一种生物发酵液乙醇同步分离吸附脱附装置的制作方法

本实用新型涉及一种生物发酵液乙醇同步分离吸附脱附装置，属于生物技术领域。

背景技术：

乙醇，是工业上重要的一种原料，随着燃料乙醇的发展，乙醇更是成为能源行业发展的核心，添加10%以内无水乙醇的汽油可大幅度的提高燃料的辛烷值，提高汽车的抗爆性能，降低CO的排放，HC排放也有所降低。

乙醇通常通过微生物发酵法获得，通常采用微生物发酵-传统蒸馏-精馏手段进一步获得无水乙醇，其中，微生物发酵较为缓慢，直接决定了乙醇生产的效率，在微生物发酵过程中，不断的产生乙醇，但乙醇同时反作用于微生物，对发酵液中的微生物产生抑制作用，降低甚至停止反应的发生。

因此，工业上急需一种能够在生物发酵过程中在线分离乙醇技术，使发酵产生的乙醇能够及时的被移除，降低发酵液中乙醇浓度，提高转化率。

本实用新型在吸附分离的基础上，同时设计实现连续脱附过程，生物发酵液乙醇连续吸附脱附，工业应用前景好。

技术实现要素：

本实用新型目的在于设计了一种生物发酵法乙醇在线吸附脱附的装置，以期解决现有技术中的不足，结构设计合理，在常温条件下，不仅实现了生物发酵法中乙醇的分离，在进行吸附的同时，进行吸附剂的脱附过程，实现工业的连续性生产，操作简单，提高了生产效率，节约了生产成本。

为达到此目的，本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种生物发酵液乙醇同步分离吸附脱附装置，包括用于盛装反应溶液及微生物的储液槽、用于实现溶液的循环流动的蠕动泵、用于吸附分离乙醇的吸附装置、用于支撑设备运行的固定架和用于脱附乙醇的脱附装置，所述用于吸附分离乙醇的吸附装置和用于脱附乙醇的脱附装置包括吸附柱Ⅰ和吸附柱Ⅱ,其特征在于：所述储液槽置于磁力搅拌器上，进行待分离液体的充分混合；输出管的一端伸入混合液中，在蠕动泵作用下输送液体；通过三通阀实现管路与吸附柱Ⅰ的连通，待吸附剂吸附乙醇饱和，通过三通阀的切换，进入脱附模式。

所述的蠕动泵将储液槽中的溶液引出，经三通阀流经直通阀，进入吸附柱Ⅰ，乙醇物质被选择性吸附，被降低浓度的溶液流出吸附柱Ⅰ，经直通阀，三通阀流出，重新回到储液槽中。

所述的蠕动泵将脱附剂储液槽中的有机大分子溶液引出，经三通阀流经直通阀，进入吸附柱Ⅱ，乙醇物质与大分子溶剂接触，被带出吸附材料，混有乙醇的有机大分子溶液流出吸附柱Ⅱ，经直通阀，三通阀流出，流入储液槽。

所述的吸附柱俩端内部设有卡槽，放置多层滤网滤纸。

所述蠕动泵将脱附剂储液槽中的有机大分子溶液引出，经三通阀，流经直通阀，进入吸附柱Ⅰ，乙醇物质与大分子溶剂接触，被带出吸附材料，混有乙醇的有机大分子溶液流出吸附柱Ⅰ，经直通阀，三通阀流出，流入储液槽，完成脱附过程。

所述的蠕动泵将储液槽中的溶液引出，经三通阀流经直通阀，进入吸附柱Ⅱ，乙醇物质被选择性吸附，被降低浓度的溶液流出吸附柱Ⅱ，经直通阀，三通阀流出，重新回到储液槽中。

优选的，所述储液槽的出口处设有与反应容器规格匹配的橡胶塞，通过钻孔器钻取两个八分之一英寸大小的孔洞，接进八分之一英寸的尼龙管，并用八分之一英寸的氟橡胶圈进行密封，实现无氧环境，降低乙醇的挥发。

优选的，吸附柱材质以聚四氟乙烯为原料，具有机械强度高、化学稳定性好、密封性好、高润滑不粘性等性质。

优选的，选用不锈钢材质作为加工原料。

优选的，支架的底部稳定的三角形结构，是支撑更为稳固的架构。

优选的，吸附柱两端可螺旋打开与旋合的方式进行加工，柱子俩端连接直通阀，方便吸附剂的装填与后期柱子的清洗。

优选的，在吸附柱的俩端设计了卡槽，放置筛网与小型滤膜，将吸附剂较好的留存于吸附剂内，且较好的让流体顺利通过。

优选的，在吸附柱的与泵之间以及吸附柱与回流管之间各接入三通阀，较好的实现吸附与脱附过程的转换。

本实用新型的有益效果为：本实用新型是一种生物发酵法乙醇在线吸附脱附装置，结构设计合理简单，占地面积小，操作过程简单方便且易操作，分离效果好；使用本实用新型能够快速的乙醇发酵液中的乙醇，降低发酵液中的乙醇，提高酵母的生产率。

本实用新型的优异之处有：本实用新型是本实用新型是一种生物发酵法乙醇在线吸附脱附装置，可在常温条件下，实现乙醇的吸附与脱附同时进行，减少能耗，降低乙醇生产成本，提高经济效益。

附图说明

图1为生物发酵法乙醇原位吸附装置结构示意图；

其中，1、是储液槽，2、是磁力搅拌器，3、是蠕动泵、A/B、是三通阀，Ⅰ、是吸附柱，6、是固定架，H/Q、是直通阀，8、是磁粒子。

图2为生物发酵法乙醇在线吸附分离过程示意图；

其中，1、是储液槽，Ⅰ、是吸附柱,Ⅱ、是脱附柱，P₂、是脱附剂储液槽，P₃、是脱附混合液储液槽，A\B\C\D\E\M\N、是三通阀，H\F\Q\G、是直通阀。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施案例进一步来说明本实用新型的技术方案

实施例1

如图1所示，是本实用新型一种生物发酵法乙醇原位吸附装置，生物发酵法所得混合液贮存在储液槽1内，通过橡胶塞进行密封；储液槽置于磁力搅拌器2上，进行待分离液体的充分混合；输出管的一端伸入混合液中，在蠕动泵3作用下输送液体；通过三通阀A实现管路与吸附柱Ⅰ的连通，不仅使混合液顺利进入吸附柱内进行吸附，移除乙醇后的混合液重新回流回储液槽1中，达到循环往复的过程，提高乙醇的回收率；同时，吸附剂吸附饱和后通过各个阀门的调节，快速的切换到新的吸附柱，提高操作的便捷性，实现工业的连续性生产；吸附柱为固定在固定架6上，保证吸附柱保持垂直并顺利完成吸附过程。

实施例2

如图1所示，是本实用新型中一种生物发酵法乙醇液相脱附装置，吸附柱Ⅰ中的吸附剂吸附饱和后，在蠕动泵的作用下，脱附剂储液槽P₂中的有机大分子脱附剂由上而下进入吸附柱，经三通阀流进脱附混合液储液槽P₃中，完成脱附过程，实现吸附剂的再生。

实施例3

以乙醇水溶液为实验对象在Ⅰ、Ⅱ吸附柱内实现连续性液相吸附-脱附的过程描述如下：

吸附柱Ⅰ吸附过程：

通过蠕动泵3将储液槽1中的溶液引出，经三通阀M₁、A₁，流经直通阀Q，进入吸附柱Ⅰ，乙醇物质被选择性吸附，被降低浓度的溶液流出吸附柱Ⅰ，经直通阀H，三通阀B₁流出，重新回到储液槽中，稀释了储液槽1内溶液，溶液经上述过程再次进入吸附柱Ⅰ，提高乙醇的吸附效率，完成吸附过程。

吸附柱Ⅱ脱附过程：

通过蠕动泵3将脱附剂储液槽P₂中的有机大分子溶液引出，经三通阀N₂、D₂，流经直通阀F，进入吸附柱Ⅱ，乙醇物质与大分子溶剂接触，被带出吸附材料，混有乙醇的有机大分子溶液流出吸附柱Ⅱ，经直通阀G，三通阀C₁、O₂流出，流入储液槽1，完成脱附过程。

吸附柱Ⅰ脱附过程：

通过蠕动泵3将脱附剂储液槽P₂中的有机大分子溶液引出，经三通阀N₁、B₂，流经直通阀H，进入吸附柱Ⅰ，乙醇物质与大分子溶剂接触，被带出吸附材料，混有乙醇的有机大分子溶液流出吸附柱Ⅰ，经直通阀Q，三通阀A₂、O₁流出，流入储液槽1，完成脱附过程。

吸附柱Ⅱ吸附过程：

通过蠕动泵3将储液槽1中的溶液引出，经三通阀M₁、A₁、A₂、O₁、O₂、C₁，流经直通阀G，进入吸附柱Ⅱ，乙醇物质被选择性吸附，被降低浓度的溶液流出吸附柱Ⅱ，经直通阀F，三通阀D₁、E₂流出，重新回到储液槽中，稀释了储液槽1内溶液，溶液重新经上述过程进入吸附柱Ⅱ，提高乙醇的吸附效率，完成吸附过程。

通过上述四个过程可实现Ⅰ吸附柱吸附和Ⅱ吸附柱脱附过程同时进行，且当吸附饱和及脱附完成时，切换管路，即可实现Ⅰ吸附柱脱附和Ⅱ吸附柱吸附过程的再次同步，如此循环往复，不断实现Ⅰ、Ⅱ吸附柱内的吸附-脱附再生，从而实现乙醇/水溶液液相吸附-脱附分离的过程。

本实用新型中的一种生物发酵法乙醇在线吸附脱附装置结构简单，占地面积小，操作过程方便且易操作，分离效果好，连续性好；使用本实用新型中的乙醇在线吸附脱附装置，提高了酵母生产乙醇的转化率，降低了生产成本，提高了经济效益。

以上所述仅为本实用新型的优先实施方式，只要以基本相同手段实现本实用新型的目的技术方案，都属于本实用新型的保护范围。