005年8月15日 优先权日2004年8月17日
发明者大卫·弗雷德·坎特雷尔, 大卫·J·温斯内斯 申请人:坎特雷尔温斯内斯技术有限公司