一种秸秆制取燃料乙醇液态发酵与蒸馏混合装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及发酵设备与蒸馏设备，特别是一种秸杆制取燃料乙醇过程中液态发酵设备和乙醇蒸馏设备合二为一的新型混合装置。
【背景技术】
[0002]农作物秸杆资源丰富、价格低廉，是非常理想的纤维素原料。若能用其生产燃料乙醇，不仅可以解决秸杆焚烧造成的环境污染问题，增加当地农民的收入，还可以缓解能源危机对我国经济和社会的影响。尽管利用秸杆纤维素进行燃料乙醇生产具有很好的开发前景，但要达到工业化生产规模仍有很长的路要走，主要存在下列诸多挑战:(I)到目前为止，仍没有一种经济、节能、环保的工业化设备可以应用；(2)预处理设备、液态发酵设备、蒸馏设备等形成的生产线投资成本高；(3)秸杆制取燃料乙醇过程中生产环节多，阻碍了生产效率的进一步提高；(4)无论液态发酵工艺还是固态发酵工艺等许多问题有待于进一步研宄，这些均直接影响乙醇生产的收得率。
[0003]随着液体燃料酒精世界范围性的广泛应用，利用非粮生物质发酵生产酒精不但可以生产出对大气无污染的液体燃料，缓解能源危机，还可以推动我国甚至世界范围内以各类秸杆等农作废弃物为代表的生物质生产液体燃料的发展，具有良好的经济效益和社会效益。
【发明内容】
[0004]为应对上文提到的在利用秸杆纤维素进行燃料乙醇生产的工业化所面临的挑战，本实用新型可以解决在秸杆制取燃料乙醇过程中，在不增加供气量的前提下，解决液态发酵时溶解氧的提高与降低能耗的问题。并且将液态发酵设备与蒸馏设备合二为一组成新型混合装置，以解决秸杆制取燃料乙醇过程中提高其生产效率、降低设备成本的问题。
[0005]本实用新型的技术方案为:一种秸杆制取燃料乙醇液态发酵与蒸馏混合装置，包括罐体、冷却装置和储罐；所述罐体与冷却装置相连通，冷却装置安装在储罐顶部；所述罐体包括夹套、出料口、恒温水进口、恒温水出口、电加热管、空气分布装置、补料口和排气口 ；夹套紧紧套在罐体外部，出料口位于罐体底部，恒温水进口、恒温水出口分别通过夹套连接到罐体上，电加热管通过夹套插入罐体；所述空气分布装置包括进气口、单向阀、上圆环管和下圆环管，所述进气口位于罐体上部，进气口处设置单向阀，所述上圆环管位于罐体内的中部，所述下圆环管位于罐体内的下部，上圆环管和下圆环管的外侧均带小孔；所述进气口连通到上圆环管和下圆环管；所述补料口和排气口设置在罐体顶部；所述冷却装置包括盘管入口、冷却水入口、冷却水出口 ；所述盘管入口连接所述罐体的排气口，盘管入口下方连一盘管，所述盘管的一部分伸入储罐。
[0006]进一步的，所述罐体上还设置有pH接口、测温口、压力表口。
[0007]进一步的，所述罐体的出料口上还设置了隔膜阀作为总阀，排出的固体物通过球阀控制排出，排出的蒸汽通过针阀控制排出；所述排气口上还设置了气动阀门。
[0008]进一步的，连通所述罐体的排气口和所述冷却装置的盘管入口的管道上设置一截止阀A。
[0009]进一步的，所述冷却水入口处设置截止阀B，所述冷却水出口处设置截止阀C。
[0010]进一步的，所述储罐底部设置一截止阀D。
[0011 ] 进一步的，在pH接口、测温口的位置还可以安装侧视镜、DO传感器等其他辅助设备仪器。
[0012]本实用新型的有益效果:①发酵罐与蒸馏罐合二为一组成新型混合装置，降低了设备投资，操作简单可靠；②空气分布装置出来的气泡更小了，溶解氧也提高了，搅拌较充分，使得发酵周期大大缩短，提高生产效率；③控制供气时间和停止供气时间比(间隙式供气)在1:1?10:1区间内连续可调，使得菌体有一个“休生养息”的机会，菌种生长更快、更好。
[0013]本混合装置不同于传统的内循环、外循环气升式发酵罐，罐体的径高比与机械搅拌罐类同。利用空气动力学、自动控制技术、流体力学原理，本混合装置在发酵时通过对罐内气体流向的控制达到向发酵液高供氧和均匀搅拌的目的，取代了机械搅拌系统，结构简单、操作方便、不伤菌丝、避免杂菌污染。
[0014]经测试，本实用新型:①溶氧提高30%左右；②能耗降低30%左右；③发酵液混合均匀减少了杂菌污染因素发酵时间缩短30%左右。
【附图说明】
[0015]图1:混合装置的原理图
[0016]图2:上圆环管和下圆环管的外侧小孔分布图
[0017]图中，1-出料口 ；2_pH接口 ；3_测温口 ；4_恒温水出口 ；5_补料口 ；6_排气口 ；7-压力表口 ；8_进气口 ；9_上圆环管；10_电加热管下圆环管；12_恒温水进口 ；13_罐体；20-冷却装置；21-盘管入口 ；22_储罐；23-冷却水入口 ；24_冷却水出口 ；F1_球阀；F2-针阀；F3-隔膜阀；F4-气动阀门；F5-单向阀；F6_截止阀A ;F7_截止阀C ;F8_截止阀B ；F9-截止阀D。
【具体实施方式】
[0018]利用秸杆进行微生物发酵生产乙醇，首先对农作物秸杆进行预处理，使纤维素、半纤维素、木质素分离，将纤维素和半纤维素释放，在酶制剂的作用下生成微生物可以利用的六碳糖和五碳糖。
[0019]然后在液态发酵罐罐体内进行微生物发酵，如图1所示，补料口 5在罐体13顶部，从补料口 5进行补料、补酸、补碱；恒温水进口 12在罐体13夹套下部，恒温水出口 4在罐体13夹套上部，进气口 8位于罐体13上部，与罐内上圆环管9、下圆环管11相连，上圆环管9在罐体13内中部，下圆环管11在罐体13内底部，排气口 6在罐体13顶部，所述排气口 6上还设置了气动阀门F4。气体从带有单向阀F5的进气口 8进入，通至罐体13内中部和底部的外侧带小孔的圆环管。当无菌空气从圆环管(底部或中部)外侧小孔流出时，在圆环管中间形成类似真空区，罐体13内液体从罐内壁四周向上流动，罐体13中间区域液体向下流动，实现均匀搅拌。并且通过间隙式通气的气体环流达到对发酵液供氧、均匀搅拌，使发酵液充分发酵，环流如图1中虚线所示。所述罐体13还设置有pH接口 2、测温口 3、压力表口 7，还可以安装侧视镜、DO传感器等其他辅助设备仪器。